牽引控制裝置的製作方法

2023-07-17 19:11:56 2

專利名稱：牽引控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及行駛車輛的驅動力控制裝置，更具體地說，涉及對設置於車輪的制動機構進行控制的建築機械的牽引控制裝置。
背景技術：
從性質方面講，與一般的乘用車相比，建築機械多用於路面情況較差的場所。例如，在礦山或施工現場等鬆軟地面上，由於各車輪位置的路面摩擦係數相異，因此存在部分驅動輪發生滑移而導致驅動轉矩未傳遞至其他驅動輪的不良情況。此情況下，由於發動機輸出大都消耗在驅動滑移的驅動輪上，因此不能將足夠的驅動力傳遞至地面，從而導致加速性能降低。另一方面，在車輪的驅動轉矩相對於路面與車輪之間的摩擦力過大的情況下，因發生滑移而使車輪的側向力相應地減小，從而導致轉彎行駛時的循跡性能降低。因此，需要根據路面情況來控制各車輪的驅動轉矩，使從車輪傳遞至路面的驅動力(以下，稱為牽引力)相對於路面，其大小適當。作為控制如上所述的建築機械的驅動力的裝置，已知有通過使制動器自動作用於車輪來調整各車輪的驅動轉矩的牽引控制(以下，稱為TCQ裝置(例如，參照專利文獻1)。通常，TCS裝置根據車速與車輪的轉速來識別各車輪的滑移狀態，並根據滑移率的大小來設定作用於各車輪的制動量。專利文獻1 (日本)特開2004-175347號公報但是，由於能夠從車輪傳遞至路面的牽引力因路面情況不同而不同，因此，不使用與牽引力相當的指標，則難以僅根據滑移率來設定在各路面的最合適的制動量。其結果是， 存在如下可能性TCS控制的制動量過大而不能確保足夠的加速性能，或與其相反，制動量不足而不能確保循跡性能。對此，可以考慮算出牽引力並將其用於各車輪的驅動轉矩的控制。但是，在這種情況下也存在TCS控制在與滑移率最非線性相關的區域進行的情況，實際上，TCS控制中的牽引力的推算非常困難。因此，可以考慮基於來自發動機控制器的發動機輸出轉矩信息和來自變速器控制器的變速檔位信息算出向車輪輸入的輸入驅動力，將該輸入驅動力簡單地換算為牽引力， 並將其用於TCS控制的制動量設定。但是，在採用全輪驅動方式並安裝有LSD(Limited Slip Differential 防滑差速器)或差速鎖止機構的情況下，當LSD或差速鎖止機構工作時，限制轉矩作用於前後輪間或左右輪間的差動調整機構，從而使車輪間的差動被限制。因此，即使根據發動機輸出轉矩信息或變速檔位信息算出車輪的輸入驅動力，也與實際的車輪輸入驅動力存在與限制轉矩的量相應的差異。因此，如果將如上所述算出的輸入驅動力用於TCS 控制中的制動量的計算，反而會得到不適當的制動量，其結果是，恐怕不能確保足夠的加速性能和循跡性能。

發明內容
本發明的目的在於提供一種與驅動系統的種類及路面情況無關，能夠確保足夠的加速性能及轉彎行駛時的循跡性能的牽引控制裝置。本發明的牽引控制裝置對具有設置於車輪的制動機構的建築機械的所述制動機構進行控制，所述牽引控制裝置的特徵在於，具有轉速檢測機構，其檢測所述車輪的轉速； 車速獲取機構，其獲取該建築機械的車速；控制開始判定機構，其基於所述轉速來判定是否對所述制動機構進行控制；控制偏差計算機構，其基於所述轉速及所述車速來計算控制偏差；以及牽引力推算機構，其推算所述車輪及路面間的牽引力；所述牽引力推算機構具有 控制狀態判定部，其基於所述控制開始判定機構的判定結果來判定所述制動機構的控制狀態；牽引力初始值設定部，其根據所述控制狀態判定部的判定結果來設定所述牽引力的初始值；以及牽引力修正部，其基於所述控制偏差來修正所述牽弓I力。根據如上所述的本發明，牽引控制裝置基於車輪轉速及車速算出控制偏差，並且推算車輪及路面間的牽引力，並基於控制偏差及牽引力對制動機構進行控制，在進行上述處理時，牽引力的初始值根據制動機構的控制狀態的判定結果來設定，並基於控制偏差來修正牽引力。在此，由於基於控制偏差及牽引力對制動機構進行控制，因此在牽引力的推算誤差較大的情況下不能適當地進行控制，其結果是，導致難以收斂控制偏差。對此，在本發明的牽引控制裝置中，由於基於制動機構的控制偏差來修正牽引力， 因此即使在因牽引力的推算誤差較大而導致控制偏差增大的情況下，也能夠與控制偏差相應地對牽引力進行適當修正。因此，由於在每個時期都能夠獲得適當值的牽引力，因此能夠考慮牽引力的值來設定製動機構的制動量。由此，與驅動系統的種類及路面狀態無關，能夠將各車輪的驅動轉矩設定為最適當的值，因此能夠確保足夠的加速性能及轉彎行駛時的循跡性能。在本發明的牽引控制裝置中，優選所述牽引力修正部根據所述控制偏差的大小來改變所述牽引力的修正量。根據如上所述的本發明，牽引控制裝置根據控制偏差的大小來改變牽引力的修正量。在此，如上所述，由於牽引力的推算誤差對控制偏差的大小也造成影響，因此根據控制偏差的大小來改變牽引力的修正量，從而能夠根據誤差來更適當地修正牽引力。由此，能夠迅速且適當地調整制動機構的制動量，因此能夠提高TCS控制的收斂性。在本發明的牽引控制裝置中，優選為，在所述控制偏差的值處於包含零在內的第一範圍內的情況下，所述牽引力修正部不對所述牽引力進行修正而維持該牽引力的原來值；在所述控制偏差的值處於隔著所述第一範圍而與所述第一範圍在邊界相接的第二範圍內的情況下，所述牽引力修正部以使所述牽引力減少或增加第一規定值的方式對所述牽引力進行修正；在所述控制偏差的值處於隔著所述第一範圍和所述第二範圍而與所述第二範圍在邊界相接的第三範圍內的情況下，所述牽引力修正部以使所述牽引力與第二規定值相乘的方式對所述牽引力進行修正。根據如上所述的本發明，在控制偏差的值處於包含零在內的第一範圍內的情況下，牽引控制裝置不對牽引力進行修正而維持該牽引力的原來值。另外，在控制偏差的值處於絕對值比第一範圍的值的絕對值大的第二範圍內的情況下，牽引控制裝置使牽引力減少或增加第一規定值。在控制偏差的值處於絕對值比第二範圍的值的絕對值大的第三範圍內的情況下，牽引控制裝置使牽引力與第二規定值相乘。因此，在控制偏差是零附近的值且牽引力的誤差較小的情況下，通過維持牽引力的值，能夠持續地推算出準確的牽引力。並且， 在控制偏差超過上述範圍時，通過使牽引力減少或增加規定值，能夠逐漸修正牽引力。在控制偏差的值進一步增大時，由於這種情況意味著牽引力的誤差較大，因此通過使牽引力與規定值相乘，能夠迅速修正牽引力。因此，由於能夠根據誤差程度適當且迅速地修正牽引力，故能夠進一步提高TCS控制的收斂性。在本發明的牽引控制裝置中，優選為，在對所述制動機構開始控制之前，所述牽弓丨力初始值設定部基於所述建築機械的發動機輸出轉矩、所述建築機械的變速器的減速比及所述車輪間的差動機構的減速比，算出所述車輪的輸入驅動力；在對所述制動機構開始控制時，所述牽引力初始值設定部用所述輸入驅動力對所述牽引力進行初始化。根據如上所述的本發明，在對制動機構開始控制之前，牽引控制裝置基於建築機械的發動機輸出轉矩、建築機械的變速器的減速比及車輪間的差動機構的減速比，算出車輪的輸入驅動力；在對制動機構開始控制時，牽引控制裝置用該輸入驅動力對牽引力進行初始化。在此，在控制開始後，由於處於制動機構控制中的制動轉矩進行作用，因此基於所述各值算出的車輪的輸入驅動力相對於實際的輸入驅動力存在誤差。因此，在控制開始後， 已難以獲得準確的輸入驅動力，從而導致牽引力的推算也變得更加困難。對此，在本發明的牽引控制裝置中，在控制開始時，通過用基於所述各值算出的輸入驅動力對牽引力進行初始化，能夠在修正前減小牽引力的誤差。因此，由於能夠使牽引力的精度進一步提高，故能夠將制動機構的制動量設定為更適當的值。另一方面，由於車輪及路面間的摩擦係數在發生滑移時最大，因此實際的牽引力的值在發生滑移時即控制開始時達到最大。即，通過在控制開始時用輸入驅動力對牽引力進行初始化，能夠使牽引力的值接近路面的最大摩擦力。因此，通過使用如上所述的牽引力，能夠考慮車輪及路面間的最大摩擦力來設定製動機構的制動量。從而，能夠最大限度地利用路面的摩擦力，因此能夠進一步提高加速性能。在本發明的牽引控制裝置中，優選為，所述控制偏差計算機構算出每個所述車輪的所述控制偏差，所述牽引力初始值設定部設定每個所述車輪的所述初始值，所述牽引力修正部基於每個所述車輪的所述控制偏差來修正每個所述車輪的所述牽引力。根據如上所述的本發明，牽引控制裝置設定每個車輪的牽引力初始值，並基於算出的每個車輪的控制偏差來修正每個車輪的牽引力。由此，即使在因車輪位置不同而使其與路面的摩擦係數相異的情況下，因對每個車輪進行牽引力的初始值設定及修正，故各車輪也能夠獲得適當值的牽引力。因此，能夠設定每個車輪的最適當的制動量。從而，能夠結合路面情況進行有效的TCS控制。在本發明的牽引控制裝置中，優選為，具有調整所述車輪間的差動的差動調整機構，所述控制開始判定機構基於所述轉速來判定是否對所述制動機構及所述差動調整機構進行控制，所述控制狀態判定部基於所述控制開始判定機構的判定結果來判定所述制動機構及所述差動調整機構的控制狀態。在此，差動調整機構除包括調整前後車輪間的差動的裝置外，還包括調整左右車輪間的差動的裝置。另外，在此提到的前後車輪是指具有相對的前後關係的前側車輪與後側車輪，並不限定於必須是設置在最前方的車輪以及設置在最後方的車輪。並且，左右車輪是指在與建築機械的前後方向大致正交的方向上互相對置的車輪組合。根據如上所述的本發明，牽引控制裝置判定製動機構和調整車輪間的差動的差動調整機構的控制狀態，並根據該判定結果來設定牽引力的初始值，並且基於控制偏差來修正牽引力。因此，即使在除作用有處於制動機構控制中的制動轉矩之外，還作業有限制車輪間差動的限制轉矩，而難以推算牽引力的情況下，也能夠在控制開始時在誤差較小的狀態下對牽引力進行初始化，並且在控制期間也能夠基於控制偏差來修正牽引力。從而，即使在具有差動調整機構的情況下，也能夠提高牽引力的精度，故能夠提高TCS控制的收斂性。


圖1是表示本發明一個實施方式的建築機械的結構的示意圖。圖2是所述實施方式的建築機械的液壓迴路圖。圖3是所述實施方式的TCS控制器的功能框圖。圖4是詳細表示圖3的局部結構的功能框圖。圖5是表示所述實施方式的TCS控制的控制偏差與滑移模式控制的控制增益的關係的圖。圖6是用於說明所述實施方式的TCS控制器的作用的流程圖。圖7是用於說明所述實施方式的TCS控制器的作用的流程圖。圖8是用於說明所述實施方式的TCS控制器的作用的流程圖。圖9是用於說明所述實施方式的TCS控制器的作用的圖。圖10是用於說明所述實施方式的TCS控制器的作用的流程圖。圖11是用於說明所述實施方式的制動機構控制裝置的作用的圖。圖12是用於說明所述實施方式的差動調整機構控制裝置的作用的流程圖。附圖標記說明1自卸卡車(建築機械)IC差動機構4車輪5制動液壓迴路(制動機構)6TCS控制用液壓迴路(制動機構)7TCS控制器41前制動器(制動機構)42中央制動器(制動機構)43FL、43FR、43CL、43CR轉速傳感器(轉速檢測機構)80車速獲取機構(車速推算機構)82控制開始判定機構84制動機構控制裝置85差動調整機構控制裝置612，613，622， 623電磁式比例控制閥821左右輪轉速比計算部822左右輪轉速差計算部823前後輪轉速差計算部825控制開始判定部841實際滑移率計算部843控制偏差計算部(控制偏差計算機構)844牽引力推算部(牽引力推算機構)844A控制狀態判定部844B牽引力初始值設定部844C牽引力修正部845制動機構控制部845A目標制動轉矩計算部845B目標制動轉矩判定部845C基準車輪判定部845D目標制動轉矩降低部。
具體實施例方式以下，基於附圖對本發明的實施方式進行說明。[1]自卸卡車1的結構圖1示出了本發明的實施方式的自卸卡車1。自卸卡車1為具有前後獨立的車架的鉸接式車輛，構成自卸卡車1的車輛主體具有發動機1A、變速器1B、差動機構IC 1F、差動調整機構1CA。發動機IA的輸出由發動機控制2控制，將該輸出傳遞至變速器1B。變速器IB具有未圖示的轉矩變換器及鎖定機構，由變速器控制器3進行變速器IB的變速控制和鎖定控制。而且，從發動機IA傳遞至變速器IB的旋轉驅動力經差動機構IC IF而使全部車輪4旋轉，進而傳遞至路面。在此，差動機構IC具有差動調整機構1CA，能夠通過差動調整機構ICA來限制差動機構IC的差動。並且，差動機構1D、1E、1F僅允許左右輪的差動。因此，差動機構IE構成僅允許左右輪的差動而不允許前後輪的差動的所謂的直接連結狀態。在如上所述的車輛主體的車輪4所處部分，設置有前制動器41及中央制動器42， 前制動器41及中央制動器42液壓連接於制動液壓迴路5及TCS控制用液壓迴路6。本發明的制動機構具有前制動器41、中央制動器42、制動液壓迴路5、TCS控制用液壓迴路6。並且，在各車輪4上，設置有用於檢測車輪4的轉速的轉速傳感器(轉速檢測機構)43FL、43FR、43CL、43CR，隨後對其進行詳述。由各轉速傳感器43FL、43FR、43CL、43CR檢測到的轉速信號以及由鉸接角度傳感器7A檢測到的前後車架間的鉸接角度(彎曲角度)， 作為電信號被輸出至TCS控制器7。並且，用於解除TCS控制的TCS系統開關7B與TCS控制器7電連接。作為TCS控制，TCS控制器7進行如下兩種控制經由液壓迴路5、6來控制前制動器41及中央制動器42的制動轉矩的TCS制動控制；以及調整差動調整機構ICA的差動限制力的軸間差動(4 7夕7>〒7 )控制這兩種控制。並且，TCS控制器7也可兼用作減速控制用控制器，基於來自減速速度設定用減速操縱杆7C的操縱信號，進行減速控制。[2]制動液壓迴路5的結構圖2示出了自卸卡車1的制動液壓迴路5。在此，前制動器41及中央制動器42具有多片式制動器411、421及鬆緊調整器412、422。鬆緊調整器412、422是自動調整因前制動器41及中央制動器42的旋轉部分的磨損而產生的間隙的裝置，鬆緊調整器412、422液壓連接於制動液壓迴路5及TCS控制用液壓迴路6。前制動器41及中央制動器42全都由液壓控制，壓力油在從制動液壓迴路5輸出後，經由TCS控制用液壓迴路6而被供給至前制動器41及中央制動器42的各部位，各部位通過液壓而動作。該制動液壓迴路5具有液壓供給系統51、腳踏式制動閥52、停車制動閥53。液壓供給系統51具有作為液壓源的多個液壓儲液器511、512、513、液壓泵514、罐 515，該液壓儲液器511、512、513的壓力油經由TCS控制用液壓迴路6，被輸送至前制動器 41及中央制動器42，從而分別對車輪4進行制動。通過由作為驅動源的發動機IA驅動的液壓泵514來使罐515內的液壓油升壓，液壓儲液器511、512、513接收該液壓泵514的壓力油並蓄壓至規定的壓力。在達到規定的壓力後，通過設置在液壓泵514及液壓儲液器513之間的洩壓裝置516來釋放液壓泵514的壓力油。腳踏式制動閥52由前輪用制動閥521與中央輪用制動閥522構成，如果操縱制動踏板523，則前輪用制動閥521向前制動器41、中央輪用制動閥522向中央制動器42分別輸送液壓儲液器511、512的液壓，以進行制動。具體地說，操縱制動踏板523而使前輪用制動閥521的閥芯位置變更，液壓儲液器 511的壓力油從前輪用制動閥521輸出。該壓力油經由TCS控制用液壓迴路6的前輪用液壓迴路61而被供給至前制動器41，使前制動器41進行制動。在此，從前輪用制動閥521輸出的壓力油經由梭動閥614、615而以大致相同的壓力作用於左右的前制動器41。因此，能夠進行左右制動力相同的制動。此時，中央輪用制動閥522的閥芯位置也同時變更，液壓儲液器512的壓力油從中央輪用制動閥522輸出。該壓力油經由中央輪用液壓迴路62而被供給至中央制動器42，使中央制動器42進行制動。而且，與前輪的情況相同，由於從中央輪用制動閥522輸出的壓力油經由梭動閥6M、625而以大致相同的壓力作用於左右的中央制動器42，因此能夠進行左右制動力相同的制動。停車制動閥53是操縱停車制動器M的閥，其具有螺線管531及彈簧部532。如果圖示省略的駕駛室內的停車用開關被切換至停車位置，則利用螺線管531使該停車制動閥 53切換位置，使停車制動器M的液壓缸室541的液壓返回液壓供給系統51的罐515中，從而使停車制動壓為零。由此，停車時，通過停車制動器M的彈力來保持制動狀態。行駛時，通過將未圖示的停車用開關切換至行駛位置，使該停車制動閥53切換位置。由此，液壓儲液器513的壓力油被供給至停車制動器M的液壓缸室M1，使停車制動壓升高。因此，行駛時，停車制動器M的制動被解除，車輛成為可行駛狀態。另外，如圖2的簡單記載所示，停車制動器M與前制動器41或中央制動器42並列配置，或設置於在傳遞驅動力的驅動軸上附設的制動器上。[3] TCS控制用液壓迴路6的結構如圖2所示，在從制動液壓迴路5至前制動器41及中央制動器42的液壓迴路中途，設有TCS控制用液壓迴路6，該TCS控制用液壓迴路6具有前輪用液壓迴路61及中央輪用液壓迴路62。前輪用液壓迴路61是進行前制動器41的TCS制動控制的液壓迴路，其具有前輪用TCS切換閥611 ；兩個電磁式比例控制閥612、613 ；兩個梭動閥614、615及壓力傳感器 616,617ο通過向構成該切換閥611的螺線管611Α輸出來自TCS控制器7的電信號，前輪用 TCS切換閥611能夠進行是否實施前制動器41側的TCS制動控制的切換。電磁式比例控制閥612、613是在進行TCS制動控制時控制前制動器41的制動壓的控制閥，分別設置於基端與前輪用TCS切換閥611的輸出側相連接且在配管線路中途分支的配管線路上。另外，電磁式比例控制閥612是控制向前制動器41左側的壓力油供給的閥，電磁式比例控制閥613是控制向前制動器41右側的壓力油供給的閥。通過螺線管612Α、613Α調整各電磁式比例控制閥612、613的開度，從而使減壓後排出的液壓油的一部分返回所述液壓供給系統51的罐515中。梭動閥614、615設置於電磁式比例控制閥612、613的輸出側，一側的輸入與電磁式比例控制閥612、613的輸出相連接，另一側的輸入由使彼此兩個梭動閥614、615的輸入彼此連通的配管連接。在該配管中途，連接有前輪用制動閥521的輸出配管。壓力傳感器616、617設置在梭動閥614、615及電磁式比例控制閥612、613之間的配管中途，檢測前制動器41的制動壓，並將檢測到的信號作為電信號輸出至TCS控制器7。中央輪用液壓迴路62是進行中央制動器42的TCS制動控制的液壓迴路，與前輪用液壓迴路61同樣地，其具有中央輪用TCS切換閥621 ；兩個電磁式比例控制閥622、623 ； 兩個梭動閥6M、625及壓力傳感器626、627。另外，也可分別將壓力傳感器616、617設置在梭動閥614、615及前制動器41之間的配管中途，將壓力傳感器626、627設置在梭動閥624、 625及中央制動器42之間的配管中途。在中央輪用TCS切換閥621設有螺線管621A，中央輪用TCS切換閥621同樣基於從TCS控制器7輸出的電信號進行是否使中央制動器42側的TCS動作的切換。並且，在電磁式比例控制閥622、623也設有螺線管622A、623A，基於從TCS控制器 7輸出的電信號調整各電磁式比例控制閥622、623的開度。如上所述的TCS控制用液壓迴路6通過變更構成所述前輪用液壓迴路61、中央輪用液壓迴路62的各閥的位置，能夠起到TCS的作用。在圖2中，前輪用TCS切換閥611的閥芯位於上側位置時、以及中央輪用TCS切換閥621的閥芯位於上側位置時，TCS功能喪失。另一方面，在圖2中，前輪用TCS切換閥611的閥芯位於下側位置時、以及中央輪用TCS切換閥621的閥芯位於下側位置時，TCS功能有效工作。此情況下，在前輪用液壓迴路61中，從前輪用TCS切換閥611輸出的壓力油被供給至電磁式比例控制閥612、613，根據來自TCS控制器7的電信號來調整電磁式比例控制閥612、613的開度，從電磁式比例控制閥612、613輸出的壓力油經由梭動閥614、615而被供給至前制動器41。並且，在中央輪用液壓迴路62中，從中央輪用TCS切換閥621輸出的壓力油被供給至電磁式比例控制閥622、623，從電磁式比例控制閥622、623輸出的壓力油經由梭動閥 624,625而被供給至中央制動器42。此時，TCS控制器7監測由轉速傳感器43FL、43FR、43CL、43CR檢測到的車輪4的轉速，根據各車輪4的滑移率的狀態，向螺線管612A、613A、622A、623A輸出電信號，詳細情況隨後敘述。由此，調整各電磁式比例控制閥612、613、622、623的開度，進而調整前制動器 41及中央制動器42的制動力。如此，TCS控制器7將各車輪4的驅動力調整至最適當的值，並且，進行控制以能夠確保轉彎行駛時的循跡性能。另外，當制動踏板523被操縱時，在前側，從前輪用制動閥521輸出的壓力油經由梭動閥614、615而被供給至前制動器41，由此，前制動器41作為制動力根據制動踏板523 的踩入量而增加的通常制動器進行動作。並且，在後側，從中央輪用制動閥522輸出的壓力油經由梭動閥624、625而被供給至中央制動器42，從而使中央制動器42同樣地作為通常的制動器起作用。而且，電磁式比例控制閥612、613、622、623也可用作減速控制用控制閥，根據來自TCS控制器7的減速指令信號，調整各電磁式比例控制閥612、613、622、623的開度。W] TCS控制器7的結構圖3及圖4示出了進行TCS控制的所述TCS控制器7的結構。TCS控制器7具有作為存儲裝置的存儲器71及運算處理裝置72。在存儲器71中，除了存儲有在運算處理裝置72執行的程序外，還存儲有TCS滑移模式控制用圖表等，根據來自運算處理裝置72的要求進行讀取。在運算處理裝置72的輸入側，電連接有轉速傳感器43FL、43FR、43CL、43CR ；鉸接角度傳感器7A ；TCS系統開關7B ；減速操縱杆7C ；壓力傳感器616、617、626、627。其中，轉速傳感器43 1^、43 1 、43(^、430 經由^^仏0 Pass Filter 低通濾波器)與運算處理裝置72相連接，從轉速傳感器43FL、43FR、43CL、43CR輸出的轉速信號在去除了幹擾等高頻成分的狀態下，作為各車輪4的轉速ω !、cofr、cocl、ω cr輸入至運算處理裝置72。另一方面，在運算處理裝置72的輸出側，電連接有TCS切換閥611、621的螺線管 611A、621A ；以及TCS控制用液壓迴路6的電磁式比例控制閥612、613、622、623的螺線管 612A、613A、622A、623A。並且，運算處理裝置72與發動機控制器2及變速器控制器3電連接，彼此之間能夠交換信息。由此，運算處理裝置72能夠從發動機控制器2及變速器控制器3獲取TCS控制所需的各種信息，例如來自發動機控制器2的發動機輸出轉矩值、來自變速器控制器3的變速檔位信息及鎖定信息等。如上所述的運算處理裝置72具有車速獲取機構(車速推算機構)80 ；控制許可判定機構81 ；控制開始判定機構82 ；控制結束判定機構83 ；制動機構控制裝置84 ；差動調整機構控制裝置85 ；以及減速控制機構86。車速獲取機構80是獲取建築機械的車速的部分。在本實施方式中，車速獲取機構 80基於來自轉速傳感器43FL、43FR、43CL、43CR的各車輪4的轉速ωΠ、cofr、cocl、ω cr 來推算任意時刻的車速V。控制許可判定機構81判定是否處於TCS控制被許可的狀態。具體地說，控制許可判定機構81基於TCS系統開關7B的開關情況、制動踏板523的操縱情況、變速器IB的變速檔位信息、減速控制的控制情況以及未圖示的加速踏板的操縱情況，來判定是否處於能夠許可TCS控制的狀態。 控制開始判定機構82是判斷TCS控制的開始條件是否滿足的部分，基於由以下式 ⑴ ⑶算出的左右輪的轉速比ω ee、左右輪的轉速差ω Ir，以及前後輪的轉速差cofc， 來進行是否開始TCS制動控制及軸間差動控制的判斷。具體地說，控制開始判定機構82具有左右輪轉速比計算部821、左右輪轉速差計算部822、前後輪轉速差計算部823、控制閾值設定部擬4及控制開始判定部825。其中，左右輪轉速比計算部821通過以下式(1)算出左右輪的轉速比《ee，左右輪轉速差計算部822通過以下式( 算出左右輪的轉速差ω Ir，前後輪轉速差計算部823通過以下式C3)算出前後輪的轉速差《fc。[式1]ωθθ = I (ω 1-ωΓ)/(ω 1+ωΓ) . · · (1)[式2]ω Ir = (ω 1-ωΓ)…(2)[式3]Qfc = I (ω fl+ ω fr) /2- (ω cl+ ω cr) /2 | · . . (3)控制閾值設定部擬4基於鉸接角度及鉸接角度的變化量來補正預先存儲在存儲器71中的規定的閾值，並設定控制開始閾值。具體地說，控制閾值設定部8Μ根據鉸接角度及鉸接角度的變化量來補正存儲在存儲器71中的左右輪轉速比用的規定閾值及左右輪轉速差用的規定閾值，並設定左右輪轉速比用的控制開始閾值及左右輪轉速差用的控制開始閾值。並且，控制閾值設定部擬4根據車速來設定前後輪轉速差用的控制開始閾值。控制開始判定部825判定算出的左右輪的轉速比ω ee、左右輪的轉速差ω Ir及前後輪的轉速差《fc中是否至少有一個達到由控制閾值設定部擬4設定的閾值以上。接著，控制開始判定部825根據判定結果來進行是否使TCS制動控制及軸間差動控制開始的判斷。控制結束判定機構83是判定是否結束TCS控制的部分。在本實施方式中，控制結束判定機構83參照後述的各車輪4的控制偏差S來進行前輪的TCS制動控制、中央輪的 TCS制動控制及軸間差動控制的結束判定。制動機構控制裝置84是進行TCS控制指令的生成及輸出的部分，其具有實際滑移率計算部841、目標滑移率設定部842、控制偏差計算部(控制偏差計算機構)843、牽引力推算部(牽引力推算機構)844、制動機構控制部845。實際滑移率計算部841基於通過車速獲取機構80獲取的車速V、車輪4的半徑r、 各車輪4的轉速ω 、cofr、cocl、cocr，通過以下式⑷算出各車輪4的實際滑移率λ。[式4]λ = (r · ω -V) / (r · ω). . . (4)目標滑移率設定部842通過以下式( 算出每個車輪4的目標滑移率η。在此， ns為基準目標滑移率，在本實施方式中，使用預先存儲在存儲器71中的規定值。並且，na 為在設定轉彎行駛時的外輪的目標滑移率時與基準目標滑移率ηS相加的補正目標滑移率，其根據鉸接角度來設定。由此，補正目標滑移率na的值隨鉸接角度的增大而增大。[式5]n = ns+ na... (5)控制偏差計算部843算出生成控制指令時的控制偏差S，即與控制量相關的目標值與實際值的偏差。在本實施方式中，在滑移模式控制下進行TCS控制，利用滑移率λ及目標滑移率η，通過以下式(6)算出控制偏差S。[式6]S= λ - n. . . (6)牽引力推算部844基於從發動機控制器2發出的發動機輸出轉矩、從變速器控制器3發出的變速檔位信息、預先存儲在存儲器71中的自卸卡車1的規格數據，來推算從車輪4傳遞至路面的力即牽引力。並且，牽引力推算部844根據來自控制偏差計算部843的控制偏差S來修正牽引力，以使TCS控制即便在牽引力的推算誤差大的情況下也能夠穩定進行。具體地說，牽引力推算部844具有控制狀態判定部844A、牽引力初始值設定部 844B、牽引力修正部844C。其中，控制狀態判定部844A基於控制開始判定機構82的判定結果，判定TCS控制的控制狀態。牽弓丨力初始值設定部844B根據控制狀態判定部844A的判定結果來設定牽弓I力的初始值。在初始值設定中，在TCS制動控制及軸間差動控制均未進行的情況下，牽引力初始值設定部844B獲取通過以下式(7)求得的車輪4的輸入驅動力Finl。並且，在只對前輪 4或中央輪4進行TCS制動控制的情況下，牽引力初始值設定部844B針對未進行TCS制動控制的一方，繼續取得由以下式(8)求得的輸入驅動力Fin2。接著，牽引力初始值設定部 844B使用輸入驅動力Finl或輸入驅動力Fin2對牽引力進行初始化。[式7]Finl= (Ts/2-J 『 (dco/dt))/r ... (7)[式8]Fin2 = (Finl · r-J · (dco/dt))/r ... (8)在此，J為車輪4的慣量，Ts為來自前輪4的差動機構ID或中央輪4的差動機構 IE的輸出轉矩，輸出轉矩Ts預先存儲在存儲器71中。基於差動機構IC IF的減速比等自卸卡車1的規格數據、從發動機控制器2發出的發動機的輸出轉矩及從變速器控制器3 發出的變速檔位信息而被算出。牽引力修正部844C基於TCS控制的控制偏差S來修正牽引力。在本實施方式中， 由於在滑移模式控制下進行TCS控制，因此本實施方式的牽引力修正部844C基於由控制偏差計算部843算出的控制偏差S，在由牽引力初始值設定部844B對牽引力進行了初始化的情況下以該初始值為基準，在除此以外的情況下以之前的運算周期的牽引力為基準，對牽引力進行修正。制動機構控制部845進行TCS制動控制的控制指令生成及輸出。在本實施方式中，制動機構控制裝置84將滑移模式控制的控制規則應用於自卸卡車1的車輛模型，以便對TCS控制用液壓迴路6的進行控制指令的生成及輸出。具體地說，制動機構控制部845具有目標制動轉矩計算部845A、目標制動轉矩判定部845B、基準車輪判定部845C、目標制動轉矩降低部845D、控制指令生成部845E。目標制動轉矩計算部845A基於自卸卡車1的車輛模型而算出TCS制動控制中的各車輪4的目標制動轉矩。自卸卡車1的車輛模型利用車輪的慣量J、車輪的轉速ω、從差動機構1C、1E輸出並輸入至車輪的轉矩Tin、牽引力F、制動轉矩Tb，通過以下式(9)來表現。[式9]J · (dco/dt) = Tin/2-r · F-Tb ... (9)在此，利用式(4)對式(6)進行變形而得到S』，對S』進行微分運算後得到以下式 (10)。[式10]dS，/dt = (1-η) · r · (dco/dt)-dV/dt …(10)並且，根據滑移模式控制的控制規則，能夠得到以下式(11)。在此，K為滑移模式控制的控制增益，例如，被設定為具有圖5所示的特性。[式11]dS，/dt =-K · S. . . (11)進而，在α = (I-Ii) · r/J的情況下，能夠根據式(9) 式(11)推導出以下式 (12)。[式12]
Tb = Tin/2-r · F- (dV/dt) / α + (K/ α ) · S. · · (12)在此，在考慮為兩輪模型的情況下，以下關係式(1 成立。[式13]Tin = r · (Fr+Fl) + (Tbl+Tbr) +J · ((d ω 1/dt) + (d ω r/dt)) · · · (13)根據式(12)及式(13)可得到以下式(14)及式(15)。[式14]Tbl = Tin/2-r 『 Fl- (dV/dt) / α + (K/ α ) · S. · · (14)[式15]Tbr = Tin/2-r · Fr- (dV/dt) / α + (K/ α ) · S. · · (15)因此，最終通過以下式(16)及式(17)求出制動轉矩。目標制動轉矩計算部845A 利用式(16)及式(17)算出各車輪4的目標制動轉矩。[式16]Tbl = J · (do l/dt+dcor/dt)/2+r · (Fr-Fl) /2+ (Tbl+Tbr) /2-(dV/dt) / α + (K/ α ) · S.· · (16)[式17]Tbr = J · (dω1/dt+dωr/dt)/2+r · (Fl-Fr)/2+(Tbl+Tbr)/2-(dV/dt)/ α +(K/ α ) · S.· · (17)在此，制動轉矩Tb與制動壓P成比例，並且制動轉矩Tb與制動壓P之間，以下式 (18)的關係成立(k:制動轉矩換算係數)。[式18]Tb = k · P. . . (18)S卩，制動壓P是相對於制動轉矩Tb唯一確定的值，制動轉矩Tb與制動壓P作為調整制動量的參數而存在等價關係。而且，本實施方式的目標制動轉矩計算部845A利用式 (18)將各車輪4的目標制動轉矩分別換算為目標制動壓。目標制動轉矩判定部845B判定各車輪4的目標制動轉矩是否達到預先存儲在存儲器71中的閾值以上。即，目標制動轉矩判定部845B判定兩前輪4及兩中央輪4的目標制動轉矩是否分別達到前輪用閾值以上及後輪用閾值以上。在此，如上所述，由於制動轉矩Tb及制動壓P存在等價關係，因此本實施方式的目標制動轉矩判定部845B利用目標制動壓進行判定。伴隨於此，相對於目標制動壓的前輪用及後輪用的壓力閾值與前輪用及後輪用的制動轉矩換算係數被預先存儲在存儲器71中。 即，相對於目標制動轉矩的閾值被預先分開存儲為壓力閾值與制動轉矩換算係數，壓力閾值與制動轉矩換算係數相乘而得到的值成為相對於目標制動轉矩的閾值。基準車輪判定部845C基於各車輪4的目標制動轉矩，對TCS制動控制的基準車輪進行判定。如上所述，由於目標制動壓與目標制動轉矩相對應，因此，本實施方式的基準車輪判定部845C利用目標制動壓來判定基準車輪。在各車輪4的目標制動轉矩達到閾值以上時，目標制動轉矩降低部845D根據基準車輪的目標制動轉矩與該閾值的差值，使各車輪4的目標制動轉矩降低。在本實施方式中， 目標制動轉矩降低部845D與目標制動轉矩判定部845B、基準車輪判定部845C的情況同樣地，利用目標制動壓進行上述處理。
控制指令生成部845E對各電磁式比例控制閥612、613、622、623生成使車輪4的制動狀態達到對應於目標制動轉矩的目標制動壓P的控制指令，並向構成各電磁式比例控制閥612、613、622、623的螺線管612A、613A、622A、623A輸出控制信號。由此，電磁式比例控制閥612、613、622、623的開度被調整，各車輪4的制動力被控制。差動調整機構控制裝置85生成用於控制差動機構IC的差動限制力的控制指令， 將生成的控制指令輸出至差動調整機構1CA。即，在控制開始判定機構82判定為進行軸間差動控制的情況下，差動調整機構控制裝置85生成限制差動機構IC的差動的控制指令，並將其輸出至差動調整機構ICA0減速控制機構86基於來自減速操縱杆7C的操縱信號進行減速控制。即，減速控制機構86基於來自減速操縱杆7C的操縱信號，進行控制信號向所述螺線管612A、613A、622A、 623A的生成及輸出。[5] TCS控制器7的作用及效果[5-1] TCS控制器7的主要作用下面，基於圖6的流程圖對具有上述結構的TCS控制器7的主要作用進行說明。(1) TCS控制器7獲取從轉速傳感器43FL、43FR、43CL、43CR輸出的各車輪4的轉速cofl、cofr、cocl、ω cr、從鉸接角度傳感器7A輸出的鉸接角度、來自發動機控制器2的發動機轉矩信息、來自變速器控制器3的變速檔位信息、鎖定動作信號等各種輸入信號(處理 Si)。(2)車速獲取機構80基於各車輪4的轉速ωΠ、cofr、cocl、ω cr推算任意時刻的車速V (處理S2)。(3)在制動機構控制裝置84中，實際滑移率計算部841基於由車速獲取機構80獲取的車速V、車輪4的半徑r、各車輪4的轉速cofl、cofr、cocl、cocr，算出各車輪4的實際滑移率λ。並且，目標滑移率設定部842基於存儲在存儲器71中的基準目標滑移率η S、 根據鉸接角度設定的補正目標滑移率na，算出每個車輪4的目標滑移率η (處理S3)。(4)控制偏差計算部843根據滑移率λ及目標滑移率η算出各車輪4的控制偏差S (處理S4)。( 牽引力推算部844基於從發動機控制器2發出的發動機輸出轉矩、從變速器控制器3發出的變速檔位信息、以及自卸卡車1的規格數據，來推算前輪4及中央輪4的牽引力(處理S5)。另外，牽引力F的推算只要在後述處理SlO之間進行即可，不一定要在此階段進行。(6)控制許可判定機構81在判定是否處於TCS控制能夠被許可的狀態時，首先確認TCS系統開關7B的開閉狀態(處理S6)。在TCS系統開關7B處於使TCS控制解除的狀態時，控制許可判定機構81不允許TCS控制。此情況下，由於未進行TCS控制，因此從發動機1經由變速器IB及差動機構IC IF而傳遞來的驅動力直接傳遞至車輪4。(7)另一方面，在TCS系統開關7B未處於使TCS控制解除的狀態時，控制許可判定機構81基於減速控制的指令值、制動踏板的踩下狀態、變速器IB的變速檔的位置、加速踏板的踩下狀態，來判定是否處於TCS控制被許可的狀態(處理S7)。具體地說，控制許可判定機構81基於以下表1來判定是否處於TCS控制被許可的狀態。而且，在處理S7中，如果判斷為處於未許可TCS的狀態，則不實施TCS控制，如果判斷為處於許可TCS的狀態，則進入下一處理。[表1]
權利要求
1.一種牽引控制裝置，其對具有設置於車輪的制動機構的建築機械的所述制動機構進行控制，所述牽引控制裝置的特徵在於，具有轉速檢測機構，其檢測所述車輪的轉速； 車速獲取機構，其獲取該建築機械的車速；控制開始判定機構，其基於所述轉速來判定是否對所述制動機構進行控制； 控制偏差計算機構，其基於所述轉速及所述車速來計算控制偏差；以及牽引力推算機構，其推算所述車輪及路面間的牽引力； 所述牽引力推算機構具有控制狀態判定部，其基於所述控制開始判定機構的判定結果來判定所述制動機構的控制狀態；牽引力初始值設定部，其根據所述控制狀態判定部的判定結果來設定所述牽引力的初始值；以及牽引力修正部，其基於所述控制偏差來修正所述牽弓I力。
2.根據權利要求1所述的牽引控制裝置，其特徵在於，所述牽引力修正部根據所述控制偏差的大小來改變所述牽引力的修正量。
3.根據權利要求1或2所述的牽引控制裝置，其特徵在於，在所述控制偏差的值處於包含零在內的第一範圍內的情況下，所述牽引力修正部不對所述牽引力進行修正而維持該牽引力的原來值；在所述控制偏差的值處於隔著所述第一範圍而與所述第一範圍在邊界相接的第二範圍內的情況下，所述牽引力修正部以使所述牽引力減少或增加第一規定值的方式對所述牽引力進行修正；在所述控制偏差的值處於隔著所述第一範圍和所述第二範圍而與所述第二範圍在邊界相接的第三範圍內的情況下，所述牽引力修正部以使所述牽引力與第二規定值相乘的方式對所述牽引力進行修正。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的牽引控制裝置，其特徵在於，在對所述制動機構開始控制之前，所述牽引力初始值設定部基於所述建築機械的發動機輸出轉矩、所述建築機械的變速器的減速比及所述車輪間的差動機構的減速比，算出所述車輪的輸入驅動力； 在對所述制動機構開始控制時，所述牽引力初始值設定部用所述輸入驅動力對所述牽引力進行初始化。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的牽引控制裝置，其特徵在於， 所述控制偏差計算機構算出每個所述車輪的所述控制偏差，所述牽引力初始值設定部設定每個所述車輪的所述初始值，所述牽弓丨力修正部基於每個所述車輪的所述控制偏差來修正每個所述車輪的所述牽弓丨力。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的牽引控制裝置，其特徵在於， 具有調整所述車輪間的差動的差動調整機構，所述控制開始判定機構基於所述轉速來判定是否對所述制動機構及所述差動調整機構進行控制，所述控制狀態判定部基於所述控制開始判定機構的判定結果來判定所述制動機構及所述差動調整機構的控制狀態。
全文摘要
本發明提供一種牽引控制裝置，與驅動系統的種類及路面情況無關，能夠確保足夠的加速性能及轉彎行駛時的循跡性能。本發明的牽引控制裝置具有判定是否對制動機構進行控制的控制開始判定機構(82)、推算車輪及路面間的牽引力的牽引力推算部(844)。牽引力推算部(844)具有控制狀態判定部(844A)，其基於控制開始判定機構(82)的判定結果來判定製動機構的控制狀態；牽引力初始值設定部(844B)，其根據控制狀態判定部(844A)的判定結果來設定初始值；牽引力修正部(844C)，其基於控制偏差來修正牽引力。
文檔編號B60W10/12GK102171078SQ20098013860
公開日2011年8月31日 申請日期2009年12月25日 優先權日2008年12月26日
發明者植松弘治, 楠本悠也, 畠一尋 申請人:株式會社小松製作所