液压驱动车辆的行驶控制装置.pdf

本发明提供一种液压驱动车辆的行驶控制装置。液压驱动车辆的行驶控制装置具有：由来自液压泵的排出油驱动的行驶用液压马达；对液压马达的旋转进行减速并向车轮传递的、能够改变减速比的减速机构；根据行驶踏板的操作量对液压油从液压泵向液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；用于检测减速机构的减速比的减速比检测装置；加速限制装置，当由减速比检测装置检测出的减速比在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过行驶踏板的操作所进行的液压马达的加速动作进行限制。

1.  一种液压驱动车辆的行驶控制装置，其特征在于，具有：
由来自液压泵的排出油驱动的行驶用液压马达；
对所述液压马达的旋转进行减速并向车轮传递的、能够改变减速比的减速机构；
根据行驶踏板的操作量对液压油从所述液压泵向所述液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；
用于检测所述减速机构的减速比的减速比检测装置；
加速限制装置，当由所述减速比检测装置检测出的减速比在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过所述行驶踏板的操作所进行的所述液压马达的加速动作进行限制。

2.  一种液压驱动车辆的行驶控制装置，其特征在于，具有：
由来自液压泵的排出油驱动的可变容量型行驶用液压马达；
根据行驶踏板的操作量对液压油从所述液压泵向所述液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；
用于检测所述液压马达的马达容量的马达容量检测装置；
加速限制装置，当由所述马达容量检测装置检测出的马达容量在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过所述行驶踏板的操作所进行的所述液压马达的加速动作进行限制。

3.  一种液压驱动车辆的行驶控制装置，其特征在于，包括：
由来自液压泵的排出油驱动的可变容量型行驶用液压马达；
对所述液压马达的旋转进行减速并向车轮传递的、能够改变减速比的减速机构；
根据所述行驶踏板的操作量对液压油从所述液压泵向所述液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；
计算等价容量的等价容量计算装置，所述等价容量与在所述液压马达的马达容量上乘以所述减速机构的减速比之后的值有相关关系；
加速限制装置，当由所述等价容量计算装置计算出的等价容量在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过所述行驶踏板的操作所进行的所述液压马达的加速动作进行限制。

4.  如权利要求1～3的任一项所述的液压驱动车辆的行驶控制装置，其特征在于，
所述液压控制装置是由与所述行驶踏板的操作相应的先导压力驱动的控制阀，
所述加速限制装置在所述加速限制条件成立时与条件未成立时相比使所述控制阀的基于先导压力的响应性降低。

5.  如权利要求1～4的任一项所述的液压驱动车辆的行驶控制装置，其特征在于，
还包括用于检测车速的车速检测装置，
所述加速限制装置在所述加速限制条件成立且由所述车速检测装置检测出的车速在规定值以下的情况下，限制所述加速动作。

6.  一种液压驱动车辆的行驶控制方法，其特征在于，
作为加速限制条件，检测：(a)减速机构的减速比是否在规定值以上；(b)可变容量型行驶用液压马达的马达容量是否在规定值以上；或(c)与在所述马达容量上乘以所述减速机构的减速比后的值有相关关系的等价容量是否在规定值以上，
当所述加速限制条件成立时，对通过行驶踏板的操作所进行的所述液压马达的加速动作进行限制。

7.  一种液压驱动车辆，其特征在于，具有权利要求1～5的任一项所述的行驶控制装置。

液压驱动车辆的行驶控制装置
技术领域
本发明涉及一种轮式液压挖掘机等液压驱动车辆的行驶控制装置。
背景技术
已知这样的液压驱动车辆，由操作行驶踏板而产生的先导压力驱动控制阀，由此，将从液压泵排出的液压油经由主管路供给到行驶用液压马达，使车辆行驶(参照专利文献1)。在专利文献1中，具有对来自主管路的液压油进行溢流的可变溢流阀，根据基于操作行驶踏板产生的先导压力对可变溢流阀的溢流压力进行控制。
专利文献1：日本特开平6-193730号公报。
在上述专利文献1记载的液压驱动车辆中，先导压力越大则溢流压力越大。因此，当前进时或者低速行驶时急速踩下行驶踏板，车辆被急前进或急加速，冲击很大。
发明内容
本发明第一方案的液压驱动车辆的行驶控制装置，具有：由来自液压泵的排出油驱动的行驶用液压马达；对液压马达的旋转进行减速并向车轮传递的、能够改变减速比的减速机构；根据行驶踏板的操作量对液压油从液压泵向液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；用于检测减速机构的减速比的减速比检测装置；加速限制装置，当由减速比检测装置检测出的减速比在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过行驶踏板的操作所进行的液压马达的加速动作进行限制。
本发明第二方案的液压驱动车辆的行驶控制装置，具有：由来自液压泵的排出油驱动的可变容量型行驶用液压马达；根据行驶踏板的操作量对液压油从液压泵向液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；用于检测液压马达的马达容量的马达容量检测装置；加速限制装置，当由马达容量检测装置检测出的马达容量在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过行驶踏板的操作所进行的液压马达的加速动作进行限制。
本发明第三方案的液压驱动车辆的行驶控制装置，包括：由来自液压泵的排出油驱动的可变容量型行驶用液压马达；对液压马达的旋转进行减速并向车轮传递的、能够改变减速比的减速机构；根据行驶踏板的操作量对液压油从液压泵向液压马达的流动进行控制的液压油控制装置；计算等价容量的等价容量计算装置，等价容量与液压马达的马达容量乘以减速机构的减速比而得到的值有相关关系；加速限制装置，当由等价容量计算装置计算出的等价容量在规定值以上的加速限制条件成立时，对通过行驶踏板的操作所进行的液压马达的加速动作进行限制。
本发明的第四方案是在第一～第三任一方案的液压驱动车辆的行驶控制装置中，优选液压控制装置是由与行驶踏板的操作相应的先导压力驱动的控制阀，加速限制装置在加速限制条件成立时与限制条件不成立时相比使控制阀的基于先导压力的响应性降低。
本发明的第五方案是在第一～第四任一方案的液压驱动车辆的行驶控制装置中，优选还包括用于检测车速的车速检测装置，加速限制装置在加速限制条件成立且由车速检测装置检测出的车速在规定值以下的情况下，限制加速动作。
本发明第六方案的液压驱动车辆的行驶控制方法，作为加速限制条件，检测：(a)减速机构的减速比是否在规定值以上；(b)可变容量型行驶用液压马达的马达容量是否在规定值以上；或(c)与马达容量乘以减速机构的减速比而得到的值有相关关系的等价容量是否在规定值以上，当加速限制条件成立时，对通过行驶踏板的操作所进行的液压马达的加速动作进行限制。
本发明第七方案的液压驱动车辆具有第一～第五任一方案的行驶控制装置。
发明的效果
根据本发明，由于对行驶踏板的加速动作进行了限制，因此能够防止车辆的急前进、急加速。
附图说明
图1是适用本发明的一个实施方式的轮式液压挖掘机的侧视图。
图2是本发明的实施方式的行驶控制装置的液压回路图。
图3是表示液压马达的马达驱动压力与马达容量的关系的图。
图4是本发明的实施方式的行驶控制装置的框图。
图5是表示图4的行驶控制装置中的处理顺序的流程图。
图6是表示本发明的实施方式的变形例的图。
具体实施方式
下面，参照图1～6说明本发明的液压驱动车辆的行驶控制装置的实施方式。
图1表示适用本发明的第一实施方式的轮式液压挖掘机。该轮式液压挖掘机具有下部行驶体1和能够旋转地搭载在下部行驶体1上部的上部旋转体2。在上部旋转体2上设有驾驶室3和作业用前附属装置4。在下部行驶体1上设有行驶用液压马达5、变速箱6、传动轴7、轮胎8。
图2是本实施方式的轮式液压挖掘机的行驶用液压回路图。如图2所示，来自由发动机10驱动的液压泵11的液压油通过控制阀12控制其方向和流量，并经由背压阀13供给到行驶用液压马达5。液压马达5的旋转经变速箱6减速后，通过传动轴7传递到轮胎8，车辆(液压挖掘机)行驶。变速箱6的减速比能够通过切换开关31(参照图4)切换为例如低(减速比大)/高(减速比大)两个阶段。
液压泵11是可变容量型泵，并由泵调节器11A控制倾转量(排油容积)。泵调节器11A具有转矩限制部，向该转矩限制部反馈泵排出压力，并控制马力，以使由泵排出压力和排油容积确定的负载不超过发动机输出。另外，在调节器11A上设有最大倾转限制部，由最大倾转限制部决定液压泵11的最大流量。
液压马达是具有自压倾转控制机构的可变容量型马达，马达驱动压力从往复阀14作用到液压马达5的控制活塞15和伺服活塞16上。由此，如图3所示，马达容量在马达驱动压力小的区域内为小容量qm1，在马达驱动压力大的区域内为大容量qm2。由压力传感器32检测液压泵11的排出压力。由于泵压力是由马达驱动压力决定的，所以马达驱动压力与泵排出压力之间有规定的相关关系。因此，当泵排出压力在规定值以上时马达容量为大容量qm2，在规定值以下时为小容量qm1，因此能够由压力传感器32检测(推定)马达容量。
控制阀12由来自先导回路的行驶先导压力控制其切换方向和行程量。先导回路具有先导泵21；产生与加速踏板22的踏入操作对应的先导压力的一对行驶先导阀23A、23B；夹装在各先导阀23A、23B与控制阀12的先导口之间的一对单向节流阀24A、24B。
各单向节流阀24A、24B具有分别并列的节流阀26A、26B和液压切换阀25A、25B。液压切换阀25A、25B由电磁切换阀27切换到位置A或位置B。即，当电磁切换阀27切换到位置B时，来自先导泵21的先导压力作用在液压切换阀25A、25B上。由此，液压切换阀25A、25B被切换到位置A，经由液压切换阀25A、25B向控制阀12进行的先导压力的供给被禁止，而来自先导泵21的先导压力经由节流阀26A、26B被供给到控制阀12。另一方面，当电磁切换阀27切换到位置A时，停止先导压力向液压切换阀25A、25B的作用。由此，液压切换阀25A、25B被切换到位置B，允许不经由节流阀26A、26B而经由液压切换阀25A、25B向控制阀12进行先导压力的供给。
加速踏板22通过其前侧的踏入操作(前踏)及后侧的踏入操作(后踏)能向前方或后方转动。若对加速踏板22实施前踏操作，则先导阀23A被驱动，若实施后踏操作，则先导阀23B被驱动。
图4是表示本实施方式的行驶控制装置的控制结构的框图。在控制器30上连接有：切换开关31，其通过设在驾驶室3中的变速杆的操作对变速箱6的减速比进行指令；检测泵排出压力的压力传感器32；检测车速的车速传感器33。控制器30根据来自这些元件的输入信号执行以下处理，并向电磁切换阀27输出控制信号。
图5是表示控制器30中的处理的一个例子的流程图。该流程图是从车辆处于能够行驶的状态时，例如从作业时动作的作业用制动器被解锁时开始的。首先，在步骤S1中，判断由车速传感器33检测出的车速是否在预先设定的规定值V0(0)以下。这里，规定值V0是用于判断由急前进或急加速导致的冲击是否在影响乘坐舒适感的车速范围内，即车辆是否处于停止中或低速行驶中的阈值。当车辆处于停止或低速行驶中时，步骤S1的结果为肯定并进入步骤S2。在步骤S2中，通过来自切换开关31的信号判断减速比是低还是高。当减速比高，即减速比小于规定值时进入步骤S3，当减速比低，即减速比在规定值以上时跳过步骤S3进入步骤S4。
在步骤S3中，通过来自压力传感器32的信号判断马达容量是否为小容量qm1，即判断泵排出压力是否在规定值以上。若在步骤S3中判断马达容量为大容量qm2则进入步骤S4，将电磁切换阀27切换到位置B。由此，液压切换阀25A、25B被切换到位置A，经由液压切换阀25A、25B的先导压力的供给被禁止。另一方面，若在步骤S1中判断车辆处于高速行驶中，或在步骤S2中判断减速比高，且在步骤S3中判断马达容量为小容量qm1，则进入步骤S5。在步骤S5中，将电磁切换阀27切换到位置A。由此液压切换阀25A、25B被切换到位置B，允许经由液压切换阀25A、25B的先导压力的供给。
对本实施方式的行驶控制装置的主要动作进行说明。此外，下面对车辆的前进行驶进行说明。
在液压挖掘机的停止状态下对加速踏板22进行前踏操作，则与该操作量相应地驱动先导阀23A，来自先导阀23A的先导压力经由单向节流阀24A作用在控制阀12上。由此控制阀12被切换到F位置，来自液压泵11的液压油经由控制阀12被导向液压马达5，并作为先导压力作用在背压阀13上，背压阀13从中立位置切换到F位置。其结果是，液压马达5被驱动，液压挖掘机前进行驶。
在路面状态不好的施工现场或上坡路，由于在前进时需要较大的行驶转矩，因此，通过操作变速杆使减速比成为低。另外，由于在前进时马达驱动压力变大，因此，马达容量成为大容量qm2，液压挖掘机以低速高转矩开始行驶。此时，通过上述处理(步骤S4)电磁切换阀27被切换到位置B。因此，液压切换阀25A、25B被切换到位置A，来自先导阀23A的先导压力经由单向节流阀24A的节流阀26A作用在控制阀12上。其结果是，即使在对加速踏板22进行急操作的情况下，作用在控制阀12上的先导压力也会慢慢变大。因此，控制阀12能够缓慢地从中立位置切换到位置F侧，从而能够防止液压挖掘机的急前进，减轻前进时的冲击。
液压挖掘机开始行驶后，当行驶速度在规定值V0以下、减速比为低且马达容量为大容量qm2时，液压切换阀25A为切换到位置A的状态(步骤S4)。在该状态下，即使对加速踏板22进行急加速操作，先导压力也不会急速上升，控制阀12会缓慢地切换到位置F侧。因此，在行驶转矩大的状态下，液压挖掘机也不会急加速，能够提高乘坐舒适感。
在平坦路面等轻负载的状态下，在车辆成为匀速行驶状态，行驶转矩变小时，驾驶室内的驾驶员通过操作变速杆将减速比切换到高，并且，只要负载小，马达容量就成为小容量qm1。因此，电磁切换阀27被切换到位置A，液压切换阀25A被切换到位置B(步骤S5)。在这种状态下若对加速踏板22实施踏入操作，则来自先导阀23A的先导压力不经由节流阀26A而是经由液压切换阀25A(止回阀)作用到控制阀12上。由此，控制阀12能够立即被切换到位置F侧，液压挖掘机能够跟随加速踏板22的操作而响应性良好地加速，能够得到良好的加速性能。在该情况下，由于行驶转矩小，因此加速时的冲击小。
当以车辆速度大于规定值V0的高速行驶时，即使在减速比为低或马达容量为大容量qm2时，电磁切换阀27被切换到位置A，液压切换阀25A被切换到位置B(步骤S5)。其结果是，基于操作加速踏板22而产生的先导压力能够立即作用在控制阀12上，液压挖掘机能够跟随加速踏板22的操作而响应性良好地加速，能够得到良好的加速性能。在该情况下，由于车速大，因此乘员感觉到的冲击小，舒适性好。
若在基于加速踏板22的前踏操作而进行的行驶中停止加速踏板22的操作，则先导阀23A与油箱连通。其结果是，作用在控制阀12上的先导压力经由单向节流阀24A、先导阀23A回到油箱。此时由于回流液压油被单向节流阀24A的节流阀26A节流，因此，控制阀12能够缓慢地切换到中立位置。由此能够防止车辆的急减速，并能够减轻减速时的冲击。
通过本实施方式能够得到以下作用效果。
(1)当以车速V≤V0的低速行驶时，只要减速比为低或马达容量为大容量qm2，就将液压切换阀25A、25B切换到位置A，来自先导阀23A的先导压力经由节流阀26A导向控制阀12。由此，即使对加速踏板22进行急操作的情况下，也能够缓缓地切换控制阀12，从而能够减轻前进、加速时的冲击。
(2)只要在低速行驶时减速比为高且马达容量为小容量qm1，就将液压切换阀25A、25B切换到位置B，来自先导阀23A的先导压力经由液压切换阀25A的检验阀而被导向控制阀12。由此，在行驶转矩小、加速时的冲击不成为问题时，能够跟随加速踏板22的操作而响应性良好地对车辆进行加速。
(3)当以车速V>V0的高速行驶时，不考虑减速比和马达容量，将液压切换阀25A切换到位置B，来自先导阀23A的先导压力经由液压切换阀25A的检验阀而被导向控制阀12。由此，在高速行驶时控制阀12能够响应性良好地被切换，从而得到良好的加速性能。
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式，由于能够限制行驶踏板的加速动作，因此能够防止车辆的急前进、急加速。
此外，在上述实施方式中，在低速行驶时(V≤V0)，在减速比为规定值以上的低状态时，或在马达容量为规定值以上(大容量qm2)时，即当加速限制条件成立时，将电磁切换阀27切换到位置B，但是加速限制条件不限于此。例如可以将减速比、马达容量和规定的常数相乘后得到的值设定为等价容量，可以规定低速行驶时在等价容量为规定值以上的情况下加速限制条件成立，将电磁切换阀27切换到位置B。等价容量的计算和加速限制条件成立的判断可分别由控制器30进行。在这种情况下，可以使用与切换开关31不同的机构作为减速比检测机构，使用与压力传感器32不同的机构作为马达容量检测机构。另外，也可以使用其他的等价容量计算机构。可以不局限于车速的大小，当速度比为规定值以上的低状态时，或马达容量在规定值以上时，或等价容量在规定值以上时，加速限制条件成立，将电磁切换阀27切换到位置B。
在仅以马达容量是否在规定值以上(大容量qm2)作为加速限制条件进行判断的情况下，也可以不检测减速比。另一方面，在仅以减速比是否处于规定值以上的低状态作为加速限制条件进行判断的情况下，也可以不检测马达容量。在这种情况下，可以将液压马达5构成为固定容量型的行驶用液压马达。
在上述实施方式中，在位置A、位置B之间对液压切换阀25A、25B进行开关切换。但是不限于此，可将液压切换阀25A、25B构成为可变节流阀，根据等价容量来控制切换量，如图6的特性f1所示那样，使等价容量越大液压切换阀25A、25B的流路面积越小。在这种情况下，可以如特性f1和f2、或特性f1与f3的关系那样，根据行驶速度改变相对于等价容量的流路面积的特性。通过在高速行驶时选择特性f1，在低速行驶时选择特性f2或特性f3，能够有效地减轻低速行驶状态或高负荷状态下的加速时的冲击。即，可将液压切换阀25A、25B构成为具有测量特性的阀。
另外，通过来自控制器30的控制信号切换电磁切换阀27，由此，当马达容量大、减速比大、等价容量大等加速限制条件成立时，与条件未成立时相比，使基于控制阀12的先导压力的响应性降低，但加速限制机构不限于此。例如也可以在加速限制条件成立时，与条件未成立时相比，减小液压泵11的泵容量。
在上述实施方式中，通过控制阀12对液压油向液压马达5的流动进行控制，但液压油控制机构不限于此。也可以通过变速箱6以外的减速机构将液压马达5的旋转传递给轮胎8。上述实施方式适用于液压挖掘机，但本发明也能够同样地适用于其他的液压驱动车辆。也就是说，只要能够实现本发明的特征和功能，本发明不限于实施方式的行驶控制装置。此外，以上的说明只是一个例子，在解释发明时，上述实施方式的记载事项与权利要求的记载事项的对应关系不受限制和约束。
本发明以日本专利申请2006-217077号公报(2006年8月9日提出申请)为基础，并在此援引其内容。