作业机械的行驶系统.pdf

上传人:a3 文档编号:144893 上传时间:2018-01-29 格式:PDF 页数:58 大小:2.72MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN200880018352.2

申请日:

2008.07.14

公开号:

CN101680381A

公开日:

2010.03.24

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权的转移IPC(主分类):F02D 29/02登记生效日:20170301变更事项:专利权人变更前权利人:日立建机株式会社变更后权利人:株式会社KCM变更事项:地址变更前权利人:日本东京都变更后权利人:日本兵库县|||授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):F02D 29/02变更事项:申请人变更前权利人:日立建机株式会社变更后权利人:日立建机株式会社变更事项:地址变更前权利人:日本东京都变更后权利人:日本东京都变更事项:共同申请人变更前权利人:TCM株式会社登记生效日:20111209|||实质审查的生效IPC(主分类):F02D 29/02申请日:20080714|||公开

IPC分类号:

F02D29/02; B60K31/00; E02F9/22; F02D29/00; F02D29/04

主分类号:

F02D29/02

申请人:

日立建机株式会社; TCM株式会社

发明人:

束田英信; 中村和则; 中村刚志; 山崎恭央

地址:

日本东京都

优先权:

2007.8.10 JP 209991/2007

专利代理机构:

北京市金杜律师事务所

代理人:

陈 伟

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明提供一种作业机械的行驶系统,在该作业机械的行使系统中,能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度,并且能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。在4速变速控制处理时,对第一和第二液压马达(23,24)的容量进行协同控制,并将第二液压马达(24)的最小倾转量限制在限制倾转量(q2cmin)。当第一液压马达(23)的倾转量达到最小倾转量(q1min)时,将发动机(10)的最高转速限制在第一限制转速(Ncmax1、例如1800rpm)。

权利要求书

1.  一种作业机械的行驶系统,包括:发动机(10);由所述发动机驱动的行驶装置(15);设在所述行驶装置上、具有多个速度级的动力传递装置(13);以及选择所述动力传递装置的速度级的速度级选择机构(52),其特征在于,包括:
车速检测机构(55,56b,56c);
以及发动机控制机构(562,57),当所述速度级选择机构(52)选择了最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,若由所述车速检测机构(55,56b,56c)检测出的实际车速接近预先设定的限制车速(Scmax),则所述发动机控制机构(562,57)将所述发动机的最高转速限制在比额定最高转速低的预先设定的第一限制转速(Ncmax1)。

2.
  一种作业机械的行驶系统,包括:发动机(10);由所述发动机驱动的行驶装置(15);设在所述行驶装置上、具有多个速度级的动力传递装置(13);以及选择所述动力传递装置的速度级的速度级选择机构(52),所述动力传递装置具有由所述发动机驱动的液压泵(20)、和与该液压泵通过闭合回路连接并具有至少一个可变容量型的液压马达(24)的HST(13),其特征在于,包括:
车速检测机构(55,56b,56c);
马达控制机构(561a),所述马达控制机构根据由所述车速检测机构(55,56b,56c)检测出的实际车速控制所述液压马达(24)的容量,并且当所述速度级选择机构(52)选择了最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,若所述实际车速达到预先设定的限制车速(Scmax),则所述马达控制机构将所述液压马达(24)的最小容量限制在预先设定的限制容量(q2cmin);以及
发动机控制机构(562,57),当所述速度级选择机构(52)选择了所述规定的速度级时,若所述实际车速接近所述限制车速(Scmax),则所述发动机控制机构将所述发动机的最高转速限制在比额定最高转速低的预先设定的第一限制转速(Ncmax1)。

3.
  如权利要求1或2所述的作业机械的行驶系统,其特征在于,
还包括:指示所述发动机的基本目标转速的加速踏板(50);以及
控制所述发动机的燃料喷射量的电子控制调节器(10a),
当所述加速踏板(50)指示出比所述第一限制转速高的目标转速时,所述发动机控制机构(562,57)运算随着所述实际车速接近所述限制车速而从所述目标转速向所述第一限制转速减小的控制目标转速,并将该控制目标转速输出至所述电子控制调节器(10a)。

4.
  如权利要求3所述的作业机械的行驶系统,其特征在于,
所述发动机控制机构(562,57)具有:第一机构(562),所述第一机构求出所述实际车速与所述限制车速的偏差,当该车速偏差比规定值小时,运算随着所述车速偏差的变小而从所述额定最大转速向所述第一限制转速减小的控制限制转速;以及第二机构(57),当所述加速踏板(50)指示的目标转速比所述控制限制转速高时,所述第二机构将所述控制限制转速作为所述控制目标转速来输出。

5.
  如权利要求2所述的作业机械的行驶系统,其特征在于,
所述HST(13)具有通过闭合回路与所述液压泵连接、且互相并列地连接的可变容量型的第一和第二两个液压马达(23,24),
所述马达控制机构(561a)控制所述第一和第二液压马达(23,24)的容量,当所述速度级选择机构(52)选择了所述规定的速度级时,随着由所述车速检测机构(55,56b,56c)检测出的实际车速的增加,使所述第一液压马达(23)的容量逐渐减小且将所述第二液压马达(24)固定在最大容量,当所述第一液压马达(23)的容量达到最小容量时,使所述第二液压马达(24)的容量逐渐减小且将所述第一液压马达(23)固定在最小容量,并且,当所述实际车速达到所述限制车速时,所述马达控制机构(561a)使所述第二液压马达的容量不超过所述限制容量(q2cmin)。

说明书

作业机械的行驶系统
技术领域
本发明涉及轮式装载机等作业机械的行驶系统,尤其涉及在最高行驶速度方面存在限制的情况下适用的作业机械的行驶系统。
背景技术
作为轮式装载机等作业机械的行驶系统,有专利文献1中记载的结构。该行驶系统具有柴油发动机、和由该发动机驱动的具有被称为HST(Hydro-Static Transmission)的液压动力传递装置的行驶装置。所谓HST,是将发动机的动力以液压机械式传递给车轮的车轴的装置,具有由发动机驱动的液压泵、与该液压泵通过闭合回路连接的可变容量型的至少一个液压马达、和与该液压马达的输出轴连结的离合器装置。
此外,作为轮式装载机等作业机械的行驶系统而供实用的系统,具有转矩变换器和变速器,通过转矩变换器和变速器将发动机的动力传递给车轮的车轴。
专利文献1:日本特开平11-230333号公报
根据现场、国别的不同,存在对作业机械所具有的行驶的最高速度设置限制而使用的情况。
轮式装载机等作业机械中使用的柴油发动机的主流是机械控制调节器方式的发动机,但近年来,排出气体等的限制变得严格,逐渐被电子控制调节器方式的发动机所取代。
在发动机是机械控制调节器方式、行驶装置具有转矩变换器和变速器的情况下,作为对作业机械所具有的行驶的最高速度设置限制的方法,有通过对加速踏板或调节器杆设置机械的止动器以机械式地限制发动机的最高转速从而限制最高行驶速度的方法。但是,在该情况下,不仅在行驶时,在作业时发动机的最高转速也受到限制,因而在作业时无法充分利用发动机的输出马力,作业效率降低。此外,与行驶速度无关地对发动机的最高转速进行限制,因此,在行驶起动时无法得到额定最高转速,行驶起动时的加速性能降低。
如专利文献1记载那样,在行驶装置具有HST的情况下,作为对最高行驶速度设置限制的方法,有在液压马达的倾转机构(斜板)上设置机械的止动器以限制液压马达的最小倾转、并限制液压马达的输出转速的方法。但是,在该情况下,发动机的最高转速不受限制,因此,在操作者将加速踏板完全踏入的情况下,与最高行驶速度的限制时的限制车速相应地会产生发动机输出马力的损失。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度、且能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失并谋求燃料效率的提高的作业机械的行驶系统。
(1)为实现上述目的,本发明的作业机械的行驶系统包括:发动机;由所述发动机驱动的行驶装置;设在所述行驶装置上、具有多个速度级的动力传递装置;以及选择所述动力传递装置的速度级的速度级选择机构,其特征在于,包括:车速检测机构;以及发动机控制机构,当所述速度级选择机构选择了最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,若由所述车速检测机构检测出的实际车速接近预先设定的限制车速,则所述发动机控制机构将所述发动机的最高转速限制在比额定最高转速低的预先设定的第一限制转速。
像这样,当速度级选择机构选择了最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,在实际车速接近限制车速的情况下,将发动机的最高转速限制为第一限制转速,由此,行驶速度成为与发动机转速相应的速度,因此能够限制最高行驶速度。
此外,在作业时,通常选择较低的速度级进行作业的情况较多,控制上发动机的最高转速不受限制转速的限制。此外,即使在选择较高的速度级(最高速度级或次高速度级的任一个)的情况下,由于作业时的行驶速度较慢、实际车速从限制车速偏离的情况较多,因此发动机的最高转速仍然不受限制转速的限制。因此,当完全踏入加速踏板时,发动机转速上升至额定最高转速,不会降低作业效率。
再有,在行驶起动时同样实际车速从限制车速偏离,发动机的最高转速不受第一限制转速的限制,因此,当完全踏入加速踏板时,能够得到额定最高转速,加速性能不会降低。
此外,即使操作者将加速踏板完全踏入,若实际车速接近限制车速则发动机的最高转速被限制为第一限制转速,因而能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
(2)为实现上述目的,本发明的作业机械的行驶系统包括:发动机;由所述发动机驱动的行驶装置;设在所述行驶装置上、具有多个速度级的动力传递装置;以及选择所述动力传递装置的速度级的速度级选择机构,所述动力传递装置具有由所述发动机驱动的液压泵、和与该液压泵通过闭合回路连接并具有至少一个可变容量型的液压马达的HST,其特征在于,包括:车速检测机构;马达控制机构,所述马达控制机构根据由所述车速检测机构检测出的实际车速控制所述液压马达的容量,并且当所述速度级选择机构选择了最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,若所述实际车速达到预先设定的限制车速,则所述马达控制机构将所述液压马达的最小容量限制在预先设定的限制容量;以及发动机控制机构,当所述速度级选择机构选择了所述规定的速度级时,若所述实际车速接近所述限制车速,则所述发动机控制机构将所述发动机的最高转速限制在比额定最高转速低的预先设定的第一限制转速。
像这样,当速度级选择机构选择了最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,在实际车速达到限制车速的情况下,将液压马达的最小容量限制在限制容量,并且,当实际车速接近限制车速时,将发动机的最高转速限制在第一限制转速,由此,与仅限制发动机的最高转速的情况相比,能够精度良好且切实地限制最高行驶速度。
此外,如上述(1)中所述,作业时,发动机的最高转速不受限制转速的限制,因此,完全踏入加速踏板时发动机转速上升至额定最高转速,不会降低作业效率。再有,行驶起动时同样,实际车速从限制车速偏离,发动机的最高转速不受第一限制转速的限制,因此,完全踏入加速踏板时能够得到额定最高转速,加速性能不会降低。此外,即使操作者将加速踏板完全踏入,若实际车速接近限制车速则发动机的最高转速也被限制在第一限制转速,因而能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
(3)在上述(1)或(2)中,优选还包括:指示所述发动机的基本目标转速的加速踏板;以及控制所述发动机的燃料喷射量的电子控制调节器,当所述加速踏板指示出比所述第一限制转速高的目标转速时,所述发动机控制机构运算随着所述实际车速接近所述限制车速而从所述目标转速向所述第一限制转速减小的控制目标转速,并将该控制目标转速输出至所述电子控制调节器。
由此,随着实际车速接近限制车速,发动机转速逐渐向第一限制转速降低,因此能够将发动机的最高转速顺畅地限制到第一限制转速。
(4)在上述(3)中,优选所述发动机控制机构具有:第一机构,所述第一机构求出所述实际车速与所述限制车速的偏差,当该车速偏差比规定值小时,运算随着所述车速偏差的变小而从所述额定最大转速向所述第一限制转速减小的控制限制转速;以及第二机构,当所述加速踏板指示的目标转速比所述控制限制转速高时,所述第二机构将所述控制限制转速作为所述控制目标转速输出。
由此,随着实际车速接近限制车速,发动机转速逐渐向第一限制转速降低,因此能够顺畅地将发动机的最高转速限制到第一限制转速。
(5)在上述(2)中,优选所述HST具有通过闭合回路与所述液压泵连接且互相并列地连接的可变容量型的第一和第二两个液压马达,所述马达控制机构控制所述第一和第二液压马达的容量,当所述速度级选择机构选择了所述规定的速度级时,随着由所述车速检测机构检测出的实际车速的增加,使所述第一液压马达的容量逐渐减小且将所述第二液压马达固定在最大容量,当所述第一液压马达的容量达到最小容量时,使所述第二液压马达的容量逐渐减小且将所述第一液压马达固定在最小容量,并且,当所述实际车速达到所述限制车速时,所述马达控制机构使所述第二液压马达的容量不超过所述限制容量。
由此,能够对第一和第二液压马达的容量进行协同控制,能够进行高效且顺畅的车速控制。
(6)在上述(1)或(2)中,优选能够通过外部设定机构改变所述限制车速,在该情况下,所述发动机控制机构能够根据所述限制车速改变所述第一限制转速。
由此,根据情况从外部将限制车速改变为最合适的值,能够提高行驶系统的通用性。此外,由于能够根据限制车速改变第一限制转速,因而能够设定与限制车速相应的最合适的限制转速。
(7)在上述(2)中,优选所述马达限制机构将所述限制车速设定在最高速度级的次高速度级的车速范围内,且在所述速度选择机构选择了所述最高速度级时、和选择了次高速度级时的各情况下,若所述实际车速达到预先设定的限制车速,则将所述液压马达的最小容量限制在所述限制容量,当所述速度级选择机构选择了所述最高速度级的次高速度级时,若所述实际车速接近所述限制车速,则所述发动机控制机构将所述发动机的最高转速限制在所述第一限制转速,当所述速度级选择机构选择了所述最高速度级时,则所述发动机控制机构将所述发动机的最高转速限制在比所述第一限制转速低的第二限制转速。
由此,在速度级选择机构选择了最高速度级或次高速度级时,将发动机的最高转速限制在第一或第二限制转速,因此,如上述(2)所述那样,能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度,并且能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。此外,当速度级选择机构选择最高速度级时,将发动机的最高转速限制在比第一限制转速低的第二限制转速,因此能够进一步抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
(8)在上述(7)中,优选能够通过外部设定机构改变所述限制车速,在该情况下,所述发动机控制机构能够根据所述限制车速分别改变所述第一和第二限制转速。
由此,如上述(5)所述,能够根据情况从外部将限制车速改变成最合适的值,能够提高行驶系统的通用性,并且,能够根据限制车速分别改变第一和第二限制转速,因此能够将第一和第二限制转速中的任一个设定为与限制车速相应的最合适的转速。
发明的效果
根据本发明,能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度,并且能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
附图说明
图1是表示本发明的HST行驶系统所适用的作业机械的一个例子即轮式装载机的外观的图。
图2是概略地表示本发明的一个实施方式的轮式装载机(作业车辆)的HST行驶系统的整体结构的图。
图3是详细表示HST的图。
图4是详细表示HST控制器和发动机控制器的功能的图。
图5是表示HST控制器的HST控制部的处理概要的图。
图6是表示HST控制部的马达控制部的运算处理的整体的流程图。
图7是表示HST控制部中存储的、用于运算第一和第二液压马达的目标倾转量的车速与目标倾转量的关系(目标倾转特性)的图。
图8是表示速度级变速开关选择了1速(速度级1)时的运算处理的流程图。
图9是表示速度级变速开关选择了2速(速度级2)时的运算处理的流程图。
图10是表示速度级变速开关选择了3速(速度级3)时的运算处理的流程图。
图11是表示速度级变速开关选择了4速(速度级4)时的运算处理的流程图。
图12是详细表示图5所示的HST控制部的限制转速运算部的处理内容的图。
图13是详细表示发动机控制器的发动机控制部的处理内容的图。
图14是表示本发明的第二实施方式中的第一和第二液压马达的目标倾转特性的、与图7相同的图。
图15是表示第二实施方式中的HST控制部的马达控制部的运算处理的整体的流程图。
图16是表示速度级变速开关选择了3速(速度级3)时的运算处理的流程图。
图17是详细表示第二实施方式中的HST控制部的限制转速运算部的处理内容的图。
图18是详细表示本发明的第三实施方式的HST控制器和发动机控制器的功能的、与图4相同的图。
图19是详细表示第三实施方式中的HST控制部的限制转速运算部的处理内容的图。
图20是详细表示本发明的第四实施方式中的HST控制部的限制转速运算部的处理内容的图。
附图标记说明
10    发动机
11    闭合回路液压驱动装置
12    离合器装置
13    HST
14    传动轴
15    行驶装置
20    液压泵
21a、22a、21b、22b、21c、22c    主管路
23    第一液压马达
24    第二液压马达
25、26    倾转控制执行元件
27、28    电磁比例阀
30    第一离合器(马达离合器)
31~34    第一~第四齿轮
35    第二离合器(前进离合器)
36、37    第五和第六齿轮
38    第三离合器(后进离合器)
39、40    第七和第八齿轮
42、43、44    电磁切换阀
50    加速踏板
51    前后进切换开关
52    速度级变速开关
54    发动机旋转传感器
55    HST输出轴旋转传感器
56    HST控制器
56A    HST控制器
56a    发动机旋转运算部
56b   HST输出轴旋转运算部
56c   车速运算部
56d   前后进开关判断部
56e   速度级开关判断部
56f   传感器/开关错误判断部
56g   参数存储部
56h   HST控制部
56j   通信部
56m    输入端口
57    发动机控制器
58    通信线
61    外部设定装置
100    轮式装载机
111    前轮
112    后轮
561    行驶控制部
561a    马达控制部
561b    前后进控制部
562    限制转速运算部
562a    限制车速取得部
562b    车速偏差运算部
562c    第一修正转速运算部
562d    第一限制转速取得部
562e    限制转速修正部
562f    最大转速取得部
562g    第一切换部
562j    第二修正转速运算部
562k    第二切换部
562m    第二限制转速取得部
562n    第三切换部
562p    第一限制转速运算部
562q    第二限制转速运算部
571    基本目标转速运算部
572    目标转速决定部
Scmax    限制车速
q2cmin   限制倾转量
Ncmax1    第一限制转速
Ncmax2    第二限制转速
Ncmaxb    控制用的限制转速
Ncmaxa    修正限制转速
ΔS  车速偏差
ΔNa 修正转速
具体实施方式
以下,利用附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本发明的HST行驶系统所适用的作业机械的一个例子即轮式装载机的外观的图。在图1中,轮式装载机100具有互相转动自如地销结合的车身前部101和车身后部102,由车身前部101和车身后部102构成了车身。车身前部101上设有由动臂104a和铲斗104b构成的前作业装置104,车身后部102上设有驾驶室(舱)106,驾驶室106内设有用于操作前作业装置104的操作杆装置107、用于改变车身的朝向的方向盘108、控制发动机转速的加速踏板50、以及后述的前后进切换开关51和速度级变速开关52(参照图3、图4)等操作机构。此外,在车身前部101和车身后部102上分别安装有前轮111和后轮112。
图2是概略地表示本发明的一个实施方式的轮式装载机(作业车辆)100的HST行驶系统的整体结构的图。
在图2中,轮式装载机100的HST行驶系统具有发动机10和由该发动机10驱动的行驶装置15,行驶装置15具有:包括闭合回路液压驱动装置11和离合器装置12的液压动力传递装置(以下称为HST)13;传动轴14;以及上述前轮111和后轮112,发动机10的动力传递至HST13,并进一步从HST13经由传动轴14向前轮111和后轮112传递。
图3是详细表示HST13的图。
在图3中,HST13包括闭合回路液压驱动装置11和离合器装置12。闭合回路液压驱动装置11包括:由发动机10驱动的两倾转型的可变容量型液压泵20;经由一对主管路21a、22a和21b、22b与该液压泵20通过闭合回路连接的可变容量型的第一液压马达23;以及经由一对主管路21a、22a和21c、22c与液压泵10通过闭合回路连接且与第一液压马达23并列地连接的可变容量型的第二液压马达24。第一和第二液压马达23、24,作为其倾转控制机构,分别具有倾转控制执行元件25、26以及电磁比例阀27、28,通过控制电磁比例阀27、28而控制倾转控制执行元件25、26,从而控制第一和第二液压马达23、24的倾转量(容量)。
离合器装置12具有:经由第一离合器30与第一液压马达23的输出轴连结的第一齿轮31;与第二液压马达24连结的第二齿轮32;与第一和第二齿轮31、32啮合的第三齿轮33;与第三齿轮33的输出轴连结的第四齿轮34;经由第二离合器35与第四齿轮34的输出轴连接的第五齿轮36;与第四齿轮34啮合的第六齿轮37;经由第三离合器38与第六齿轮37连接的第七齿轮39;以及与第五齿轮36和第七齿轮39啮合的第八齿轮40,第八齿轮40的输出轴与传动轴14连结。
第一离合器30是切换第一液压马达23与传动轴14的连接的马达离合器,第二离合器35是前进离合器,第三离合器38是后进离合器。对第一至第三离合器30、35、38分别设置电磁切换阀42、43、44,通过电磁切换阀42、43、44的ON/OFF切换第一至第三离合器30、35、38的连接。
返回图2,轮式装载机100的HST行驶系统中,作为上述发动机10、闭合回路液压驱动装置11和离合器装置12的操作机构,包括加速踏板50、前后进切换开关51、和速度级变速开关52,并且,作为发动机10、闭合回路液压驱动装置11和离合器装置12的控制机构,包括发动机旋转传感器54、HST输出轴旋转传感器55、HST控制器56和发动机控制器57。HST控制器56和发动机控制器57经由通信线58连接,构成车身网络。
HST控制器56输入来自前后进切换开关51及速度级变速开关52的操作信号、和来自发动机旋转传感器54及HST输出轴旋转传感器55的检测信号,进行规定的运算处理,并将控制信号输出至电磁比例阀27、28和电磁切换阀42、43、44。发动机控制器57输入加速踏板50的操作信号和来自HST控制器56的指令信号,进行规定的运算处理,控制发动机10所具有的电子控制调节器10a,控制发动机10的输出转矩和转速。
图4是详细表示HST控制器56和发动机控制器57的功能的图。
HST控制器56,作为其运算处理功能,具有发动机旋转运算部56a、HST输出轴旋转运算部56b、车速运算部56c、前后进开关判断部56d、速度级开关判断部56e、传感器/开关错误判断部56f、参数存储部56g、HST控制部56h、通信部56j。
发动机控制器57,作为其运算处理功能,具有发动机控制部57a和通信部57b。
在HST控制器56中,发动机旋转运算部56a输入来自发动机旋转传感器54的检测信号,运算发动机10的转速(实际转速)。HST输出轴旋转运算部56b输入来自HST输出轴旋转传感器55的检测信号,运算HST输出轴的转速,车速运算部56c根据该HST输出轴的转速运算车速(轮式装载机的行驶速度)。前后进开关判断部56d输入来自前后进切换开关51的操作信号并判断前后进切换开关51的前后进,速度级开关判断部56e输入来自速度级变速开关52的操作信号并判断速度级变速开关52的速度级。发动机旋转运算部56a、车速运算部56c、前后进开关判断部56d、速度级开关判断部56e将其运算结果及判断结果输入至传感器/开关错误判断部56f和HST控制部56h。传感器/开关错误判断部56f根据来自发动机旋转运算部56a、车速运算部56c、前后进开关判断部56d、速度级开关判断部56e的运算结果及判断结果进行前后进切换开关51、速度级变速开关52、发动机旋转传感器54、HST输出轴旋转传感器55的错误判断,并将其判断结果输入至HST控制部56h。参数存储部56g存储后述的限制车速Scmax、第一限制转速Ncmax1以及发动机10的额定最大转速Nmax等控制运算所用的参数。通信部56j经由通信线58与发动机控制器57的通信部57b连接,将来自HST控制部56h的信息发送至发动机控制器57,并接收来自发动机控制器57的信息,将其发送至HST控制部56h。
图5是表示HST控制器56h的处理概要的图。HST控制器56h由行驶控制部561和限制转速运算部562两部分构成,行驶控制部561具有马达控制部561a和前后进控制部561b。
马达控制部561a输入发动机旋转运算部56a和车速运算部56c的运算结果、速度级开关判断部56e的判断结果、以及存储在参数存储部56g中的限制车速Scmax,进行规定的运算处理,并将控制信号输出至电磁比例阀27、28和电磁切换阀42。前后进控制部561b输入前后进开关判断部56d的判断结果,在该判断结果是前进的情况下,将控制信号输出至前进离合器用的电磁切换阀43,在该判断结果是后进的情况下,将控制信号输出至后进离合器用的电磁切换阀44。限制转速运算部562输入车速运算部56c的运算结果、速度级开关判断部56e的判断结果、以及存储在参数存储部56g中的限制车速Scmax和第一限制转速Ncmax1,进行规定的运算处理,并将后述的控制用的限制转速Ncmaxb输出至通信部56j。该限制转速Ncmaxb经由通信线58被发送至发动机控制器57。
返回图4,在发动机控制器57中,发动机控制部57a输入加速踏板50的操作信号,运算发动机10的目标转速,并选择该目标转速与通过通信部57b经由通信线58接收到的控制用的限制转速Ncmaxb中较小的一个,将该转速作为指令信号输出至电子控制调节器10a。
利用图6~图11对图5所示的HST控制部56h中的马达控制部561a的运算处理进行详细说明。
图6是表示马达控制部561a的运算处理的整体的流程图。在图6中,马达控制部561a首先从参数存储部56g读出限制车速Scmax(步骤S2),将该限制车速Scmax参照图7所示的目标倾转特性,算出对应的第二液压马达24的限制倾转量q2cmin,并将该限制车速S2cmax和限制倾转量q2cmin保存在RAM等存储部中(步骤S4)。限制车速例如是32km/小时。
接着,马达控制部561a对速度级变速开关52是否选择了1速(速度级1)、2速(速度级2)、3速(速度级3)、4速(速度级4)中的任一个进行判断(步骤S10~S40),在选择了1速的情况下进行图8所示的1速变速控制处理(步骤S10→S50),在选择了2速的情况下进行图9所示的2速变速控制处理(步骤S20→S60),在选择了3速的情况下进行图10所示的3速变速控制处理(步骤S30→S70),在选择了4速的情况下进行图11所示的4速变速控制处理(步骤S40→S80),在判断为未选择1速~4速中的任一个的情况下进行错误处理(步骤S40→S90)。在错误处理中例如强制地进行2速变速控制处理。
图7是表示在1速~4速变速控制处理中用于运算第一和第二液压马达23、24的目标倾转量的、车速与目标倾转量的关系(以下适当地称为目标倾转特性)的图。图7中,车速与目标倾转量的关系以以下方式设定。
当车速为规定值S0以下时,第一和第二液压马达23、24的目标倾转量q1、q2都是最大倾转量q1max、q2max,是定值。
当车速超过规定的值S0,则随着车速的增加,第一液压马达23的目标倾转量q1逐渐减小。此时,第二液压马达24的目标倾转量q2依然是最大倾转量q2max,是定值。当车速进一步增加,第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min(0)时,则相对于此后的车速的增加,第一液压马达23的目标倾转量q 1保持为最小倾转量q1min,第二液压马达24的目标倾转量q2随着车速的增加从最大倾转量q2max逐渐减小。
在1速变速控制处理中,在图7中的箭头A的范围内运算第一和第二液压马达23、24的目标倾转量q1、q2,在2速变速控制处理中,在图7中的箭头B的范围内运算第一和第二液压马达23、24的目标倾转量q1、q2,在3速变速控制处理中,在图7中的箭头C的范围内运算第一和第二液压马达23、24的目标倾转量q1、q2,在4速变速控制处理中,在图7中的箭头D的范围内运算第一和第二液压马达23、24的目标倾转量q1、q2。
在本实施方式中,在选择4速时的固有的车速范围内设定限制车速Scmax。当行驶系统的最大车速Smax例如是40Km/小时时,限制车速Scmax例如是32Km/小时。
此外,当第一液压马达23的目标倾转量q 1达到最小倾转量q1min(0)时,第一离合器30的连接开放,第一液压马达23与第二液压马达24的连接被切断。
图8是表示1速变速控制处理的处理内容的流程图。图9是表示2速变速控制处理的处理内容的流程图。图10是表示3速变速控制处理的处理内容的流程图。图11是表示4速变速控制处理的处理内容的流程图。
<1速变速控制处理>
在1速变速控制处理中,如图8所示,首先,将由车速运算部56c运算得到的车速参照图7所示的目标倾转特性,算出对应的第一液压马达23的目标倾转量q1(步骤S510),判断该目标倾转量q1是否达到了作为1速变速控制的最小值而预先设定的中间倾转量q1mid(步骤S515),若没有达到中间倾转量q1mid(q1<q1mid),则算出与目标倾转量q1对应的电磁比例阀27的控制电流值I1(步骤S520),若达到了中间倾转量q1mid(q1=q1mid),则算出与中间倾转量q1mid对应的电磁比例阀27的控制电流值I1(步骤S525)。接着,向电磁比例阀27输出电流值I1的控制信号,并且,向电磁比例阀28输出与预先求得的第二液压马达24的最大倾转量q2max对应的电流值I2(Imax)的控制信号(步骤S530)。
<2速变速控制处理>
在2速变速控制处理中,如图9所示那样也进行与1速变速控制处理同样的处理。即,将由车速运算部56c运算得到的车速参照图7所示的目标倾转特性,算出对应的第一液压马达23的目标倾转量q1(步骤S610),判断该目标倾转量q1是否达到了预先设定的第一液压马达23的最小倾转量q1min(步骤S615),若没有达到最小倾转量q1min(q1<q1min),则算出与目标倾转量q1对应的电磁比例阀27的控制电流值I1(步骤S620),若达到最小倾转量q1min(q1=q1min),则算出与最小倾转量q1min对应的电磁比例阀27的控制电流值I1(步骤S625)。接着,向电磁比例阀27输出电流值I1的控制信号,并且,向电磁比例阀28输出与预先求得的第二液压马达24的最大倾转量q2max对应的电流值I2(Imax)的控制信号(步骤S630)。
<3速变速控制处理>
在3速变速控制处理中,如图10所示,首先,将由车速运算部56c运算得到的车速参照图7所示的目标倾转特性,算出对应的第一液压马达23的目标倾转量q1(步骤S710),判断该目标倾转量q1是否达到了预先设定的第一液压马达23的最小倾转量q1min(步骤S715),若没有达到最小倾转量q1min,则算出与目标倾转量q1对应的电磁比例阀27的控制电流值I1(步骤S720),向电磁比例阀27输出电流值I1的控制信号,并且,向电磁比例阀28输出与预先求得的第二液压马达24的最大倾转量q2max对应的电流值I2(Imax)的控制信号(步骤S730)。
若在步骤S715中目标倾转量q1达到最小倾转量q1min(q1=q1min),则将由车速运算部56c运算得到的车速参照图7所示的目标倾转特性算出对应的第二液压马达24的目标倾转量q2(步骤S750),判断该目标倾转量q2是否达到了作为3速变速控制的最小值而预先设定的中间倾转量q2mid(步骤S755),若没有达到中间倾转量q2mid(q2<q2mid),则算出与目标倾转量q2对应的电磁比例法28的控制电流值I2(步骤S760),若达到中间倾转量q2mid(q2=q2min),则算出与中间倾转量q2mid对应的电磁比例阀28的控制电流值I2(步骤S765)。接着,为了切断第一液压马达23与第二液压马达24的连接,向第一离合器30的电磁切换阀42输出离合器OFF的控制信号(步骤S770),向电磁比例阀27输出与预先求得的第一液压马达23的最小倾转量q1min对应的电流值I1(Imin)的控制信号,并且,向电磁比例阀28输出电流值I2的控制信号(步骤S780)。
<4速变速控制处理>
同样,在4速变速控制处理中,如图11所示,从步骤S810到步骤S850,进行与图10所示的3速变速控制处理中的步骤S710到步骤S750同样的处理。在步骤S 850中,将由车速运算部56c运算得到的车速参照图7所示的目标倾转特性算出对应的第二液压马达24的目标倾转量q2,之后,判断该目标倾转量q2是否达到了在图6的步骤S4中运算得到的第二液压马达24的限制倾转量q2cmin(<第二液压马达24的最小倾转量q2cmin)(步骤S855),若没有达到限制倾转量q2cmin(q2<q2cmin),则算出与目标倾转量q2对应的电磁比例阀28的控制电流值I2(步骤S860),若达到限制倾转量q2cmin(q2=q2cmin),则算出与限制倾转量q2cmin对应的电磁比例阀28的控制电流值I2(步骤S865)。接着,为了切断第一液压马达23与第二液压马达24的连接,向第一离合器30的电磁切换阀42输出离合器OFF的控制信号(步骤S870),向电磁比例阀27输出与预先求得的第一液压马达23的最小倾转量q1min对应的电流值I1(Imin)的控制信号,并且,向电磁比例阀28输出电流值I2的控制信号(步骤S880)。
在此,限制倾转量q2cmin是当发动机10的转速处于后述的第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)时得到限制车速Scmax的倾转量。
如上述那样,通过HST控制部56h中的马达控制部561a的运算处理,以如下方式控制第一和第二液压马达23、24的倾转量。
在1速变速控制处理中,第一液压马达23的目标倾转量q1在图7的箭头A的范围内随着车速的增加而从最大倾转量q1max减小至中间倾转量q1mid,第二液压马达24的目标倾转量q2固定在最大倾转量q2max。其结果是,在将第二液压马达24的倾转量固定在最大倾转量q2max的状态下,第一液压马达23的倾转量随着车速的增加而减小至中间倾转量q1mid,与该第一液压马达23的倾转量的减小相应地,第一液压马达23的转速上升,车速增加。
在2速变速控制处理中,第一液压马达23的目标倾转量q1在图7的箭头B的范围内随着车速的增加而从最大倾转量q1max减小至中间倾转量q1min,第二液压马达24的目标倾转量q2固定在最大倾转量q2max。其结果是,在将第二液压马达24的倾转量固定在最大倾转量q2max的状态下,第一液压马达23的倾转量随着车速的增加而减小至最小倾转量q1min,与该第一液压马达23的倾转量的减小相应地,第一液压马达23的转速上升,车速增加。
在3速变速控制处理中,当车速处于图7的速度级2的箭头B的范围内时,进行与2速变速控制处理同样的控制。当第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min,则开放第一离合器30的连接,第一液压马达23与第二液压马达24的连接被切断,并且,第二液压马达24的目标倾转量q2在图7的速度级3的箭头C的范围内随着车速的增加而从最大倾转量q2max减小至中间倾转量q2mid,第一液压马达23的目标倾转量q1固定在最小倾转量q1min。其结果是,直到第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min,与2速变速控制处理的情况同样地,第一液压马达23的倾转量减小,与该第一液压马达23的倾转量的减小相应地,第一和第二液压马达23、24的转速上升,车速增加。在第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min之后,将第一液压马达23的倾转量固定在最小倾转量q1min且切断第一液压马达23与第二液压马达24的连接,在该状态下,第二液压马达24的倾转量随着车速的增加而减小至中间倾转量q2mid。由此,与第二液压马达24的倾转量的减小相应地,仅第二液压马达24的转速上升,车速进一步增加。此时,由于第一液压马达23与第二液压马达24的连接被切断,因而第二液压马达24能够不受第一液压马达23的抵抗的影响地,高效地使车速增加。
同样,在4速变速控制处理中,当车速处于图7的速度级2的箭头B的范围内时,进行与2速变速控制处理同样的控制。当第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min,则开放第一离合器30的连接,第一液压马达23与第二液压马达24的连接被切断,并且,第二液压马达24的目标倾转量q2在图7的速度级3的箭头D的范围内随着车速的增加而从最大倾转量q2max减小至限制倾转量q2cmin,第一液压马达23的目标倾转量q 1固定在最小倾转量q1min。其结果是,在此情况下同样地,直到第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min,与2速变速控制处理的情况同样地,第一液压马达23的倾转量减小,与该第一液压马达23的倾转量的减小相应地,第一和第二液压马达23、24的转速上升,车速增加。在第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min之后,将第一液压马达23的倾转量固定在最小倾转量q1min且切断第一液压马达23与第二液压马达24的连接,在该状态下,第二液压马达24的倾转量随着车速的增加而减小。在此,在4速车速范围内没有设定限制车速Scmax的情况下,第二液压马达24的倾转量减小至最小倾转量q2min。但是,在本实施方式中,由于在4速车速范围内设定了限制车速Scmax,并与此相应地设定了限制倾转量q2cmin,因此,当第二液压马达24的倾转量减小至限制倾转量q2cmin时,第二液压马达24的倾转量固定在限制倾转量q2cmin,不会继续减小。这样,在第二液压马达24的倾转量减小期间,与该第二液压马达24的倾转量的减小相应地,仅第二液压马达24的转速上升,车速进一步增加。此时,由于第一液压马达23与第二液压马达24的连接被切断,因而第二液压马达24能够不受第一液压马达23的抵抗的影响地,高效地使车速增加。
图12是表示图5所示的限制转速运算部562的处理内容的图。
在图12中,限制转速运算部562具有限制车速取得部562a、车速偏差运算部562b、第一修正转速运算部562c、第一限制转速取得部562d、限制转速修正部562e、最大转速取得部562f、第一切换部562g的各功能。
限制车速取得部562a将存储在参数存储部56g中的限制车速Scmax(例如32Km/小时)读出,车速偏差运算部56b从该读出的限制车速Scmax减去由车速运算部56c运算出的车速(实际车速),运算车速偏差ΔS。
第一修正转速运算部562c将车速偏差ΔS参照存储在存储器中的表格运算第一修正转速ΔNa。在存储器的表格中,例如以如下方式设定车速偏差ΔS与第一修正转速ΔNa的关系,即,当车速偏差ΔS在预先设定的限制开始车速偏差(例如10Km/小时)以上时,第一修正转速ΔNa为最大值ΔNmax1(例如200rpm),当车速偏差ΔS变得比限制开始车速偏差(10Km/小时)小时,则随着车速偏差ΔS变小,第一修正转速ΔNa变小,当车速偏差ΔS变得比0附近的规定值小时,则第一修正转速ΔNa变为0。
第一限制转速取得部562d将存储在参数存储部56g中的第一限制转速Ncmax1读出,限制转速修正部562e对该第一限制转速Ncmax1加上由第一修正转速运算部562c运算得到的第一修正转速ΔNa,算出修正限制转速Ncmaxa(=Ncmax1+ΔNa)。在发动机10的额定最高转速为2000rpm的情况下,第一限制转速Ncmax1例如是1800rpm。在此,第一修正转速运算部562c中设定的修正转速Na的最大值ΔNmax1(例如200rpm),最好是满足以下关系的值,即,将ΔNmax1加上第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)得到的值与发动机10的额定最大转速Nmax(例如2000rpm)相等。
最大转速取得部562f将存储在参数存储部56g中的发动机10的额定最大转速Nmax(例如2000rpm)读出,作为第一切换部562g,若速度级开关判断部56e的判断结果在3速以下,则选择由最大转速取得部562f读入的额定最大转速Nmax作为控制限制转速Ncmaxb输出,若速度级开关判断部56e的判断结果为4速,则选择由控制转速运算部562f运算得到的控制限制转速Ncmaxa作为控制限制转速Ncmaxb输出。由第一切换部562g输出的控制限制转速Ncmaxb如上述那样,经由通信线58被发送至发动机控制器57。
图13是表示发动机控制器57的发动机控制部57a的处理内容的图。
发动机控制部57a具有基本目标转速运算部571和目标转速决定部572。
基本目标转速运算部571输入加速踏板50的操作信号,将其电压(加速踏板电压)参照存储器中存储的表格运算发动机10的基本目标转速Ntb。存储器的表格中,例如以如下方式设定加速踏板电压与基本目标转速Ntb的关系,即,若加速踏板电压在0.5V以下,则基本目标转速Ntb是低怠速转速(例如800rpm),若加速踏板电压超过0.5V,则基本目标转速Ntb随着加速踏板电压的增加而增加,若加速踏板电压为4.5V以上,则基本目标转速Ntb成为额定最高转速(例如2000rpm)。
目标转速决定部572是最小值选择部,选择由HST控制部56h的限制转速运算部562运算得到的控制限制转速Ncmaxb和由基本目标转速运算部571运算得到的基本目标转速Ntb中较小的一个作为控制目标转速Nta,并将该控制目标转速Nta作为指令信号输出至电子调节器10a。
以上,HST输出轴旋转传感器55、HST输出轴旋转运算部56b以及车速运算部56c构成车速检测机构,速度级变速开关52构成速度级选择机构。
此外,HST控制部56h的行驶控制部561中的马达控制部561a构成马达控制机构,该马达控制机构根据由所述车速检测机构检测出的实际车速控制液压马达23、24的容量,并且,当速度级选择机构(速度级变速开关52)选择了最高速度级(4速)或次高速度级(3速)的任一规定的速度级时,若实际车速达到预先设定的限制车速Scmax,则该马达控制机构将第二液压马达24的最小容量限制在预先设定的限制容量(限制倾转量)q2cmin。HST控制部56h的行驶控制部561中的限制转速运算部562和HST发动机控制器57构成发动机控制机构,当速度级选择机构(速度级变速开关52)选择了所述规定的速度级时,若实际车速接近限制车速Scmax,则该发动机控制机构将发动机10的最高转速限制为比额定最高转速低的预先设定的第一限制转速Ncmax1。
此外,作为发动机控制机构的HST控制部56h的行驶控制部561中的限制转速运算部562和HST发动机控制器57,当加速踏板50指示比第一限制转速高的目标转速时,随着实际车速接近限制车速,运算从目标转速向第一限制转速减小的控制目标转速,并将该控制目标转速输出至电子控制调节器10a。
发动机控制机构的限制转速运算部562构成第一机构,该第一机构求出实际车速与限制车速的偏差,若该车速偏差比规定的值小,则随着车速偏差减小,运算从额定最大转速向第一限制转速减小的控制限制转速。HST发动机控制器57构成第二机构,当加速踏板50所指示的目标转速比所述控制限制转速高时,该该第二机构将控制限制转速作为控制目标转速输出。
此外,作为马达控制机构的HST控制部56h的行驶控制部561中的马达控制部561a控制第一和第二液压马达23、24的容量,当速度级选择机构选择上述规定的速度级时,随着由车速检测机构检测出的实际车速的增加,第一液压马达23的容量逐渐减小且将第二液压马达24固定在最大容量,当第一液压马达23的容量达到最小容量,则第二液压马达24的容量逐渐减小且将第一液压马达23固定在最小容量,并且,当实际车速达到限制车速,该马达控制部561a控制第二液压马达24的容量,使其不超过所述限制容量(限制倾转量)q2cmin。
下面,对上述那样构成的本实施方式的动作进行说明。
<行驶起动时>
当操作者意图行驶而将前后进切换开关51操作至前进位置、将加速踏板50完全踏入时,操作踏板50的操作信号被输入至发动机控制器57的发动机控制部57a,在图13的发动机控制部57a的基本目标转速运算部571中,运算从低怠速转速(例如800rpm)变化到额定最高转速(例如2000rpm)的基本目标转速Ntb。
另一方面,此时,在速度级变速开关52选择1~3速中的任一个的情况下,在图12的限制转速运算部562的第一切换部562g中,选择由最大转速取得部562f读入的额定最高转速(例如2000rpm),该额定最高转速作为控制限制转速Ncmaxb被输入至图13的目标转速决定部572。此外,在速度级变速开关52选择了4速的情况下,在图12的限制转速运算部562的第一切换部562g中,选择由限制转速修正部562e运算得到的修正限制转速Ncmaxa,但由于行驶开始时车速偏差ΔS大,因而在限制转速修正部562e中运算Ncmax1(例如1800rpm)+ΔNmax1(例如200rpm)的修正限制转速Ncmaxa,此时同样,作为控制限制转速Ncmaxb,向图13的目标转速决定部572输入额定最高转速(例如2000rpm)。
其结果是,在图13的目标转速决定部572中,作为控制目标转速Nta,选择由基本目标转速运算部571运算得到的基本目标转速Ntb,向发动机10的电子控制调节器10a输入与加速踏板50的踏入量相应地增大的控制目标转速Nta,发动机10的转速与加速踏板50的踏入量相应地,从低怠速转速(例如800rpm)增大至额定最高转速(例如2000rpm)。
当发动机10的转速增大,则图3所示的闭合回路液压驱动装置11的液压泵20的排出流量增大,与该泵排出流量的增大相应地,第一和第二液压马达23、24开始旋转,该旋转经由传动轴14被传递至前轮111及后轮112,车身开始行驶。
行驶起动时,由于HST13的第一和第二液压马达23、24都处于最大倾转(参照图7),因而能够以低速大转矩行驶。由此,轮式装载机能够加速性能良好地起动。
此外,当车身的行驶速度(车速)增加,则与此时的速度级变速开关52的速度级相应地,通过图8~图11中以流程图表示的1速~4速变速控制处理,第一液压马达23(1速及2速变速控制处理)的倾转量减小、或第一和第二液压马达23、24(3速及4速变速控制处理)的倾转量减小,第一和第二液压马达23、24因该倾转量的减小而转速进一步上升,车速进一步增加。
这样,在行驶起动时,若将加速踏板完全踏入则发动机转速能够不受第一限制转速限制地迅速上升至额定最高转速(例如2000rpm),并且,随着车速的增加,第一和第二液压马达23、24的倾转量减小,因此,能够获得良好的加速性能。
此外,在选择3速或4速时,若第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min,则第一液压马达23与第二液压马达24的连接被切断,因此,第二液压马达24能够不受第一液压马达23的抵抗的影响地转速上升,高效地使车速增加。
进一步,在选择3速或4速时,在第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min之前,将第二液压马达24的倾转量固定在最大倾转量q2max,在该状态下减小第一液压马达23的倾转量,在第一液压马达23的目标倾转量q1达到最小倾转量q1min之后,将第一液压马达23的倾转量固定在最小倾转量q1min,在该状态下使第二液压马达24的倾转量减小,像这样,对第一和第二液压马达23、24的容量进行协同控制,因此能够实现高效且顺畅的车速控制。
<高速行驶时>
在选择4速时,通过图11的4速变速控制处理运算第二液压马达24的目标倾转量q2,当车速达到限制车速Scmax且目标旋转量q2达到限制倾转量q2cmin时,目标倾转量q2不继续减小,第二液压马达24的最小倾转量被限制在限制倾转量q2cmin。
另一方面,在选择4速时,在图12的限制转速运算部562的第一切换部562g中选择修正限制转速Ncmaxa,该修正限制转速Ncmaxa作为控制限制转速Ncmaxb被输入至图13的目标转速决定部572。
在此,在选择4速时,若车速接近限制车速Scmax、车速偏差ΔS变得比限制开始车速偏差(例如10Km/小时)小,则运算与之相应变小的第一修正转速ΔNa,由限制转速修正部562e运算得到的修正限制转速Ncmaxa(Ncmax1(例如1800rpm)+ΔNa(例如0~200rpm))也随着车速ΔS的变小而变小,当车速ΔS为0附近的规定值以下时,第一修正转速ΔNa为0,修正限制转速Ncmaxa与第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)相等。
其结果是,在将加速踏板50完全踏入的情况下,在图13的目标转速决定部572中作为控制目标转速Nta选择控制限制转速Ncmaxb(修正限制转速Ncmaxa),该控制限制转速Ncmaxb被输入至发动机10的电子控制调节器10a。由此,发动机10的转速与控制限制转速Ncmaxb的减小相应地降低,当控制限制转速Ncmaxb减小至第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)时,发动机10的转速保持为该转速。即,随着车速接近限制车速Scmax,发动机10的转速从额定最高转速(例如2000rpm)向第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)逐渐降低,当车速达到限制车速Scmax时,发动机10的最高转速被限制在第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)。
像上述那样,第二液压马达24的最小倾转量被限制在限制倾转量q2cmin,发动机10的最高转速被限制在第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm),其结果是,能够将轮式装载机的最高行驶车速精度良好且切实地限制在限制车速Scmax。
此外,即使操作者将加速踏板50完全踏入,当车速达到限制车速Scmax时也将发动机10的最高转速限制在第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm),因此,能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
<作业时>
作业时,通常选择1~3速中的任一较低的速度级进行作业的情况较多,在该情况下,像前述那样,在图12的限制转速运算部562的第一切换部562g中选择额定最高转速(例如2000rpm),因此,发动机10的最高转速不会被限制为第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)。此外,即使在选择4速的情况下,由于作业时的行驶速度较慢、实际车速从限制车速大幅偏离的情况较多,因而发动机10的最高转速仍然不会被限制转速所限制。因此,当完全踏入加速踏板50时,发动机转速上升至额定最高转速,不会使作业效率降低。
像上述那样,根据本实施方式,能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度,并且能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
此外,由于对第一和第二液压马达23、24的容量进行协同控制,因而能够进行高效且顺畅的车速控制。
利用图14~图16对本发明的第二实施方式进行说明。本实施方式是在3速(速度级3)的车速范围内设定限制车速Scmax,以速度级变速开关52选择3速(速度级3)的情况和4速(速度级4)的情况使限制转速不同,使达到限制车速时的发动机性能具有差别。
图14是表示在本实施方式中用于运算第一和第二液压马达23、24(参照图2、图3)的目标倾转量的车速与目标倾转量的关系(称为目标倾转特性)的图,该目标倾转特性被设定得与图7所示的第一实施方式的目标倾转特性相同。但是,在本实施方式中,限制车速Scmax被设定在3速(速度级3)的车速范围内。限制车速Sxmax例如是26Km/小时。
图15是表示本实施方式中的HST控制部56h的马达控制部561a(参照图5)的运算处理的整体的流程图。在步骤S2中,与第一实施方式同样,从参数存储部56g读出限制车速Scmax,但限制车速Scmax是3速(速度级3)的车速范围内的值(例如26Km/小时),在步骤S4中,将该限制车速Scmax参照图14所示的目标倾转特性算出对应的第二液压马达24的限制倾转量q2cmin。速度级变速开关52选择1速(速度级1)、2速(速度级2)、4速(速度级4)时的步骤S50、S60、S80的处理内容与图7和图8所示的第一实施方式的处理内容相同,但选择3速(速度级3)时的步骤S70A的处理内容与第一实施方式的处理内容不同。
图16是表示速度级变速开关52选择了3速(速度级3)时的处理内容的流程图,图中,对与图9所示的部分等同的部分标注相同的附图标记。
在图16的步骤S70A中,步骤S710到步骤S750的处理内容与图9所示的第一实施方式的3速变速控制处理中的步骤S710到步骤S750的处理内容相同。在步骤S750中,将由车速运算部56c运算得到的车速参照图14所示的目标倾转特性算出对应的第二液压马达24的目标倾转量q2,之后,判断该目标倾转量q2是否达到了图6的步骤S4中运算得到的第二液压马达24的限制倾转量q2cmin(步骤S790),若没有达到限制倾转量q2cmin(q2<q2cmin),则算出与目标倾转量q2对应的电磁比例阀28的控制电流值I2(步骤S760),若达到限制倾转量q2cmin(q2=q2cmin),则算出与限制倾转量q2cmin对应的电磁比例阀28的控制电流值I2(步骤S795)。接着,为了切断第一液压马达23与第二液压马达24的连接,向第一离合器30的电磁切换阀42输出离合器OFF的控制信号(步骤S770),向电磁比例阀27输出与预先求得的第一液压马达23的最小倾转量q1min对应的电流值I1(Imin)的控制信号,并且,向电磁比例阀28输出电流值I2的控制信号(步骤S780)。
在此,限制倾转量q2cmin是当发动机10的转速处于第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)以及第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm)中的任一个时得到限制车速Scmax的倾转量。
图17是详细表示本实施方式中的HST控制部56h的限制转速运算部562(参照图5)的运算处理的图。图中,对与图12所示的部分等同的部分标注相同的附图标记。
在本实施方式中,限制转速运算部562在具有限制车速取得部562a、车速偏差运算部562b、第一修正转速运算部562c、第一限制转速取得部562d、限制转速修正部562e、最大转速取得部562f、第一切换部562g的基础上,还具有第二修正转速运算部562j、第二切换部562k、第二限制转速取得部562m、第三切换部562n的各功能。
第二修正转速运算部562j将车速偏差ΔS参照存储器中存储的表格运算第二修正转速ΔNb。存储器的表格中,例如以如下方式设定车速偏差ΔS与第二修正转速ΔNb的关系,即,当车速偏差ΔS在预先设定的限制增加开始车速(例如10Km/小时)以上时,第二修正转速ΔNb为最大值ΔNmax2(例如100rpm),当车速偏差ΔS变得比限制增加开始车速偏差(10Km/小时)小时,随着车速ΔS变小,第二修正转速ΔNb变小,当车速ΔS比0附近的规定值小时,第二修正转速ΔNb变为0。第二修正转速ΔNb的最大值ΔNmax2(例如100rpm)最好是比第一修正转速运算部562c中的第一修正转速Na的最大值ΔNmax1(例如200rpm)小的值。
作为第二切换部562k,若速度级开关判断部56e的判断结果是3速以下,则选择由第一修正转速运算部562c算出的第一修正转速ΔNa作为修正转速ΔNc输出,若速度级开关判断部56e的判断结果是4速,则选择由第二修正转速运算部562j算出的第二修正转速ΔNb作为修正转速ΔNc输出。
第二限制转速取得部562m将存储在参数存储部56g中的第二限制转速Ncmax2读出,作为第三切换部562n,若速度级开关判断部56e的判断结果是3速以下,则选择由第一限制转速取得部562d读入的第一限制转速Ncmax1作为限制转速Ncmaxc输出,若速度级开关判断部56e的判断结果是4速,则选择由第二修正转速运算部562m读入的第二限制转速Ncmax2作为限制转速Ncmaxc输出。限制转速修正部562e对该限制转速Ncmaxc加上从第二切换部562k输出的修正转速ΔNc(=第一修正转速ΔNa或第二修正转速ΔNb)算出修正限制转速Ncmaxa(=Ncmaxc+ΔNc)。在发动机10的额定最高转速为2000rpm、第一限制转速Ncmax1为1800rpm的情况下,第二限制转速Ncmax2例如是1600rpm。
在此,第二修正转速运算部562j中设定的第二修正转速ΔNb的最大值ΔNmax2(例如100rpm)最好是满足以下关系的值,即,对ΔNmax2加上第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm)得到的值比发动机10的额定最大转速Nmax(例如2000rpm)小。
限制转速运算部562的此后的处理内容与图12所示的第一实施方式相同。
此外,本实施方式中的发动机控制器57的发动机控制部57a的处理内容也与图13所示的第一实施方式的处理内容相同。
像上述那样,本实施方式的马达控制机构将限制车速Scmax设定在最高速度级的次高速度级(3速)的车速范围内,且在速度级选择机构选择了最高速度级时、以及选择了其次高速度级时的各个情况下,若实际车速达到预先设定的限制车速Scmax,则将第二液压马达24的最小容量限制在限制容量(限制倾转量)q2cmin,作为发动机控制机构,若在速度级选择机构选择了最高速度级的次高速度级(3速)时实际车速接近限制车速,则将发动机的最高转速限制在第一限制转速Ncmax1,在速度级选择机构选择了最高速度级(4速)时,将发动机10的最高转速限制在比第一限制转速低的第二限制转速Ncmax2。
在上述那样构成的本实施方式中,在速度级变速开关52(参照图4)选择了3速的情况下,在图17的第一切换部562g中选择由限制转速修正部562e运算得到的修正限制转速Ncmaxa作为控制限制转速Ncmaxb,并且在第二切换部562k中选择由第一修正转速运算部562c算出的第一修正转速ΔNa作为修正转速ΔNc,在第三切换部562n中选择由第一限制转速运算部562d读入的第一限制转速Ncmax1作为限制转速Ncmaxc。其结果是,在限制转速修正部562e中,运算Ncmax1(例如1800rpm)+ΔNa(例如0~200rpm)的修正限制转速Ncmaxa,该修正限制转速Ncmaxa作为控制限制转速Ncmaxb被输入至图13的目标转速决定部572。
由此,若车速接近限制车速Scmax、车速偏差ΔS变得比限制开始车速偏差(例如10Km/小时)小,则与之相应地修正限制转速Ncmaxa从Ncmax1(例如1800rpm)+ΔNmax1(例如200rpm)向Ncmax1(例如1800rpm)变小,与第一实施方式中选择4速的情况同样地,随着车速接近限制车速Scmax,发动机10的转速从额定最高转速(例如2000rpm)向第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)逐渐降低,当车速达到限制车速Scmax时,发动机10的最高转速被限制在第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)。
这样,当第二液压马达24的最小倾转量被限制在限制倾转量q2cmin时,发动机10的最高转速被限制在第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm),其结果是,在将限制倾转量q2cmin设定为发动机10的转速为第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)时得到限制车速Scmax的值的情况下,能够将轮式装载机的最高行驶车速精度良好且切实地限制为限制车速Scmax。
此外,即使操作者将加速踏板50完全踏入,当车速达到限制车速Scmax时发动机10的最高转速也会被限制在第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm),因此,能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
此外,在行驶开始时或作业时,行驶速度慢,实际车速从限制车速大幅偏离,此时,发动机10的最高转速不会被限制车速所限制。因此,若完全踏入加速踏板50,则发动机转速上升至额定最高转速,与第一实施方式同样,不会降低加速性能及作业效率。
另一方面,在速度级变速开关52选择了4速的情况下,在图17的第一切换部562g中,选择由限制转速修正部562e运算得到的修正限制转速Ncmaxa作为控制限制转速Ncmaxb,并且在第二切换部562k中,选择由第二修正转速运算部562j算出的第二修正转速ΔNb作为修正转速ΔNc,在第三切换部562n中,选择由第二限制转速运算部562m读入的第二限制转速Ncmax2作为限制转速Ncmaxc。其结果是,在限制转速修正部562e中,运算Ncmax2(例如1600rpm)+ΔNb(例如0~100rpm)的修正限制转速Ncmaxa,该修正限制转速Ncmaxa作为控制限制转速Ncmaxb被输入至图13的目标转速决定部572。
由此,当车速变慢、并从限制车速Scmax偏离限制增加开始车速偏差(10Km/小时)以上时,发动机10的最高转速被限制为Ncmax2(例如1600rpm)+ΔNmax2(例如100rpm)的修正限制转速Ncmaxa,并且,当车速接近限制车速Scmax、车速偏差ΔS变得比限制增加开始车速偏差(10Km/小时)小时,与之相应地,修正限制转速Ncmaxa从Ncmax2(例如1600rpm)+ΔNmax2(例如100rpm)向Ncmax2(例如1600rpm)变小,随着车速接近限制车速Scmax,发动机10的转速从Ncmax2(例如1600rpm)+ΔNmax2(例如100rpm)的修正限制转速Ncmaxa(例如1700rpm)向第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm)逐渐降低,当车速达到限制车速Scmax时,发动机10的最高转速被限制在第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm)。
这样,当第二液压马达24的最小倾转量被限制在限制倾转量q2cmin时,发动机10的最高转速被限制在第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm),其结果是,在将限制倾转量q2cmin设定为发动机10的转速处于第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm)时得到限制车速Scmax的值的情况下,能够将轮式装载机的最高行驶速度限制在限制车速Scmax。
此外,即使操作者将加速踏板50完全踏入,也由于在车速接近限制车速Scmax之前,发动机10的最高转速被限制在Ncmax2(例如1600rpm)+ΔNmax2(例如100rpm)的修正限制转速Ncmaxa,而当车速达到限制车速Scmax时,发动机10的最高转速被限制在比第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)低的第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm),因此,与选择3速时相比能够进一步抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
在速度级变速开关52在3速和4速以外(1速或2速)选择的情况下,选择由最大转速取得部562f读入的额定最大转速Nmax(例如2000rpm),该额定最高转速作为控制限制转速Ncmaxb被输入至图13的目标转速决定部572。
由此,在行驶起动时或作业时选择1速或2速的速度级进行作业的情况下,发动机10的最高转速不会受第一限制转速Ncmax1(例如1800rpm)或第二限制转速Ncmax2(例如1600rpm)限制,因此,当完全踏入加速踏板5时发动机转速上升至额定最高转速,不会降低作业效率。
像上述那样,在本实施方式中,在选择1速或2速时,能够获得与第一实施方式中选择1速~3速中任一个的情况相同的效果,在选择3速或4速时,能够获得与第一实施方式中选择4速的情况实质上相同的效果。此外,在选择4速时,在车速接近限制车速Scmax之前限制发动机10的最高转速,并且,当车速达到限制车速Scmax时,与选择3速时相比较低地限制发动机10的最高转速,因此,能够进一步抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。
利用图18和图19对本发明的第三实施方式进行说明。本实施方式是在第一实施方式中,能够从控制器的外部对限制车速进行设定且能够根据该限制车速改变限制转速的实施方式。
图18是详细表示本实施方式的HST控制器和发动机控制器的功能的、与图4相同的图。图中,对与图4所示的部分等同的部分标注相同的附图标记。
在本实施方式中,HST控制器56A具有输入端口56m,该输入端口56m上连接有与简易计算机等外部设定装置61连接的线缆的输入端,由此能够连接外部设定装置61。
外部设定装置61能够通过操作触摸屏等操作机构输入任意的限制车速,由外部设定装置61输入的限制车速经由输入端口56m输入至HST控制部56h,并存储在参数存储部56g中。
图19是详细表示本实施方式中的HST控制部56h的限制转速运算部562(参照图5)的处理内容的图。图中,对与图12所示的部分等同的部分标注相同的附图标记。
在本实施方式中,限制转速运算部562与图12所示的第一实施方式同样地具有限制车速取得部562a、车速偏差运算部562b、第一修正转速运算部562c、限制转速修正部562e、最大转速取得部562f、第一切换部562g,并且,取代第一实施方式中的第一限制转速取得部562d而具有第一限制转速运算部562p。
限制车速取得部562a读出像上述那样由外部设定装置61输入并存储在参数存储部56g中的限制车速Scmax(例如32Km/小时),第一限制转速运算部562p将该读出的限制车速Scmax参照存储器中存储的表格运算第一限制转速Ncmax1。在存储器的表格中,例如以如下方式设定限制车速Scmax与第一限制转速Ncmax1的关系,即,当限制车速Scmax在第一规定值(例如20Km/小时)以下时,第一限制转速Ncmax1是第一值(例如1200rpm),当限制车速Scmax变得比第一规定值(例如20Km/小时)大时,第一限制转速Ncmax1随着限制转速Scmax增大而增大,当限制车速Scmax变为第二规定值(例如40Km/小时)以上时,第一限制转速Ncmax1成为发动机10的额定最大转速(例如2000rpm)。
限制转速运算部562的除此以外的处理内容与图12所示的第一实施方式相同。
此外,本实施方式中的发动机控制器57的发动机控制部57a的处理内容也与图13所示的第一实施方式的处理内容相同。
根据本实施方式,能够得到与第一实施方式相同的效果,并且,即使在限制车速因现场、国别而不同的情况下,也能够从外部将限制车速Scmax改变成最合适的值,能够提高行驶系统的通用性。
此外,由于限制转速(第一限制转速Ncmax1)根据限制车速Scmax的增减而增减,因而能够设定与限制车速相应的最适的限制转速。
利用图20对本发明的第四实施方式进行说明。本实施方式是在第二实施方式中,能够从控制器的外部对限制车速进行设定且能够根据该限制车速改变限制转速的实施方式。
在本实施方式中,与第三实施方式同样,HST控制器56A具有输入端口56m(参照图18),该输入端口56m上连接有与简易计算机等外部设定装置61连接的线缆的输入端,由此能够输入任意的限制车速,并存储在参数存储部56g中。
图20是详细表示本实施方式中的HST控制部56h的限制转速运算部562(参照图5)的处理内容的图。图中,对与图12和图17所示的部分等同的部分标注相同的附图标记。
在本实施方式中,限制转速运算部562与图17所示的第三实施方式同样地具有限制车速取得部562a、车速偏差运算部562b、第一修正转速运算部562c、限制转速修正部562e、最大转速取得部562f、第一切换部562g、第二修正转速运算部562j、第二切换部562k、第三切换部562n,并且,取代第一实施方式中的第一限制转速取得部562d和第二限制转速取得部562m而具有第一限制转速运算部562p和第二限制转速运算部562q。
第一限制转速运算部562p的处理内容与图19所示的第三实施方式的第一限制转速运算部562p的处理内容相同。
第二限制转速运算部562q将在限制车速取得部562a中读出的限制车速Scmax(例如26Km/小时)参照存储器存储中的表格运算第二限制转速Ncmax2。在存储器的表格中,例如以如下方式设定限制车速Scmax与第二限制转速Ncmax2的关系,即,当限制车速Scmax在第一规定值(例如20Km/小时)以下时,第二限制转速Ncmax2为第一值(例如1200rpm),当限制车速Scmax变得比第一规定值(例如20Km/小时)大时,第二限制转速Ncmax2随着限制车速Scmax的增大而增大,当限制车速Scmax为第二规定值(例如40Km/小时)以上时,第二限制转速Ncmax2成为发动机10的额定最大转速(例如1800rpm)。
限制转速运算部562的除此以外的处理内容与图12所示的第一实施方式相同。
此外,本实施方式中的发动机控制器57的发动机控制部57a的处理内容也与图13所示的第一实施方式的处理内容相同。
根据本实施方式,能够得到与第二实施方式相同的效果,并且,与第三实施方式同样,即使在限制车速因现场、国别而不同的情况下,也能够从外部将限制车速Scmax改变成最合适的值,能够提高行驶系统的通用性。
此外,由于第一和第二限制转速分别根据限制车速Scmax的增减而增减,因而能够将第一和第二限制转速中的任一个设定为与限制车速相应的最合适的转速。
以上,对本发明的几个实施方式进行了说明,但它们可在本发明的技术思想的范围内进行各种变形。
例如,在上述实施方式中,HST的闭合回路液压驱动装置具有第一和第二液压马达23、24两个液压马达,通过马达控制结构对这两个液压马达的容量进行协同控制,但液压马达也可以是单一的液压马达,并且即使在使用两个液压马达的情况下也可以同时控制第一和第二液压马达23、24的容量。
此外,在上述实施方式中,行驶系统具有马达控制机构和发动机控制机构这两者,但也可以只具有发动机控制机构,只进行该发动机控制机构的控制(在速度级选择机构选择最高速度级或次高速度级的任一规定的速度级时,若实际车速接近预先设定的限制车速,则将发动机的最高转速限制在比额定最高转速低的预先设定的第一限制转速)。尤其是,在上述实施方式中,行驶装置具有HST,但在行驶装置具有由转矩变换器和变速器构成的动力传递装置的情况下,行驶系统可以只具有发动机控制机构,只要与速度级和车速相应地控制发动机转速即可,由此,同样能够控制最高行驶速度,解决本发明的课题(能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度,并且,能够谋求抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失以及燃料效率的提高)。

作业机械的行驶系统.pdf_第1页
第1页 / 共58页
作业机械的行驶系统.pdf_第2页
第2页 / 共58页
作业机械的行驶系统.pdf_第3页
第3页 / 共58页
点击查看更多>>
资源描述

《作业机械的行驶系统.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《作业机械的行驶系统.pdf(58页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

本发明提供一种作业机械的行驶系统,在该作业机械的行使系统中,能够不降低作业时的作业效率和行驶起动时的加速性能地限制最高行驶速度,并且能够抑制最高行驶速度的限制时的发动机输出马力的损失,谋求燃料效率的提高。在4速变速控制处理时,对第一和第二液压马达(23,24)的容量进行协同控制,并将第二液压马达(24)的最小倾转量限制在限制倾转量(q2cmin)。当第一液压马达(23)的倾转量达到最小倾转量(q1。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 机械工程;照明;加热;武器;爆破 > 燃烧发动机;热气或燃烧生成物的发动机装置


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1