WO2008018563A1

WO2008018563A1 - Travel control device for hydraulically driven vehicle

Info

Publication number: WO2008018563A1
Application number: PCT/JP2007/065656
Authority: WO
Inventors: Katsuaki Kodaka; Hidetoshi Satake
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: CN101501368B; KR101497584B1; KR20090037455A; EP2055992A4; EP2055992B1; JP2008039139A; CN101501368A; US20100263361A1; EP2055992A1

Description

明細書

油圧駆動車両の走行制御装置

技術分野

[0001] 本発明は、ホイール式油圧ショベル等の油圧駆動車両の走行制御装置に関する。

背景技術

[0002] 走行ペダルの操作によって生じるパイロット圧により制御弁を駆動することで、油圧ポンプから吐出された圧油を主管路を介して走行用油圧モータに供給し、車両走行するようにした油圧駆動車両が知られている（特許文献 1参照）。特許文献 1では、主管路からの圧油をリリーフする可変リリーフ弁を備え、走行ペダルの操作によるパイ口ット圧に応じて可変リリーフ弁のリリーフ圧を制御するようにしている。

[0003] 特許文献 1：特開平 6— 193730号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上記特許文献 1記載の油圧駆動車両では、パイロット圧が大きくなるほどリリーフ圧を大きくする。そのため、発進時または低速走行時に走行ペダルが急に踏み込まれると、車両が急発進または急加速され、ショックが大きい。

課題を解決するための手段

[0005] 本発明の第 1の態様による油圧駆動車両の走行制御装置は、油圧ポンプからの吐出油により駆動する走行用油圧モータと、油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、走行ペダルの操作量に応じて油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御装置と、減速機構の減速比を検出する減速比検出装置と、減速比検出装置により検出された減速比が所定値以上の加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する加速制限装置とを備える。

本発明の第 2の態様による油圧駆動車両の走行制御装置は、油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、走行ペダルの操作量に応じて油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御装置と、油圧モータのモータ容量を検出するモータ容量検出装置と、モータ容量検出装置により検出されたモータ容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する加速制限装置とを備える。

本発明の第 3の態様による油圧駆動車両の走行制御装置は、油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、走行ペダルの操作量に応じて油圧ポンプから油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御装置と、油圧モータのモータ容量に減速機構の減速比を乗じた値と相関関係を有する等価容量を算出する等価容量算出装置と、等価容量算出装置により算出された等価容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する加速制限装置とを備える。

本発明の第 4の態様は、第;!〜 3の態様のいずれかによる油圧駆動車両の走行制御装置において、圧油制御装置は、走行ペダルの操作に応じたパイロット圧により駆動する制御弁であり、加速制限装置は、加速制限条件が成立すると条件非成立のときよりも、制御弁のパイロット圧による応答性を低下させることが好ましい。

本発明の第 5の態様は、第;!〜 4の態様のいずれかによる油圧駆動車両の走行制御装置において、車速を検出する車速検出装置をさらに備え、加速制限装置は、加速制限条件が成立し、かつ車速検出装置により検出された車速が所定値以下である場合に、加速動作を制限してもよい。

本発明の第 6の態様による油圧駆動車両の走行制御方法は、加速制限条件として、（a)減速機構の減速比が所定値以上、（b)可変容量型走行用油圧モータのモータ容量が所定値以上、または (c)モータ容量に減速機構の減速比を乗じた値と相関関係を有する等価容量が所定値以上、であるかを検出し、加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による油圧モータの加速動作を制限する。

本発明の第 7の態様による油圧駆動車両は、第 1〜5の態様のいずれかによる走行制御装置を備える。

発明の効果

本発明によれば、走行ペダルの加速動作を制限するようにしたので、車両の急発進、急加速を防止することができる。

図面の簡単な説明

[0007] [図 1]図 1は、本発明の一実施の形態が適用されるホイール式油圧ショベルの側面図

〇

[図 2]図 2は、本発明の実施の形態に係る走行制御装置の油圧回路図。

[図 3]図 3は、油圧モータのモータ駆動圧とモータ容量の関係を示す図。

[図 4]図 4は、本発明の実施の形態に係る走行制御装置のブロック図。

[図 5]図 5は、図 4の走行制御装置における処理手順を示すフローチャート。

[図 6]図 6は、本発明の実施の形態の変形例を示す図。

発明を実施するための最良の形態

[0008] 以下、図;!〜 6を参照して本発明による油圧駆動車両の走行制御装置の実施の形態について説明する。

図 1は、本発明の一実施の形態が適用されるホイール式油圧ショベルを示す。このホイール式油圧ショベルは、下部走行体 1と、下部走行体 1の上部に旋回可能に搭載された上部旋回体 2とを有する。上部旋回体 2には運転室 3と作業用フロントァタツチメント 4が設けられている。下部走行体 1には、走行用油圧モータ 5、トランスミツション 6、プロペラシャフト 7、およびタイヤ 8が設けられている。

[0009] 図 2は、本実施の形態に係るホイール式油圧ショベルの走行用油圧回路図である。

図 2に示すようにエンジン 10により駆動される油圧ポンプ 11からの圧油は、コントロールバルブ 12によりその方向および流量が制御され、カウンタバランス弁 13を経て走行用油圧モータ 5に供給される。油圧モータ 5の回転はトランスミッション 6によって減速された後、プロペラシャフト 7を介してタイヤ 8に伝達され、車両（油圧ショベル）が走行する。トランスミッション 6の減速比は、切換スィッチ 31 (図 4参照）により例えば口一（減速比大） /ハイ (減速比小）の 2段階に切換可能である。

[0010] 油圧ポンプ 11は可変容量型ポンプであり、ポンプレギユレータ 11Aにより傾転量（押し除け容積）が制御される。ポンプレギユレータ 11Aはトルク制限部を備え、このトルク制限部にポンプ吐出圧がフィードバックされ、ポンプ吐出圧とポンプ押し除け容積とで決定される負荷がエンジン出力を上回らないように馬力制御される。また、レギユレータ 11 Aには最大傾転制限部が設けられ、最大傾転制限部により油圧ポンプ 1 1の最大流量が決定される。

[0011] 油圧モータ 5は自己圧傾転制御機構を備える可変容量型モータであり、モータ駆動圧はシャトル弁 14から油圧モータ 5のコントロールピストン 15,サーボピストン 16に作用する。これによりモータ容量は図 3に示すようにモータ駆動圧が小さい領域では小容量 qml、モータ駆動圧が大きい領域では大容量 qm2となる。油圧ポンプ 11の吐出圧は圧力センサ 32により検出される。モータ駆動圧によりポンプ圧が決まる関係にあるため、モータ駆動圧とポンプ吐出圧とは所定の相関関係がある。したがって、ポンプ吐出圧が所定値以上のときにモータ容量は大容量 qm2、所定値以下のときに小容量 qmlとなるため、圧力センサ 32によりモータ容量を検出（推定）できる。

[0012] コントロールバルブ 12はパイロット回路からの走行パイロット圧によってその切換方向とストローク量が制御される。パイロット回路は、パイロットポンプ 21と、アクセルぺダル 22の踏み込み操作に応じたパイロット圧を発生する一対の走行パイロットバルブ 2 3A, 23Bと、各パイロットバノレブ 23A, 23Bとコントロールバルブ 12のパイロットポートとの間に介装された一対のスローリターンバルブ 24A, 24Bとを有する。

[0013] 各スローリターン弁 24A, 24Bは、絞り 26A, 26Bと油圧切換弁 25A, 25Bとをそれぞれ並列に有する。油圧切換弁 25A, 25Bは電磁切換弁 27により位置 Aまたは位置 Bに切り換えられる。すなわち電磁切換弁 27が位置 Bに切り換わるとパイロットポンプ 21からのパイロット圧が油圧切換弁 25A, 25Bに作用する。これにより油圧切換弁 25A, 25Bは位置 Aに切り換えられ、油圧切換弁 25A, 25Bを介したコントロールバルブ 12へのパイロット圧の供給が禁止され、パイロットポンプ 21からのパイロット圧は、絞り 26A, 26Bを介してコントロールバルブ 12に供給される。一方、電磁切換弁 27が位置 Aに切り換わると油圧切換弁 25A, 25Bへのパイロット圧の作用が停止する。これにより油圧切換弁 25A, 25Bは位置 Bに切り換えられ、絞り 26A, 26Bを介さずに油圧切換弁 25A, 25Bを介したコントロールバルブ 12へのパイロット圧の供給を許容する。

[0014] アクセルペダル²²はその前側の踏み込み操作（前踏み）および後側の踏み込み操作 (後踏み）により前方向および後方向に回動可能である。アクセルペダル 22を前踏み操作するとパイロットバルブ 23Aが駆動され、後踏み操作するとパイロットバルブ 2 3Bが駆動される。

[0015] 図 4は、本実施の形態に係る走行制御装置の制御構成を示すブロック図である。コントローラ 30には、運転室 3に設けられた変速レバーの操作によりトランスミッション 6 の減速比を指令する切換スィッチ 31と、ポンプ吐出圧を検出する圧力センサ 32と、車速を検出する車速センサ 33とが接続されて!/、る。コントローラ 30はこれらからの入力信号に基づき以下のような処理を実行し、電磁切換弁 27に制御信号を出力する。

[0016] 図 5は、コントローラ 30における処理の一例を示すフローチャートである。このフロ一チャートは車両が走行可能状態のとき、例えば作業時に作動する作業用ブレーキが解除されたときにスタートする。まず、ステップ S 1で車速センサ 33により検出された車速が予め定めた所定値 V0 (〉0)以下か否かを判定する。ここで、所定値 V0は、急発進や急加速によるショックが大きく乗り心地に影響を与えるような車速範囲、すなわち車両が停止中もしくは低速走行中である力、を判断するためのしきい値である。車両が停止もしくは低速走行中のときはステップ S1が肯定されてステップ S2に進む。ステツプ S2では切換スィッチ 31からの信号により減速比がローかハイかを判定する。減速比がハイ、つまり減速比が所定値より小さいときはステップ S3に進み、減速比がロー、つまり減速比が所定値以上のときはステップ S3をパスしてステップ S4に進む。

[0017] ステップ S3では、圧力センサ 32からの信号によりモータ容量が小容量 qmlか否か、すなわちポンプ吐出圧が所定値以上か否かを判定する。ステップ S3でモータ容量が大容量 qm2と判定されるとステップ S4に進み、電磁切換弁 27を位置 Bに切り換える。これにより油圧切換弁 25A, 25Bが位置 Aに切り換えられ、油圧切換弁 25A, 25 Bを介したパイロット圧の供給が禁止される。一方、ステップ S1で車両が高速走行中と判定されると、あるいはステップ S2で減速比がハイと判定され、かつステップ S3でモータ容量が小容量 qmlと判定されるとステップ S 5に進む。ステップ S 5では、電磁切換弁 27を位置 Aに切り換える。これにより油圧切換弁 25A, 25Bが位置 Bに切り換えられ、油圧切換弁 25A, 25Bを介したパイロット圧の供給が許容される。

[0018] 本実施の形態に係る走行制御装置の主要な動作を説明する。なお、以下では車両の前進走行につ!/、て説明する。油圧ショベルが停止状態でアクセルペダル 22を前踏み操作すると、その操作量に応じてパイロットバルブ 23Aが駆動し、パイロットバルブ 23Aからのパイロット圧がスロ一リターン弁 25Aを介してコントロールバルブ 12に作用する。これによりコントロールバルブ 12は F位置に切り換えられ、油圧ポンプ 11からの圧油がコントロールバルブ 1 2を介して油圧モータ 5に導かれるとともに、カウンタバランス弁 13にパイロット圧として作用し、カウンタバランス弁 13が中立位置から F位置に切り換わる。その結果、油圧モータ 5が駆動され、油圧ショベルが前進走行する。

[0019] 路面状態の悪い工事現場や登板路では、発進時には大きな走行トルクが必要なため、変速レバーの操作により減速比をローにする。また、発進時にはモータ駆動圧が大きくなるため、モータ容量は大容量 qm2となり、低速高トルクで油圧ショベルが走行を開始する。このとき、上述した処理 (ステップ S4)により電磁切換弁 27は位置 Bに切り換えられる。このため油圧切換弁 25A, 25Bは位置 Aに切り換わり、パイロットバノレブ 23Aからのパイロット圧はスローリターン弁 24Aの絞り 26Aを介してコントロールバルブ 12に作用する。その結果、アクセルペダル 22を急操作した場合であっても、コントロールバルブ 12に作用するパイロット圧は徐々に大きくなる。そのため、コント口ールバルブ 12はゆっくりと中立位置力位置 F側に切り換わり、油圧ショベルの急発進が防止され、発進時のショックを軽減することができる。

[0020] 油圧ショベルの走行開始後、走行速度が所定値 V0以下で、減速比がローかつモータ容量が大容量 qm2のときは、油圧切換弁 25Aは位置 Aに切り換わったままである（ステップ S4)。この状態では、アクセルペダル 22を急加速操作してもパイロット圧の急激な上昇はなぐコントロールバルブ 12はゆっくりと位置 F側に切り換わる。このため走行トルクが大きい状態で油圧ショベルが急加速することはなぐ乗り心地性が向上する。

[0021] 平坦路など軽負荷な状態で、車両が定速走行状態となり、走行トルクが小さくなると、運転室内の乗員は変速レバーの操作により減速比をハイに切り換えるとともに、モータ容量は負荷が小さければ小容量 qmlとなる。このため電磁切換弁 27は位置 A に切り換えられ、油圧切換弁 25Aが位置 Bに切り換わる（ステップ S5)。この状態で、アクセルペダル 22を踏み込み操作すると、パイロットバルブ 23Aからのパイロット圧が絞り 26Aを介さずに油圧切換弁 25A (チェック弁）を介してコントロールバルブ 12 に作用する。これによりコントロールバルブ 12が即座に位置 F側に切り換わり、油圧ショベルはアクセルペダル 22の操作に追従して応答性よく加速し、良好な加速性が得られる。この場合、走行トルクが小さいため、加速時のショックは小さい。

[0022] 車両速度が所定値 V0より大きい高速走行時には、減速比がローであっても、またはモータ容量が大容量 qm2であっても電磁切換弁 27は位置 Aに切り換えられ、油圧切換弁 25Aは位置 Bに切り換わる（ステップ S5)。その結果、アクセルペダル 22の操作によるパイロット圧がコントロールバルブ 12に即座に作用し、油圧ショベルはァクセルペダル 22の操作に追従して応答性よく加速し、良好な加速性が得られる。この場合、車速が大きいため、乗員が感じるショックは小さぐ乗り心地もよい。

[0023] アクセルペダル 22の前踏み操作による走行中にアクセルペダル 22の操作をやめると、パイロットバルブ 23Aはタンクと連通する。その結果、コントロールバノレブ 12に作用したパイロット圧がスローリターン弁 24A,パイロットバルブ 23Aを介してタンクに戻る。このときスローリターンバルブ 24Aの絞り 26Aにより戻り油が絞られるから、コントロールバルブ 12は徐々に中立位置に切り換わる。これにより車両の急減速を防止すること力 Sでき、減速日寺のショックを軽減すること力 Sできる。

[0024] 本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。

(1)車速 V≤VOの低速走行時に減速比がローあるいはモータ容量が大容量 qm2であれば、油圧切換弁 25A, 25Bを位置 Aに切り換え、パイロットバルブ 23Aからのパィロット圧を絞り 26Aを介してコントロールバルブ 12に導くようにした。これによりァクセルペダル 22を急操作した場合でも、コントロールバルブ 12は徐々に切り換わり、発進、加速時のショックを軽減することができる。

(2)低速走行時に減速比がハイかつモータ容量が小容量 qmlであれば、油圧切換弁 25A, 25Bを位置 Bに切り換え、パイロットバルブ 23Aからのパイロット圧を油圧切換弁 25Aのチェック弁を介してコントロールバルブ 12に導くようにした。これにより走行トルクが小さぐ加速時のショックが問題とならないときは、アクセルペダル 22の操作に追従して応答性よく車両を加速することができる。

(3)車速 V〉VOの高速走行時には、減速比とモータ容量に拘わらず油圧切換弁 25 Aを位置 Bに切り換え、パイロットバルブ 23Aからのパイロット圧を油圧切換弁 25Aのチェック弁を介してコントロールバルブ 12に導くようにした。これにより高速走行時にはコントロールバルブ 12が応答性よく切り換わり、良好な加速性が得られる。

[0025] 以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、走行ペダルの加速動作を制限するようにしたので、車両の急発進、急加速を防止することができる。

[0026] なお、上記実施の形態では、低速走行時 (V≤VO)において、減速比が所定値以上のロー状態のとき、またはモータ容量が所定値以上（大容量 qm2)のとき、すなわち加速制限条件が成立したときに電磁切換弁 27を位置 Bに切り換えるようにした力加速制限条件はこれに限らない。例えば減速比とモータ容量と所定の定数とを乗じて得た値を等価容量として設定し、低速走行時に等価容量が所定値以上の場合に加速制限条件成立として、電磁切換弁 27を位置 Bに切り換えるようにしてもよい。等価容量の算出および加速制限条件の成立の判断は、それぞれコントローラ 30で行われる。この場合、切換スィッチ 31とは異なる手段を減速比検出手段として用いてもよぐ圧力センサ 32とは異なる手段をモータ容量検出手段として用いてもよい。また、他の等価容量算出手段を用いることもできる。車速の大きさに拘わらず、速度比が所定値以上のロー状態のとき、モータ容量が所定値以上のとき、または等価容量が所定値以上のときに、加速制限条件が成立として電磁切換弁 27を位置 Bに切り換えるようにしてもよい。

[0027] モータ容量が所定値以上（大容量 qm2)であるか否かのみを加速制限条件として判断する場合は、減速比を検出しなくてもよい。一方、減速比が所定値以上のロー状態であるか否かのみを加速制限条件として判断する場合は、モータ容量を検出しなくてもよい。この場合、油圧モータ 5を定容量型の走行用油圧モータとして構成することも可倉である。

[0028] 上記実施の形態では、油圧切換弁 25A, 25Bを位置 A、位置 Bとの間でオンオフ的に切り換えるようにした。ただし、これには限定されず、油圧切換弁 25A, 25Bを可変絞り弁として構成し、図 6の特性 flに示すように等価容量が大きくなるほど油圧切換弁 25A, 25Bの流路面積が小さくなるように等価容量に応じて切換量を制御してもよい。この場合、特性 flと f2、または特性 flと f3の関係のように走行速度に応じて等価容量に対する流路面積の特性を変更することもできる。高速走行時は特性 flを選択し、低速走行時は特性 f 2または特性 f 3を選択することにより、低速走行状態または高負荷状態における加速時のショックをより効果的に軽減することができる。すなわち、油圧切換弁 25A, 25Bをメータリング特性を有するバルブで構成してもよい。

[0029] また、コントローラ 30からの制御信号により電磁切換弁 27を切り換えることで、モータ容量大、減速比大、等価容量大等の加速制限条件が成立すると、条件非成立のときよりも、コントロールバルブ 12のパイロット圧による応答性を低下させるようにしたが、加速制限手段はこれに限らない。例えば加速制限条件が成立すると、条件非成立のときよりも、油圧ポンプ 11のポンプ容量を小さくするようにしてもよ!/、。

[0030] 上記実施の形態では、コントロールバルブ 12により油圧モータ 5への圧油の流れを制御した力圧油制御手段はこれに限らない。トランスミッション 6以外の減速機構を介して油圧モータ 5の回転をタイヤ 8に伝達することもできる。上記実施の形態は、油圧ショベルに適用したが、他の油圧駆動車両にも本発明を同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の走行制御装置に限定されない。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記実施形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項の対応関係になんら限定も拘束もされない。

本出願は日本国特許出願 2006— 217077号（2006年 8月 9日出願）を基礎として、その内容は引用文としてここに組み込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 油圧駆動車両の走行制御装置であって、

油圧ポンプからの吐出油により駆動する走行用油圧モータと、

前記油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、

走行ペダルの操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御装置と、

前記減速機構の減速比を検出する減速比検出装置と、

前記減速比検出装置により検出された減速比が所定値以上の加速制限条件が成立すると、前記走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する加速制限装置とを備える油圧駆動車両の走行制御装置。

[2] 油圧駆動車両の走行制御装置であって、

油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、走行ペダルの操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧モータへの圧油の流れを制御する圧油制御装置と、

前記油圧モータのモータ容量を検出するモータ容量検出装置と、

前記モータ容量検出装置により検出されたモータ容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、前記走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する加速制限装置とを備える油圧駆動車両の走行制御装置。

[3] 油圧駆動車両の走行制御装置であって、

油圧ポンプからの吐出油により駆動する可変容量型走行用油圧モータと、前記油圧モータの回転を減速して車輪に伝達する、減速比を変更可能な減速機構と、

前記油圧モータのモータ容量に前記減速機構の減速比を乗じた値と相関関係を有する等価容量を算出する等価容量算出装置と、

前記等価容量算出装置により算出された等価容量が所定値以上の加速制限条件が成立すると、前記走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する加速制限装置とを備える油圧駆動車両の走行制御装置。

[4] 請求項;!〜 3のいずれか 1項に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、前記圧油制御装置は、前記走行ペダルの操作に応じたパイロット圧により駆動する制御弁であり、

前記加速制限装置は、前記加速制限条件が成立すると条件非成立のときよりも、前記制御弁のパイロット圧による応答性を低下させる油圧駆動車両の走行制御装置

[5] 請求項;!〜 4のいずれか 1項に記載の油圧駆動車両の走行制御装置において、車速を検出する車速検出装置をさらに備え、

前記加速制限装置は、前記加速制限条件が成立し、かつ前記車速検出装置により検出された車速が所定値以下である場合に、前記加速動作を制限する油圧駆動車両の走行制御装置。

[6] 油圧駆動車両の走行制御方法であって、

加速制限条件として、（a)減速機構の減速比が所定値以上、（b)可変容量型走行用油圧モータのモータ容量が所定値以上、または (c)前記モータ容量に前記減速機構の減速比を乗じた値と相関関係を有する等価容量が所定値以上、である力、を検出し、

前記加速制限条件が成立すると、走行ペダルの操作による前記油圧モータの加速動作を制限する油圧駆動車両の走行制御方法。

[7] 請求項;!〜 5のいずれか 1項に記載の走行制御装置を備える油圧駆動車両。