作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法
2023-05-05 10:22:56 1
專利名稱：作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法
技術領域：
本發明涉及作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法，其能夠實現輪式裝載機或叉車等進行裝卸搬運作業的作業車輛的省油化。
背景技術：
以往，作為經常使用輪式裝載機的典型作業，以V形裝載為例進行說明。V形裝載指的是如下作業，即相對於砂土或砂石構成的土石堆和自卸卡車，反覆進行以描繪V形軌跡的方式進行移動的裝載。在該情況下，輪式裝載機因反覆進行前進/後退且反覆進行挖掘/排土，不僅存在加速時的燃料消耗量增多的問題，而且因減速時的制動器負荷增大而導致存在制動器加熱(過熱)的問題，還會因制動器磨損而導致保養費用也很大。因此，在專利文獻1中公開有如下結構，其具有能夠向驅動輪傳遞轉矩的電動機、在其與該電動機之間進行電能的接收傳送的蓄電機構，控制裝置對在車輛減速操作時接收自驅動輪傳遞的轉矩而發電的電動機的發電動作進行控制，並將發出的電能蓄積於蓄電機構。即，在車輛減速操作時，進行利用了電動機的再生制動，將車輛所具有的動能轉換為電能並進行蓄積，因此，可以減少為減速而使用制動器的頻率，由此，不僅可以抑制制動器的過熱，還可以減少因制動器磨損而花費的保養費用。另外，在車輛加速操作時，進行如下的輔助動作，即接收蓄積於蓄電機構的電能並向驅動輪傳遞轉矩的輔助動作，因此，不僅可以提高車輛的加速性，還可以抑制發動機的輸出，從而可以減少燃料消耗量。專利文獻1 日本特開2002-315105號公報然而，在上述專利文獻1的裝置中，暫時將車輛所具有的動能轉換為電能，並進行將該電能導出的轉換，因此，會產生能量轉換損失。具體而言，會產生如下損失將來自車輛的動能轉換為電能時的損失、將該轉換的電能蓄積於蓄電機構時的損失、自該蓄電機構導出電能時的損失、以及將該導出的電能轉換為動能時的損失。即，能量的回收及再生效率差，其結果是，存在阻礙實現省油化效果的問題。另外，存在如下問題，即，將車輛的動能轉換為電能並反之將電能轉換為動能的電動機、蓄積電能的蓄電裝置、以及用於控制上述兩部件的控制裝置的成本非常高。
發明內容
本發明是鑑於上述課題而作出的，其目的在於提供一種作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法，其不僅可以提高能量的回收/再生效率並進一步促進省油化，而且結構簡單。為了解決上述課題以實現上述目的，本發明的作業車輛的省油控制裝置的特徵在於，具有行駛檢測部，其檢測是否處於行駛過程中；油門操作檢測部，其檢測是否處於油門操作部件未被操作的狀態；作業操作檢測部，其檢測是否存在進行裝卸搬運作業的工作裝置的抬起操作指
3不；控制部，當所述行駛檢測部檢測為處於行駛過程中、所述油門操作檢測部檢測為處於油門操作部件未被操作的狀態、且所述作業操作檢測部檢測為存在所述工作裝置的抬起操作指示時，所述控制部進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。而且，本發明的作業車輛的省油控制裝置在上述發明的基礎上，其特徵在於，所述作業操作檢測部檢測所述工作裝置的抬起操作指示量，所述控制部根據所述工作裝置的抬起操作指示量，改變所述行駛變速器的減速比及/或所述工作裝置所使用的液壓泵的容量。而且，本發明的作業車輛的省油控制裝置在上述發明的基礎上，其特徵在於，具有設定開關，該設定開關設定是否利用所述控制部進行增大行駛變速器的減速比的控制及/ 或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制，當進一步存在利用所述設定開關進行的設定時，所述控制部進行增大所述行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。另外，本發明的作業車輛的省油控制方法的特徵在於，包括如下步驟檢測步驟，其檢測是否處於行駛過程中、是否處於油門操作部件未被操作的狀態、 是否存在進行裝卸搬運作業的工作裝置的抬起操作指示；控制步驟，當檢測為處於行駛過程中、處於油門操作部件未被操作的狀態、且存在所述工作裝置的抬起操作指示時，進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。而且，本發明的作業車輛的省油控制方法在上述發明的基礎上，其特徵在於，在所述檢測步驟中，檢測所述工作裝置的抬起操作指示量，在所述控制步驟中，根據所述工作裝置的抬起操作指示量，改變所述行駛變速器的減速比及/或所述工作裝置所使用的液壓泵的容量。而且，本發明的作業車輛的省油控制方法在上述發明的基礎上，其特徵在於，包括設定檢測步驟，在該設定檢測步驟中檢測是否存在基於所述控制步驟進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制的設定，當進一步利用所述設定檢測步驟檢測到存在上述的設定時，所述控制步驟進行增大所述行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。根據本發明，當行駛檢測部檢測為處於行駛過程中、油門操作檢測部檢測為處於油門操作部件未被操作的狀態、且作業操作檢測部檢測為存在工作裝置的抬起操作指示時，控制部進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制，將車體的動能直接轉換為工作裝置的液壓泵的吸收能量以輔助工作裝置的抬起操作，因此，能夠提高能量的回收/再生效率並進一步促進省油化。
圖1是表示應用本發明實施方式1的作業車輛的省油控制裝置的輪式裝載機的簡要結構的示意圖。圖2是包括應用於圖1所示的輪式裝載機的作業車輛的省油控制裝置的結構的框圖。圖3是表示基於本發明實施方式1的控制器的省油控制處理順序的流程圖。圖4是表示基於本發明實施方式1的省油控制處理的時序圖。圖5是包括作為本發明實施方式2的作業車輛的省油控制裝置的結構的框圖。圖6是表示基於本發明實施方式2的控制器的省油控制處理順序的流程圖。圖7是表示基於本發明實施方式2的省油控制處理的時序圖。圖8是表示基於本發明實施方式3的省油控制處理的時序圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，對作為用於實施本發明的方式的作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法進行說明。需要說明的是，在該實施方式中，作為應用作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法的作業車輛，以輪式裝載機為一例進行說明。作業車輛只要具有工作裝置的抬起動作即可應用本發明的作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法，例如也可應用於叉車等。(實施方式1)圖1是表示應用本發明實施方式1的作業車輛的省油控制裝置的輪式裝載機的簡要結構的示意圖。圖2是包括應用於圖1所示的輪式裝載機的作業車輛的省油控制裝置的結構的框圖。在圖1及圖2中，輪式裝載機在車體10的後方搭載發動機1，經由將該發動機 1的旋轉力導出到外部的PTO 2而與行駛變速器4及固定容量型液壓泵3連結。行駛變速器4是無級變速器，利用HST (Hydro-Matic Transmission 靜液壓變速器)或帶式無級變速器等來實現。行駛變速器4基於控制器8的指示來進行旋轉軸的減速、 增速。行駛變速器4的輸出側與驅動軸5連接，並經由差速器6向輪胎7傳遞動力。另外， 在車體10內設置有車速檢測器11，檢測到的車速Sl被輸出到控制器8。需要說明的是，該無級變速器也可以是在閉合迴路形成液壓泵和液壓馬達、並在PTO 2側連結有液壓泵、在驅動軸5側連結有液壓馬達的動力轉換器。在該情況下，通過控制液壓泵及/或液壓馬達的斜盤斜度來改變閉合迴路內的油的流量，由此進行車速變換。另一方面，液壓泵3向液壓迴路12供給油，並經由控制閥25 J6分別驅動鬥杆工作缸21及鏟鬥工作缸22。來自鬥杆操作杆23及鏟鬥操作杆M的先導壓力被分別供給到控制閥25、26，利用各先導壓力分別控制鬥杆工作缸21及鏟鬥工作缸22的驅動。鬥杆操作杆23能夠在抬起(Up)、中立(N)、下降(Down)、浮動(Flow)這四個位置之間進行切換。鏟鬥操作杆M能夠在挖掘(Tilt)、中立(N)、卸料(Dump (裝載))這三個位置之間進行切換。根據鬥杆操作杆23及鏟鬥操作杆M的位置切換，鬥杆工作缸21及鏟鬥工作缸22進行驅動，以進行鬥杆的抬起(Up)、中立(N)、下降(Down)、浮動(Flow)動作、 及鏟鬥20的挖掘(Tilt)、中立(N)、卸料(Dump(裝載))動作。在此，當鬥杆操作杆23進行抬起操作時，抬起的操作量S3自鬥杆操作杆23經由壓力傳感器17輸出到控制器8。壓力傳感器17將與杆操作量成比例的先導壓力轉換為電氣信號並輸出。變速杆30能夠在Fl (前進1擋)、F2 (前進2擋)、F3 (前進3擋)、中立(N)、R1 (後退1擋)、R2 (後退2擋)、R3 (後退3擋)這七個位置之間進行切換，並經由控制器8及車速變換器4向輪胎7傳遞動力。
油門操作部件15經由油門操作檢測器16將油門操作部件15的操作量即油門開度S2輸出到控制器8，控制器8基於該油門開度S2，控制未圖示的調速器以控制發動機1 的轉速。省油設定開關31是用於設定是否進行省油控制的開關，當設定了進行省油控制時，表示進行省油控制的省油設定信號SO被輸出到控制器8。在此，參照圖3所示的流程圖，說明基於控制器8進行的省油控制處理。在圖3中， 首先，控制器8判斷省油設定開關31是否接通(步驟S101)。當省油設定開關31未接通時(步驟SlOl為「否」時)，轉到步驟S104，只要控制器8的處理未結束，則反覆進行步驟 SlOl的判斷處理。需要說明的是，當省油設定開關31未接通、即斷開時，根據未圖示的並行處理，控制器8進行正常的行駛控制及工作裝置控制。另一方面，當省油設定開關31接通時(步驟SlOl為「是」時)，基於車速Sl判斷是否處於行駛過程中，而且基於油門開度S2判斷是否處於油門操作部件15未被操作的狀態(以下稱為「鬆開油門」)，進而基於工作裝置即鬥杆抬起的操作量S3判斷是否已進行鬥杆抬起操作，最後判斷是否處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作(步驟S102)。當判斷為處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作時(步驟S102為「是」時)， 控制器8對行駛變速器4進行增大到比正常行駛控制時的減速比大的減速比的控制(步驟 S103)。此時的減速比的變化優選對應於操作量S3的大小。此後，轉到步驟S104，只要控制器8的處理未結束，則轉到步驟S101。另一方面，當判斷為不是行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作時(步驟S102為「否」時)，轉到步驟S104，只要控制器8的處理未結束(步驟 S104為「是」)，則轉到步驟S101。在此，參照圖4所示的時序圖，說明進行省油控制處理時的各部分的動作。需要說明的是，圖4所示的虛線表示不進行本實施方式1的省油控制處理的現有控制處理，實線表示基於本實施方式1的省油控制處理。在圖4中，首先，在時刻tl之前，鬆開油門(參照圖 4(a))、車速V(Sl)為固定值Vth以上且處於行駛過程中(參照圖4(c))，但鬥杆抬起操作量S3為零(參照圖4(b))。因此，控制器8不進行省油控制處理。另外，當車速處於固定值 Vth以上時，圖4(d)的行駛信號Iv導通，表示處於行駛過程中。在時刻tl，若鬥杆抬起操作量S3超過零，則滿足如下條件，即處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作的條件，因此，在滿足該條件的期間內(時刻tl t2)，控制器8的控制信號Ic導通(參照圖4(d))。當該控制信號Ic處於導通狀態時，控制器8對行駛減速器4進行增大減速比的控制(參照圖4(f))。於是，發動機轉速Ne也與之相應地增大(參照圖4 (e))，泵壓力1 增高(參照圖4 (g))、鬥杆工作缸21的流量Qb增大(參照圖4 (h))。 其結果是，對鬥杆工作缸21的驅動進行輔助，圖1所示的鬥杆重心G的高度(鬥杆重心高度)Hb與正常控制相比，抬起動作被加速(參照圖4(i))。另外，由於液壓泵3為固定容量型液壓泵，因此，即便在進行省油控制處理時，容量也不改變(參照圖4(j))。在該實施方式1中，當處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作時，與正常情況相比，增大行駛變速器4的減速比，並提高發動機1的轉速，從而將車體的動能直接轉換為工作裝置的液壓泵3的吸收能量，以對鬥杆抬起操作進行輔助，因此，可以將車體的動能再生為鬥杆抬起的液壓能量、進而再生為鬥杆的勢能。其結果是，不需要蓄電機構等結構， 能夠以簡單結構進一步促進作業時的省油。
(實施方式2)接著，說明本發明的實施方式2。在上述實施方式1中，液壓泵3為固定容量型液壓泵，但在該實施方式2中，作為工作裝置的液壓泵採用可變容量型液壓泵33。S卩，如圖5所示，替代固定容量型液壓泵3而設置可變容量型液壓泵33。該液壓泵33利用控制器8來控制液壓泵33的斜盤斜度，由此可以改變液壓泵33的容量。而且， 在處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作的情況下，與實施方式1同樣地，控制器8進行與正常情況相比增大行駛變速器4的減速比的控制，並且進行增大液壓泵33的容量的控制。在該情況下，液壓泵33的容量變化優選與操作量S3相應地進行變化。需要說明的是， 對於與正常情況相比增大行駛變速器4的減速比的控制和增大液壓泵33的容量的控制而言，既可以進行上述兩種控制，也可以僅進行上述兩種控制中的任一種控制。其他結構與實施方式1相同。圖6是表示基於本發明實施方式2的工作裝置的省油控制裝置的省油控制處理順序的流程圖。與圖3所示的流程圖的不同之處在於，替代步驟S103，進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大工作裝置的液壓泵容量的控制(步驟S203)。在此，按照圖7所示的時序圖說明進行省油控制處理時的各部分的動作。需要說明的是，圖7所示的虛線表示基於本實施方式2的使用了可變容量型液壓泵33的省油控制處理，實線表示基於本實施方式1的使用了固定容量型液壓泵3的省油控制處理。在圖7 中，首先，在時刻tl之前，鬆開油門(參照圖7(a))、車速V(Sl)在固定值Vth以上且處於行駛過程中(參照圖7(c))，但鬥杆抬起操作量S3為零(參照圖7(b))。因此，控制器8不進行省油控制處理。另外，當車速V在固定值Vth以上時，圖7(d)的行駛信號Iv導通，表示處於行駛過程中。在時刻tl，若鬥杆抬起操作量S3超過零，則滿足如下條件，即處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作的條件，因此，在滿足該條件的期間內(時刻tl tl2)，控制器8 的控制信號Ic導通(參照圖7(d))。當該控制信號Ic處於導通狀態時，控制器8對行駛減速器4進行增大減速比的控制(參照圖7 (f))，並且進行增大液壓泵33的斜盤角以增大鬥杆工作缸21的流量Qb的控制(參照圖7 (h))。於是，發動機轉速Ne也與上述情況相應地增大(參照圖7 (e))，泵壓力1 增高(參照圖7 (g))。其結果是，對鬥杆工作缸21的驅動進行輔助，圖1所示的鬥杆重心高度Hb與正常控制相比，抬起動作被加速(參照圖7(i))。特別是，在該實施方式2中，由於進行增大液壓泵33的容量的控制，因此，與僅進行增大行駛減速器4的減速比的控制相比，可以在短時間內生成較大的泵容量，抬起動作的加速性進一步增強。另外，與實施方式1中的省油控制處理期間tl t2相比，省油控制處理期間tl tl2變短。另外，由於液壓泵3是可變容量型液壓泵，因此，在省油控制處理期間tl tl2中，泵容量Dp增大(參照圖7(j))。在該實施方式2中，將工作裝置的液壓泵33設為可變容量型液壓泵，控制器8進行增大行駛變速器4的減速比的控制，並且，直接使液壓泵33的容量變化，因此，可以進一步提高能量轉換效率，從而可以進一步促進省油化。(實施方式3)接著，對本發明的實施方式3進行說明。在上述實施方式1、2中，行駛變速器4為無級變速器，但在該實施方式3中，將行駛變速器4設為有級變速器。其他結構與實施方式
71相同。在此，參照圖8所示的時序圖，對進行基於本發明實施方式3的省油控制處理時的各部分的動作進行說明。需要說明的是，圖8中所示的虛線表示基於本實施方式3的有級變速器的省油控制處理，實線表示基於本實施方式1的無級變速器的省油控制處理。在圖 8中，首先，在時刻tl之前，鬆開油門(參照圖8(a))、車速V(Sl)在固定值Vth以上且處於行駛過程中(參照圖8(c))，但鬥杆抬起操作量S3為零(參照圖8(b))。因此，控制器8不進行省油控制處理。另外，當車速V在固定值Vth以上時，圖8(d)的行駛信號Iv導通，表示處於行駛過程中。在時刻tl，若鬥杆抬起操作量S3超過零，則滿足如下條件，即處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作的條件，因此，在滿足該條件的期間內(時刻tl t3)，控制器8的控制信號Ic導通(參照圖8(d))。在該控制信號Ic處於導通狀態時，控制器8對行駛減速器4進行逐級增大減速比的控制(參照圖8(f))。即，進行如下控制緊接著時刻tl之後增大減速比以從3擋變換到2擋，此後，緊接著時刻tl3之後進一步增大減速比以從2擋變換到1擋(參照圖8(f))。於是，發動機轉速Ne也與上述情況相應地增大(參照圖8(e))， 泵壓力1 也增高(參照圖8(g))，鬥杆工作缸21的流量Qb也增大(參照圖8(h))。其結果是，對鬥杆工作缸21的驅動進行輔助，圖1所示的鬥杆重心高度Hb與正常控制相比，抬起動作被加速(參照圖8 (i))。另外，由於液壓泵3為固定容量型液壓泵，因此，即便在省油控制處理時，容量也不變化(參照圖8(j))。在該實施方式3中，即便行駛變速器4為有級變速器，在處於行駛過程中、鬆開油門、且鬥杆抬起操作的情況下，與正常情況相比也增大行駛變速器4的減速比並提高發動機1的轉速，從而將車體的動能直接轉換成工作裝置的液壓泵3的吸收能量，對鬥杆抬起操作進行輔助，因此，能夠顯著提高能量效率。其結果是，不需要蓄電機構等結構，能夠以簡單的結構進一步促進作業時的省油。另外，行駛變速器4也可以是將無級變速器和有級變速器組合在一起的變速器。 在該情況下，當需要較大的減速比時，一併使用有級變速即可。工業實用性如上所述，本發明的作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法在建築機械中很有用，特別適用於輪式裝載機或叉車等進行裝卸搬運作業的作業車輛的省油化。附圖標記說明1發動機2PT03、33 液壓泵4行駛變速器5驅動軸6差速器7 輪胎8控制器10 車體11車速檢測器
8
12液壓迴路
15油門操作部件
16油門操作檢測器
17壓力傳感器
20鏟鬥
21鬥杆工作缸
22鏟鬥工作缸
23鬥杆操作杆
24鏟鬥操作杆
25,26控制閥
30變速杆
31省油設定開關
權利要求
1.一種作業車輛的省油控制裝置，其特徵在於，具有 行駛檢測部，其檢測是否處於行駛過程中；油門操作檢測部，其檢測是否處於油門操作部件未被操作的狀態； 作業操作檢測部，其檢測是否存在進行裝卸搬運作業的工作裝置的抬起操作指示； 控制部，當所述行駛檢測部檢測為處於行駛過程中、所述油門操作檢測部檢測為處於油門操作部件未被操作的狀態、且所述作業操作檢測部檢測為存在所述工作裝置的抬起操作指示時，所述控制部進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。
2.如權利要求1所述的作業車輛的省油控制裝置，其特徵在於， 所述作業操作檢測部檢測所述工作裝置的抬起操作指示量，所述控制部根據所述工作裝置的抬起操作指示量，改變所述行駛變速器的減速比及/ 或所述工作裝置所使用的液壓泵的容量。
3.如權利要求1或2所述的作業車輛的省油控制裝置，其特徵在於，具有設定開關，該設定開關設定是否利用所述控制部進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制，當進一步存在利用所述設定開關進行的設定時，所述控制部進行增大所述行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。
4.一種作業車輛的省油控制方法，其特徵在於，包括如下步驟檢測步驟，其檢測是否處於行駛過程中、是否處於油門操作部件未被操作的狀態、是否存在進行裝卸搬運作業的工作裝置的抬起操作指示；控制步驟，當檢測為處於行駛過程中、處於油門操作部件未被操作的狀態、且存在所述工作裝置的抬起操作指示時，進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。
5.如權利要求4所述的作業車輛的省油控制方法，其特徵在於， 在所述檢測步驟中，檢測所述工作裝置的抬起操作指示量，在所述控制步驟中，根據所述工作裝置的抬起操作指示量，改變所述行駛變速器的減速比及/或所述工作裝置所使用的液壓泵的容量。
6.如權利要求4或5所述的作業車輛的省油控制方法，其特徵在於，包括設定檢測步驟，在該設定檢測步驟中檢測是否存在基於所述控制步驟進行增大行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制的設定， 當進一步利用所述設定檢測步驟檢測到存在上述的設定時，所述控制步驟進行增大所述行駛變速器的減速比的控制及/或增大所述工作裝置所使用的液壓泵的容量的控制。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種作業車輛的省油控制裝置及作業車輛的省油控制方法，其可以提高能量的回收/再生效率並進一步促進省油化。該作業車輛的省油控制裝置具有車速檢測器(11)，其檢測是否處於行駛過程中；油門操作檢測器(16)，其檢測是否處於油門操作部件未被操作的狀態；鬥杆操作杆(23)，其檢測是否存在進行裝卸搬運作業的鬥杆的抬起操作指示；控制器(8)，當車速檢測器(11)檢測為處於行駛過程中、油門操作檢測器(16)檢測為處於油門操作部件未被操作的狀態、且鬥杆操作杆(23)檢測為存在鬥杆的抬起操作指示時，所述控制器(8)進行增大行駛變速器(4)的減速比的控制。
文檔編號B66F9/22GK102365227SQ201080013738
公開日2012年2月29日 申請日期2010年3月11日 優先權日2009年3月27日
發明者小松健浩, 金山登 申請人:株式會社小松製作所