作業車両の制御装置
【課題】良好な掘削作業を可能とする。
【解決手段】パワーモードまたはエコノミーモードを選択する選択手段１９と、速度比検出手段１４，１５により検出されたトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつ、負荷圧検出手段１６により検出された作業用ポンプ７の負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上である速度制限条件の成否を判定する判定手段１０と、判定手段１０により速度制限条件が成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時のエンジン最高回転速度ＮＥをパワーモード選択時のエンジン最高回転速度ＮＰよりも低速側に制限するエンジン回転速度制限手段１０，２２と、判定手段１０により速度制限条件が非成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時の最高車速をパワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限する車速制限手段１０，２２とを備える。
【解決手段】パワーモードまたはエコノミーモードを選択する選択手段１９と、速度比検出手段１４，１５により検出されたトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつ、負荷圧検出手段１６により検出された作業用ポンプ７の負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上である速度制限条件の成否を判定する判定手段１０と、判定手段１０により速度制限条件が成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時のエンジン最高回転速度ＮＥをパワーモード選択時のエンジン最高回転速度ＮＰよりも低速側に制限するエンジン回転速度制限手段１０，２２と、判定手段１０により速度制限条件が非成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時の最高車速をパワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限する車速制限手段１０，２２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダ等の作業車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンで駆動される油圧ポンプの吐出油によって作業アクチュエータを操作し、エンジン出力をトルコンと変速装置を介して走行駆動力として用いるホイールローダが知られており、作業量モードと省燃費モードのモード選択に応じてエンジン出力トルク特性を変更するようにしたホイールローダが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、省燃費モード選択時に作業量モード選択時よりも高回転領域におけるエンジン出力トルクを小さめに設定するとともに、その分最大ポンプ吸収トルクを小さめに設定する。これにより省燃費モード時にも、大きな走行駆動力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６１３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばホイールローダにより掘削作業を行う場合、走行駆動力が大きいと、バケットを地山に突っ込んだ際にリフトアームに作用する反力が大きくなり、リフトアームの持ち上げ力が減少して、作業性の悪化を伴うおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による作業車両の制御装置は、アクセルペダルの操作量に応じて原動機の回転速度を制御する回転速度制御手段と、原動機により駆動され、走行駆動力に応じた反力が作用する作業用アクチュエータに対し駆動圧を供給する油圧ポンプと、原動機の回転をトルクコンバータを介して車輪に伝達する走行駆動装置と、トルクコンバータの入力軸と出力軸の速度比を検出する速度比検出手段と、油圧ポンプの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、パワーモードまたはエコノミーモードを選択する選択手段と、速度比検出手段により検出された速度比が所定値以下、かつ、負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上である速度制限条件の成否を判定する判定手段と、判定手段により速度制限条件が成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時の原動機の最高回転速度をパワーモード選択時の原動機の最高回転速度よりも低速側に制限するエンジン回転速度制限手段と、判定手段により速度制限条件が非成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時の最高車速をパワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限する車速制限手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エコノミーモード選択時の原動機の最高回転速度をパワーモード選択時の原動機の最高回転速度よりも低速側に制限するとともに、エコノミーモード選択時の最高車速をパワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限するので、作業時の走行駆動力を抑えることができるとともに、選択手段の操作によりオペレータのイメージに合致した走行および作業が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置の概略構成を示す図。
【図３】モード切替スイッチの例を示す図。
【図４】各速度段の車速と走行駆動力との関係を示す図。
【図５】トルコン速度比基準による変速タイミングを示す図。
【図６】Ｖサイクル積み込み作業を示す図。
【図７】掘削動作を示す図。
【図８】速度制限条件の成立範囲を示す図。
【図９】掘削時におけるトルコン速度比とエンジン最高回転速度との関係を示す図。
【図１０】本実施の形態に係る制御装置により得られるトルク特性を示す図。
【図１１】本実施の形態に係る制御装置による走行性能線図。
【図１２】本実施の形態に係る制御装置によるエンジン制御に係る処理の一例を示すフローチャート。
【図１３】本実施の形態に係る制御装置による自動変速制御に係る処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図１３を参照して本発明の実施の形態に係る作業車両の制御装置について説明する。
図１は、本実施の形態に係る制御装置が適用される作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダ１００は、アーム１１１，バケット１１２，タイヤ１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１，エンジン室１２２，タイヤ１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。アーム１１１はアームシリンダ１１４の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ（不図示）の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。
【０００９】
図２は、本実施の形態に係る制御装置の概略構成を示す図である。エンジン１の出力軸にはトルクコンバータ２（以下、トルコン）の入力軸が連結され、トルコン２の出力軸はトランスミッション３に連結されている。トルコン２は周知のインペラ，タービン，ステータからなる流体クラッチであり、エンジン１の回転はトルコン２を介してトランスミッション３に伝達される。トランスミッション３は、その速度段を変速する液圧クラッチを有し、トルコン２の出力軸の回転はトランスミッション３で変速される。変速後の回転は、プロペラシャフト４，アクスル５を介してタイヤ６（図１の１１３，１２３）に伝達され、車両が走行する。
【００１０】
可変容量型の作業用油圧ポンプ７はエンジン１により駆動され、圧油を吐出する。油圧ポンプ７からの吐出油はコントロールバルブ８を介して作業用アクチュエータ９（例えばアームシリンダ１１４）に導かれ、アクチュエータ９が駆動される。コントロールバルブ８は図示しない操作レバーにより操作され、油圧ポンプ７からアクチュエータ９への圧油の流れを制御する。ポンプ容量はレギュレータ７ａにより変更される。レギュレータ７ａはポンプ吐出圧に応じてポンプ容量を変更し、例えば作業トルクが一定となるような定トルク制御を行う。なお、油圧ポンプ７をギヤポンプ等の固定容量型ポンプとしてもよい。
【００１１】
コントローラ１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ１０には、アクセルペダル１１の操作量を検出するアクセル操作量検出器１２と、トランスミッション３の出力軸の回転速度、つまり車速を検出する車速検出器１３と、トルコン２の入力軸の回転速度Ｎｉを検出する回転速度検出器１４と、トルコン２の出力軸の回転速度Ｎｔを検出する回転速度検出器１５と、油圧ポンプ７の吐出圧Ｐを検出する圧力検出器１６と、車両の前後進を指令する前後進切換スイッチ１７と、１速〜４速の間で速度段の上限を指令するシフトスイッチ１８と、作業性を重視したパワーモード（以下、Ｐモード）または燃費を重視したエコノミーモード（以下、Ｅモード）を選択するモード切替スイッチ１９からの信号がそれぞれ入力される。
【００１２】
モード切替スイッチ１９は、図３に示すようにＰ位置とＥ位置とに切替操作可能なオルタネイト式スイッチにより構成される。なお、本実施の形態ではモード切替スイッチ１９の操作によりＰモードとＥモードにモード切替可能であるが、図示しないスイッチ操作によりＰモード、Ｅモード以外の通常モードにモードを切り換えることもできる。
【００１３】
トルコン２は入力トルクに対し出力トルクを増大させる機能、つまりトルク比を１以上とする機能を有する。トルク比は、トルコン２の入力軸と出力軸の回転速度の比であるトルコン速度比ｅ（出力回転速度Ｎｔ／入力回転速度Ｎｉ）の増加に伴い小さくなる。例えばエンジン回転速度が一定状態で走行中に走行負荷が大きくなると、トルコン２の出力回転速度Ｎｔ、つまり車速が減少し、トルコン速度比ｅが小さくなる。このとき、トルク比は増加するため、より大きな駆動力（牽引力）で車両走行が可能となる。
【００１４】
各速度段毎の車速と駆動力との関係は図４に示す通りであり、同一速度段で比較すると車速が遅いと駆動力は大きく（低速高トルク）、車速が速いと駆動力は小さくなる（高速低トルク）。また、速度段が小さいほど、同一車速において大きな駆動力を得ることができる。本実施の形態では、後述するようにこの図４の特性を走行モードに応じて異なったものとする。
【００１５】
トランスミッション３は、１速〜４速の各速度段に対応したソレノイド弁を有する自動変速機である。これらソレノイド弁は、コントローラ１０からソレノイド制御部２１へ出力される制御信号によって駆動される。自動変速制御には、トルコン速度比ｅが所定値に達すると変速するトルコン速度比基準制御と、車速が所定値に達すると変速する車速基準制御の２つの方式がある。本実施の形態では、トルコン速度比基準制御によりトランスミッション３の速度段を制御するものとして説明する。
【００１６】
図５は、トルコン速度比基準制御による変速のタイミングを示す図である。コントローラ１０には、予めシフトアップの基準となるトルコン速度比ｅ１と、シフトダウンの基準となるトルコン速度比ｅ２が記憶されている。
【００１７】
コントローラ１０は、回転速度検出器１４，１５からの信号によりトルコン速度比ｅを算出し、算出した速度比ｅが基準速度比ｅ１より大きくなるとシフトアップ信号を、基準速度比ｅ２より小さくなるとシフトダウン信号を、それぞれソレノイド制御部２１に出力する。これによりトランスミッション３の速度段がトルコン速度比ｅに応じて１速〜４速の間で自動的に変更される。すなわち走行負荷が低くなり、トルコン速度比ｅが増加してトルコン速度比ｅが所定値ｅ１以上になると、速度段は１段シフトアップする。反対に走行負荷が高くなり、トルコン速度比ｅが低下してトルコン速度比ｅが所定値ｅ２以下になると、速度段は１段シフトダウンする。この際、シフトスイッチ１８により選択された速度段を上限として自動変速される。例えばシフトスイッチ１８により２速が選択されたときは速度段は１速または２速となり、１速が選択されたときは速度段は１速に固定される。
【００１８】
コントローラ１０は、アクセルペダル１１の操作量に応じた目標エンジン速度にエンジン回転速度を制御する。すなわちアクセルペダル１１の踏み込み量が大きくなると目標エンジン速度が大きくなり、コントローラ１０はこの目標エンジン速度に対応した制御信号をエンジン制御部２２（図２）に出力し、エンジン回転速度を制御する。走行速度を増加または走行駆動力を増加させたい場合に、オペレータはアクセルペダル１１の踏み込み量を増やし、エンジン回転速度を大きくする。
【００１９】
図６は、ホイールローダによる作業の一例（Ｖサイクル積み込み作業）を示す図である。この作業では、まず、（ａ）ホイールローダを前進走行させてバケット１１２を地山１００に突っ込み、バケット内に土砂を収容した後、（ｂ）後進走行させて車両の向きを変える。次いで、（ｃ）ダンプ１０１に向けて前進し、バケット内の土砂をダンプに積み込み、（ｄ）後進走行させて元の位置に戻る。以上の動作（ａ）〜（ｄ）を繰り返すことにより作業が行われる。ここでの作業動作は掘削動作と走行動作（積込、運搬、走行）の二つに大別される。
【００２０】
本実施の形態では、以下のように掘削動作時に作業モードに応じてエンジン最高回転速度を制限し、走行動作時に走行モードに応じて最高車速を制限する。なお、作業モード（Ｅモード／Ｐモード）および走行モード（Ｅモード／Ｐモード）は図３に示した単一のモード切替スイッチ１９により同時に選択される。
【００２１】
まず、掘削時の最高回転速度制限について説明する。掘削時には、図７に示すようにバケット１１２を地山１００に突っ込み、リフトアーム１１１を駆動するため、トルコン速度比ｅが小さく、かつ、ポンプ負荷圧Ｐが大きくなる。この点を考慮して、掘削動作であるか否かを速度制限条件の成否により判定する。
【００２２】
図８は、速度制限条件の成立範囲を示す図である。速度制限条件は、シフトスイッチ１８により１速段または２速段が選択され、かつ、図８において、トルコン速度比ｅが予め定められた掘削時のトルコン速度比である所定値ｅａ（例えば０．３）以下、かつ、ポンプ負荷圧Ｐが予め定められた掘削時の負荷圧である所定値ＰＢ以上（斜線領域）のときに、成立する。このとき、コントローラ１０は車両が掘削動作中であると判定する。なお、図中のＰｒは油圧ポンプ７のリリーフ圧に相当する。速度制限条件が非成立のとき、コントローラ１０は走行動作中であると判定する。
【００２３】
図９は、掘削時のトルコン速度比ｅとエンジン最高回転速度Ｎｌｉｍとの関係を示す図である。掘削時においては、コントローラ１０からエンジン制御部２２に制御信号を出力することにより、Ｐモード時のエンジン最高回転速度は予め定められた所定値ＮＰに制限され、Ｅモード時のエンジン回転速度は予め定められた所定値ＮＥ（＜ＮＰ）に制限される。すなわちＥモード時のエンジン最高回転速度はＰモード時のエンジン最高回転速度よりも低速側に制限される。
【００２４】
図１０は、掘削時にアクセルペダル１２を最大に踏み込んだときのエンジン回転速度とトルクの関係を示すトルク線図である。図中、特性Ａはエンジン出力トルクであり、とくに特性Ａ０はエンジン回転速度を制限しない通常モード時におけるエンジン出力トルク、特性Ａ１はＰモード時におけるエンジン出力トルク、特性Ａ２はＥモード時におけるエンジン出力トルクである。Ｅモード時はＰモード時よりもエンジン最高回転速度の制限量が大きく、特性Ａ２は特性Ａ１よりも低速側にシフトする。
【００２５】
図１０において、特性Ｂは、油圧ポンプの最大吸収トルク（ポンプ入力トルク）分だけ特性Ａを下側にシフトした特性であり、走行に使用可能な走行用エンジントルクに相当する。なお、ポンプ入力トルクは作業内容に応じて変化し、それによって走行に使用可能なトルクも変化するが、図では掘削作業時の代表的なポンプ入力トルクに対応した走行用エンジントルクの特性Ｂを示している。
【００２６】
図１０において、特性Ｃ０、Ｃ１は、エンジン１によりトルコン２が駆動されるときのトルコン２の入力トルク（トルコン入力トルク）であり、エンジン回転速度Ｎが上昇するにしたがってトルコン入力トルクは増大している。特性Ｃ０、Ｃ１はそれぞれトルコン速度比ｅが０、ｅａのときの特性であり、トルコン速度比ｅが大きくなるに従いトルコン入力トルクは小さくなる。
【００２７】
特性Ｂと特性Ｃ０，Ｃ１との交点は掘削時のマッチング点であり、エンジン回転速度はこのマッチング点の値となる。例えばＰモード時のマッチング点におけるエンジン回転速度はＮｐ、Ｎｂであり、ポンプ入力トルクを一定とすると、掘削時にエンジン回転速度はこの範囲内で変化し、Ｐモード時のエンジン回転速度の最大値はＮｐとなる。一方、Ｅモード時のマッチング点におけるエンジン回転速度の最大値はＮｅであり、Ｐモード時のエンジン回転速度Ｎｐよりも小さくなる。なお、特性Ａ０と特性Ｃ０との交点は、ポンプ入力トルクが０のとき、つまりポンプ７が無負荷状態におけるマッチング点であり、そのときのエンジン回転速度はＮａである。ポンプ無負荷状態におけるエンジン最高回転速度はＮｃである。
【００２８】
エンジン回転速度がマッチング点にあるとき、走行駆動力はこのエンジン回転速度の２乗に比例する。バケット１１２を地山１００に突っ込んだ際には、土砂等からリフトアーム１１１に反力が作用するが、この際、走行駆動力が大きすぎると、反力も大きくなり、リフトアームの持ち上げ力が減少して作業性が悪化する。
【００２９】
この点、本実施の形態では、上述したようにＰモード、Ｅモードの順にエンジン最高回転速度を低めに制限するので、エンジン回転速度のマッチング点が下がり、走行駆動力を減少させることができる。すなわちＥモード時の走行駆動力はＰモード時の走行駆動力の（ＮＥ／ＮＰ）２となる。これによりＥモード時にはＰモード時よりも走行駆動力が減少し、土砂等からアーム１１１に作用する反力が減少する。その結果、アクセルペダル１１を最大に踏み込んでも走行駆動力が大きくなりすぎず、バケット１１２を容易に持ち上げることができる。
【００３０】
次に、走行時の最高車速制限について説明する。図１１は、アクセルペダル１１の最大踏み込み時における各モード毎の車速と駆動力との関係を示す走行性能線図である。本実施の形態では、走行時にコントローラ１０からエンジン制御部２２に制御信号を出力することにより、Ｅモード時のエンジン最高回転速度がＰモード時のエンジン最高回転速度よりも低速側に制限される。このため、Ｅモード時の特性はＰモード時の特性よりも左側にシフトする。すなわち同一車速で比較すると、各速度段ともＰモード時の方がＥモード時よりも走行駆動力が大きい。また、各速度段における最高車速は、Ｐモード時の方がＥモード時よりも速い。例えば２速度段におけるＰモード時の最高車速はＶ２ｈｉ、Ｅモード時の最高車速はＶ２’ｈｉ（＜Ｖ２ｈｉ）となる。
【００３１】
１速度段と２速度段の特性の交点、２速度段と３速度段の特性の交点、３速度段と４速度段の特性の交点は、それぞれ自動変速時における変速ポイントである。すなわちＰモード時においては、駆動力が減少して車速がＶ１に達すると２速度段にシフトアップし、車速がＶ２に達すると３速度段にシフトアップし、車速がＶ３に達すると４速度段にシフトアップする。Ｅモード時においては、駆動力が減少して車速がＶ１’に達すると２速度段にシフトアップし、車速がＶ２’に達すると３速度段にシフトアップし、車速がＶ３’に達すると４速度段にシフトアップする。
【００３２】
ここで、Ｅモード時の変速ポイントの車速Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’は、Ｐモード時の変速ポイントの車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３よりも低く、Ｅモード時にはＰモード時よりも早いタイミングでシフトアップする。
【００３３】
以上の動作はコントローラ１０におけるエンジン制御および自動変速制御によって実現可能である。図１２は、エンジン制御に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンによって開始される。ステップＳ１では、各種検出器１２〜１６およびスイッチ１７〜１９からの信号を読み込む。
【００３４】
ステップＳ２では、速度制限条件の成否を判定する。シフトスイッチ１８により１速度段または２速度段が選択され、かつ、回転速度検出器１４，１５により検出されたトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下で、かつ、圧力検出器１６により検出された負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上のときに速度制限条件が成立と判定される。ステップＳ２が肯定されるとステップＳ３に進み、モード切替スイッチ１９からの信号によりＰモードとＥモードのいずれが選択されているかを判定する。
【００３５】
ステップＳ３でＰモードと判定されるとステップＳ４に進み、エンジン最高回転速度Ｎｌｉｍが所定値ＮＰとなるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力する。これにより掘削時のエンジン出力トルク特性が図１０の特性Ａ１となる。これに対し、ステップＳ３でＥモードと判定されるとステップＳ５に進み、エンジン最高回転速度Ｎｌｉｍが所定値ＮＥとなるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力する。これにより掘削時のエンジン出力トルク特性が図１０の特性Ａ２となる。
【００３６】
一方、ステップＳ２で速度制限条件が非成立と判定されるとステップＳ６に進み、モード切替スイッチ１９からの信号によりＰモードとＥモードのいずれが選択されているかを判定する。ステップＳ６でＰモードと判定されるとステップＳ７に進み、Ｅモード判定されるとステップＳ８に進む。ステップＳ７では、エンジン最高回転速度Ｎｌｉｍが所定値ＮＰ’となるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力し、ステップＳ８では、エンジン最高回転速度ＮｌｉｍがＮＰ’より小さい所定値ＮＥ’となるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力する。なお、所定値ＮＰ’，ＮＥ’は所定値ＮＰ，ＮＥとは異なる値に設定されている。これにより図１１に示すようにＥモード時の最高車速がＰモード時の最高車速よりも低速側に制限される。
【００３７】
図１３は、自動変速制御に係る処理、とくにシフトアップに係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンにより開始される。ステップＳ１１では、各種検出器１２〜１６およびスイッチ１７〜１９からの信号を読み込む。
【００３８】
ステップＳ１２では、トルコン速度比ｅが所定値ｅ２（図５）以上か否か、すなわちシフトアップ条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ１２が肯定されるとステップＳ１３に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ１３では、現在の速度段がシフトスイッチ１８により設定された最高段であるか否かを判定する。ステップＳ１３が否定されるとステップＳ１４に進み、肯定されるとリターンする。
【００３９】
ステップＳ１４では、モード切替スイッチ１９からの信号によりＰモードとＥモードのいずれが選択されているかを判定する。ステップＳ１４でＰモードと判定されるとステップＳ１５に進み、車速検出器１３により検出された車速ｖが予め定めた設定車速ｖｐ以上か否かを判定する。設定車速ｖｐは各速度段毎に設定され、１速度段〜３速度段の設定車速ｖｐは例えば図１１のｖ１、ｖ２，ｖ３である。ステップＳ１５が肯定されるとステップＳ１７に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ１７ではソレノイド制御部２１にシフトアップ信号を出力する。これにより速度段が１段シフトアップする。
【００４０】
一方、ステップＳ１４でＥモードと判定されるとステップＳ１６に進み、車速ｖが予め定めた設定車速ｖｅ以上か否かを判定する。設定車速ｖｅは各速度段毎に設定され、１速度段〜３速度段の設定車速ｖｅは例えば図１１のｖ１’、ｖ２’，ｖ３’である。すなわちＥモード時の設定車速ｖｅはＰモード時の設定車速ｖｐよりも低い値に設定されている。ステップＳ１６が肯定されるとステップＳ１７に進み、否定されるとリターンする。
【００４１】
以上の制御装置において、オペレータがＥモードを選択すれば、エンジン最高回転速度がＰモードよりも低くなり、掘削時の駆動力が低めに抑えられ、タイヤ６はスリップしにくくなる。また、走行時の加速性能は滑らかとなり、自動変速のシフトアップタイミングも早くなってエンジン回転速度が低速でもシフトアップし、最高車速も抑えられる。このため、掘削作業全体において車両の動きが滑らかとなり、車両全体の動きがＥモード選択時のオペレータのイメージに合致する。
【００４２】
一方、オペレータがＰモードを選択すれば、エンジン最高回転速度がＥモードよりも高くなり、タイヤ６がスリップするぐらいに掘削時の駆動力が大きくなる。また、走行時の加速性が高まり、自動変速のタイミングが遅くなってエンジン回転速度が高速でシフトアップし、最高車速が速くなる。このため、掘削作業全体において車両が力強く、加速感のある動きになり、車両全体の動きがＰモード選択時のオペレータのイメージに合致する。
【００４３】
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）トランスミッション３の速度段が２速以下、かつトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつポンプ負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上であるか否か、すなわち速度制限条件が成立するか否かにより掘削動作中であるか否かを判定し、掘削動作時におけるＥモードのエンジン最高回転速度ＮＥをＰモードのエンジン最高回転速度ＮＰよりも低速側に制限するようにした。これにより掘削作業時の走行駆動力の増加を抑えることができ、バケット１１２の持ち上げが容易になり、作業性を高めることができる。
（２）速度制限条件が非成立の走行動作時におけるＥモードのエンジン最高回転速度ＮＥ’をＰモードのエンジン最高回転速度ＮＰ’よりも低速側に制限するようにした。これによりＥモード時の最高車速が低速側に抑えられ、車速制限した走行が可能である。
（３）Ｅモード時におけるシフトアップ許可の設定車速ＶｅをＰモード時におけるシフトアップ許可の設定車速Ｖｐよりも低く設定するので、Ｅモード時にはＰモード時よりも早いタイミングでシフトアップが可能であり、滑らかな走行が可能である。
（４）作業モードと走行モードを単一のモード切替スイッチ１９により選択するので、スイッチの構成が容易であり、スイッチ操作も煩雑とならずに済む。また、燃費低減重視または軽負荷作業時にはＥモードを、作業量重視または重掘削作業時にはＰモードを選択することにより、作業時および走行時ともオペレータのイメージに合致した車両の動きとすることができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、コントローラ１０での処理により、トランスミッション３の速度段が２速以下、かつトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつポンプ負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上のときに速度制限条件が成立と判定したが、少なくともトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつポンプ負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上のときに速度制限条件が成立と判定したのでもよく、判定手段は上述したものに限らない。速度制限条件の成立時に、Ｅモードのエンジン最高回転速度をＰモードのエンジン最高回転速度よりも低速側に制限するのであれば、エンジン回転速度制限手段としてのコントローラ１０およびエンジン制御部２２の構成はいかなるものでもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、速度制限条件の非成立時に、エンジン制御部２２に制御信号を出力することによりＥモードのエンジン最高回転速度ＮＥ’をＰモードのエンジン最高回転速度ＮＰ’よりも低速側に制限するようにしたが、Ｅモードの最高車速をＰモードの最高車速よりも低速側に制限するのであれば、車速制限手段の構成はいかなるものでもよい。掘削時および走行時とも、Ｐモード時にエンジン最高回転速度を制限しないようにしてもよい。モード切替スイッチ１９によりＰモードとＥモードを選択するようにしたが、選択手段はこれに限らない。回転速度検出器１４，１５によりトルコン速度比ｅを検出したが、速度比検出手段の構成はこれに限らない。圧力検出器１６によりポンプ負荷圧Ｐを検出したが、負荷圧検出手段の構成はこれに限らない。アクセルペダル１１の操作量に応じてエンジン回転速度を制御するのであれば、回転速度制御手段の構成はいかなるものでもよい。
【００４６】
エンジン１の回転をトルコン２，トランスミッション３，プロペラシャフト４，アクスル５を介してタイヤ１１３，１２３に伝達するようにしたが、走行駆動装置の構成はいかなるものでもよい。トルコン速度比ｅに応じてトランスミッション３の速度段を変更するのであれば、変速手段の構成はいかなるものでもよい。車速検出器１３により車速を検出したが、車速検出手段の構成はいかなるもでもよい。変速制御手段としてのコントローラ１０での処理により、Ｅモード時に車速がＶｅ（第１の所定値）以上であることを条件としてシフトアップを許可し、Ｐモード時に車速がＶｐ（第２の所定値）以上であることを条件としてシフトアップを許可するようにしたが、このシフトアップの条件を省略してもよい。
【００４７】
以上では、本発明をホイールローダに適用する例について説明したが、他の作業車両にも本発明は同様に適用可能である。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制御装置に限定されない。
【符号の説明】
【００４８】
１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ トランスミッション
７ 油圧ポンプ
１０ コントローラ
１１ アクセルペダル
１３ 車速検出器
１４，１５ 回転速度検出器
１６ 負荷圧検出器
１９ モード切替スイッチ
２１ ソレノイド制御部
２２ エンジン制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダ等の作業車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンで駆動される油圧ポンプの吐出油によって作業アクチュエータを操作し、エンジン出力をトルコンと変速装置を介して走行駆動力として用いるホイールローダが知られており、作業量モードと省燃費モードのモード選択に応じてエンジン出力トルク特性を変更するようにしたホイールローダが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、省燃費モード選択時に作業量モード選択時よりも高回転領域におけるエンジン出力トルクを小さめに設定するとともに、その分最大ポンプ吸収トルクを小さめに設定する。これにより省燃費モード時にも、大きな走行駆動力を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６１３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えばホイールローダにより掘削作業を行う場合、走行駆動力が大きいと、バケットを地山に突っ込んだ際にリフトアームに作用する反力が大きくなり、リフトアームの持ち上げ力が減少して、作業性の悪化を伴うおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による作業車両の制御装置は、アクセルペダルの操作量に応じて原動機の回転速度を制御する回転速度制御手段と、原動機により駆動され、走行駆動力に応じた反力が作用する作業用アクチュエータに対し駆動圧を供給する油圧ポンプと、原動機の回転をトルクコンバータを介して車輪に伝達する走行駆動装置と、トルクコンバータの入力軸と出力軸の速度比を検出する速度比検出手段と、油圧ポンプの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、パワーモードまたはエコノミーモードを選択する選択手段と、速度比検出手段により検出された速度比が所定値以下、かつ、負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上である速度制限条件の成否を判定する判定手段と、判定手段により速度制限条件が成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時の原動機の最高回転速度をパワーモード選択時の原動機の最高回転速度よりも低速側に制限するエンジン回転速度制限手段と、判定手段により速度制限条件が非成立と判定されたときは、エコノミーモード選択時の最高車速をパワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限する車速制限手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エコノミーモード選択時の原動機の最高回転速度をパワーモード選択時の原動機の最高回転速度よりも低速側に制限するとともに、エコノミーモード選択時の最高車速をパワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限するので、作業時の走行駆動力を抑えることができるとともに、選択手段の操作によりオペレータのイメージに合致した走行および作業が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの側面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置の概略構成を示す図。
【図３】モード切替スイッチの例を示す図。
【図４】各速度段の車速と走行駆動力との関係を示す図。
【図５】トルコン速度比基準による変速タイミングを示す図。
【図６】Ｖサイクル積み込み作業を示す図。
【図７】掘削動作を示す図。
【図８】速度制限条件の成立範囲を示す図。
【図９】掘削時におけるトルコン速度比とエンジン最高回転速度との関係を示す図。
【図１０】本実施の形態に係る制御装置により得られるトルク特性を示す図。
【図１１】本実施の形態に係る制御装置による走行性能線図。
【図１２】本実施の形態に係る制御装置によるエンジン制御に係る処理の一例を示すフローチャート。
【図１３】本実施の形態に係る制御装置による自動変速制御に係る処理の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１〜図１３を参照して本発明の実施の形態に係る作業車両の制御装置について説明する。
図１は、本実施の形態に係る制御装置が適用される作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダ１００は、アーム１１１，バケット１１２，タイヤ１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１，エンジン室１２２，タイヤ１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。アーム１１１はアームシリンダ１１４の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ（不図示）の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。
【０００９】
図２は、本実施の形態に係る制御装置の概略構成を示す図である。エンジン１の出力軸にはトルクコンバータ２（以下、トルコン）の入力軸が連結され、トルコン２の出力軸はトランスミッション３に連結されている。トルコン２は周知のインペラ，タービン，ステータからなる流体クラッチであり、エンジン１の回転はトルコン２を介してトランスミッション３に伝達される。トランスミッション３は、その速度段を変速する液圧クラッチを有し、トルコン２の出力軸の回転はトランスミッション３で変速される。変速後の回転は、プロペラシャフト４，アクスル５を介してタイヤ６（図１の１１３，１２３）に伝達され、車両が走行する。
【００１０】
可変容量型の作業用油圧ポンプ７はエンジン１により駆動され、圧油を吐出する。油圧ポンプ７からの吐出油はコントロールバルブ８を介して作業用アクチュエータ９（例えばアームシリンダ１１４）に導かれ、アクチュエータ９が駆動される。コントロールバルブ８は図示しない操作レバーにより操作され、油圧ポンプ７からアクチュエータ９への圧油の流れを制御する。ポンプ容量はレギュレータ７ａにより変更される。レギュレータ７ａはポンプ吐出圧に応じてポンプ容量を変更し、例えば作業トルクが一定となるような定トルク制御を行う。なお、油圧ポンプ７をギヤポンプ等の固定容量型ポンプとしてもよい。
【００１１】
コントローラ１０は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。コントローラ１０には、アクセルペダル１１の操作量を検出するアクセル操作量検出器１２と、トランスミッション３の出力軸の回転速度、つまり車速を検出する車速検出器１３と、トルコン２の入力軸の回転速度Ｎｉを検出する回転速度検出器１４と、トルコン２の出力軸の回転速度Ｎｔを検出する回転速度検出器１５と、油圧ポンプ７の吐出圧Ｐを検出する圧力検出器１６と、車両の前後進を指令する前後進切換スイッチ１７と、１速〜４速の間で速度段の上限を指令するシフトスイッチ１８と、作業性を重視したパワーモード（以下、Ｐモード）または燃費を重視したエコノミーモード（以下、Ｅモード）を選択するモード切替スイッチ１９からの信号がそれぞれ入力される。
【００１２】
モード切替スイッチ１９は、図３に示すようにＰ位置とＥ位置とに切替操作可能なオルタネイト式スイッチにより構成される。なお、本実施の形態ではモード切替スイッチ１９の操作によりＰモードとＥモードにモード切替可能であるが、図示しないスイッチ操作によりＰモード、Ｅモード以外の通常モードにモードを切り換えることもできる。
【００１３】
トルコン２は入力トルクに対し出力トルクを増大させる機能、つまりトルク比を１以上とする機能を有する。トルク比は、トルコン２の入力軸と出力軸の回転速度の比であるトルコン速度比ｅ（出力回転速度Ｎｔ／入力回転速度Ｎｉ）の増加に伴い小さくなる。例えばエンジン回転速度が一定状態で走行中に走行負荷が大きくなると、トルコン２の出力回転速度Ｎｔ、つまり車速が減少し、トルコン速度比ｅが小さくなる。このとき、トルク比は増加するため、より大きな駆動力（牽引力）で車両走行が可能となる。
【００１４】
各速度段毎の車速と駆動力との関係は図４に示す通りであり、同一速度段で比較すると車速が遅いと駆動力は大きく（低速高トルク）、車速が速いと駆動力は小さくなる（高速低トルク）。また、速度段が小さいほど、同一車速において大きな駆動力を得ることができる。本実施の形態では、後述するようにこの図４の特性を走行モードに応じて異なったものとする。
【００１５】
トランスミッション３は、１速〜４速の各速度段に対応したソレノイド弁を有する自動変速機である。これらソレノイド弁は、コントローラ１０からソレノイド制御部２１へ出力される制御信号によって駆動される。自動変速制御には、トルコン速度比ｅが所定値に達すると変速するトルコン速度比基準制御と、車速が所定値に達すると変速する車速基準制御の２つの方式がある。本実施の形態では、トルコン速度比基準制御によりトランスミッション３の速度段を制御するものとして説明する。
【００１６】
図５は、トルコン速度比基準制御による変速のタイミングを示す図である。コントローラ１０には、予めシフトアップの基準となるトルコン速度比ｅ１と、シフトダウンの基準となるトルコン速度比ｅ２が記憶されている。
【００１７】
コントローラ１０は、回転速度検出器１４，１５からの信号によりトルコン速度比ｅを算出し、算出した速度比ｅが基準速度比ｅ１より大きくなるとシフトアップ信号を、基準速度比ｅ２より小さくなるとシフトダウン信号を、それぞれソレノイド制御部２１に出力する。これによりトランスミッション３の速度段がトルコン速度比ｅに応じて１速〜４速の間で自動的に変更される。すなわち走行負荷が低くなり、トルコン速度比ｅが増加してトルコン速度比ｅが所定値ｅ１以上になると、速度段は１段シフトアップする。反対に走行負荷が高くなり、トルコン速度比ｅが低下してトルコン速度比ｅが所定値ｅ２以下になると、速度段は１段シフトダウンする。この際、シフトスイッチ１８により選択された速度段を上限として自動変速される。例えばシフトスイッチ１８により２速が選択されたときは速度段は１速または２速となり、１速が選択されたときは速度段は１速に固定される。
【００１８】
コントローラ１０は、アクセルペダル１１の操作量に応じた目標エンジン速度にエンジン回転速度を制御する。すなわちアクセルペダル１１の踏み込み量が大きくなると目標エンジン速度が大きくなり、コントローラ１０はこの目標エンジン速度に対応した制御信号をエンジン制御部２２（図２）に出力し、エンジン回転速度を制御する。走行速度を増加または走行駆動力を増加させたい場合に、オペレータはアクセルペダル１１の踏み込み量を増やし、エンジン回転速度を大きくする。
【００１９】
図６は、ホイールローダによる作業の一例（Ｖサイクル積み込み作業）を示す図である。この作業では、まず、（ａ）ホイールローダを前進走行させてバケット１１２を地山１００に突っ込み、バケット内に土砂を収容した後、（ｂ）後進走行させて車両の向きを変える。次いで、（ｃ）ダンプ１０１に向けて前進し、バケット内の土砂をダンプに積み込み、（ｄ）後進走行させて元の位置に戻る。以上の動作（ａ）〜（ｄ）を繰り返すことにより作業が行われる。ここでの作業動作は掘削動作と走行動作（積込、運搬、走行）の二つに大別される。
【００２０】
本実施の形態では、以下のように掘削動作時に作業モードに応じてエンジン最高回転速度を制限し、走行動作時に走行モードに応じて最高車速を制限する。なお、作業モード（Ｅモード／Ｐモード）および走行モード（Ｅモード／Ｐモード）は図３に示した単一のモード切替スイッチ１９により同時に選択される。
【００２１】
まず、掘削時の最高回転速度制限について説明する。掘削時には、図７に示すようにバケット１１２を地山１００に突っ込み、リフトアーム１１１を駆動するため、トルコン速度比ｅが小さく、かつ、ポンプ負荷圧Ｐが大きくなる。この点を考慮して、掘削動作であるか否かを速度制限条件の成否により判定する。
【００２２】
図８は、速度制限条件の成立範囲を示す図である。速度制限条件は、シフトスイッチ１８により１速段または２速段が選択され、かつ、図８において、トルコン速度比ｅが予め定められた掘削時のトルコン速度比である所定値ｅａ（例えば０．３）以下、かつ、ポンプ負荷圧Ｐが予め定められた掘削時の負荷圧である所定値ＰＢ以上（斜線領域）のときに、成立する。このとき、コントローラ１０は車両が掘削動作中であると判定する。なお、図中のＰｒは油圧ポンプ７のリリーフ圧に相当する。速度制限条件が非成立のとき、コントローラ１０は走行動作中であると判定する。
【００２３】
図９は、掘削時のトルコン速度比ｅとエンジン最高回転速度Ｎｌｉｍとの関係を示す図である。掘削時においては、コントローラ１０からエンジン制御部２２に制御信号を出力することにより、Ｐモード時のエンジン最高回転速度は予め定められた所定値ＮＰに制限され、Ｅモード時のエンジン回転速度は予め定められた所定値ＮＥ（＜ＮＰ）に制限される。すなわちＥモード時のエンジン最高回転速度はＰモード時のエンジン最高回転速度よりも低速側に制限される。
【００２４】
図１０は、掘削時にアクセルペダル１２を最大に踏み込んだときのエンジン回転速度とトルクの関係を示すトルク線図である。図中、特性Ａはエンジン出力トルクであり、とくに特性Ａ０はエンジン回転速度を制限しない通常モード時におけるエンジン出力トルク、特性Ａ１はＰモード時におけるエンジン出力トルク、特性Ａ２はＥモード時におけるエンジン出力トルクである。Ｅモード時はＰモード時よりもエンジン最高回転速度の制限量が大きく、特性Ａ２は特性Ａ１よりも低速側にシフトする。
【００２５】
図１０において、特性Ｂは、油圧ポンプの最大吸収トルク（ポンプ入力トルク）分だけ特性Ａを下側にシフトした特性であり、走行に使用可能な走行用エンジントルクに相当する。なお、ポンプ入力トルクは作業内容に応じて変化し、それによって走行に使用可能なトルクも変化するが、図では掘削作業時の代表的なポンプ入力トルクに対応した走行用エンジントルクの特性Ｂを示している。
【００２６】
図１０において、特性Ｃ０、Ｃ１は、エンジン１によりトルコン２が駆動されるときのトルコン２の入力トルク（トルコン入力トルク）であり、エンジン回転速度Ｎが上昇するにしたがってトルコン入力トルクは増大している。特性Ｃ０、Ｃ１はそれぞれトルコン速度比ｅが０、ｅａのときの特性であり、トルコン速度比ｅが大きくなるに従いトルコン入力トルクは小さくなる。
【００２７】
特性Ｂと特性Ｃ０，Ｃ１との交点は掘削時のマッチング点であり、エンジン回転速度はこのマッチング点の値となる。例えばＰモード時のマッチング点におけるエンジン回転速度はＮｐ、Ｎｂであり、ポンプ入力トルクを一定とすると、掘削時にエンジン回転速度はこの範囲内で変化し、Ｐモード時のエンジン回転速度の最大値はＮｐとなる。一方、Ｅモード時のマッチング点におけるエンジン回転速度の最大値はＮｅであり、Ｐモード時のエンジン回転速度Ｎｐよりも小さくなる。なお、特性Ａ０と特性Ｃ０との交点は、ポンプ入力トルクが０のとき、つまりポンプ７が無負荷状態におけるマッチング点であり、そのときのエンジン回転速度はＮａである。ポンプ無負荷状態におけるエンジン最高回転速度はＮｃである。
【００２８】
エンジン回転速度がマッチング点にあるとき、走行駆動力はこのエンジン回転速度の２乗に比例する。バケット１１２を地山１００に突っ込んだ際には、土砂等からリフトアーム１１１に反力が作用するが、この際、走行駆動力が大きすぎると、反力も大きくなり、リフトアームの持ち上げ力が減少して作業性が悪化する。
【００２９】
この点、本実施の形態では、上述したようにＰモード、Ｅモードの順にエンジン最高回転速度を低めに制限するので、エンジン回転速度のマッチング点が下がり、走行駆動力を減少させることができる。すなわちＥモード時の走行駆動力はＰモード時の走行駆動力の（ＮＥ／ＮＰ）２となる。これによりＥモード時にはＰモード時よりも走行駆動力が減少し、土砂等からアーム１１１に作用する反力が減少する。その結果、アクセルペダル１１を最大に踏み込んでも走行駆動力が大きくなりすぎず、バケット１１２を容易に持ち上げることができる。
【００３０】
次に、走行時の最高車速制限について説明する。図１１は、アクセルペダル１１の最大踏み込み時における各モード毎の車速と駆動力との関係を示す走行性能線図である。本実施の形態では、走行時にコントローラ１０からエンジン制御部２２に制御信号を出力することにより、Ｅモード時のエンジン最高回転速度がＰモード時のエンジン最高回転速度よりも低速側に制限される。このため、Ｅモード時の特性はＰモード時の特性よりも左側にシフトする。すなわち同一車速で比較すると、各速度段ともＰモード時の方がＥモード時よりも走行駆動力が大きい。また、各速度段における最高車速は、Ｐモード時の方がＥモード時よりも速い。例えば２速度段におけるＰモード時の最高車速はＶ２ｈｉ、Ｅモード時の最高車速はＶ２’ｈｉ（＜Ｖ２ｈｉ）となる。
【００３１】
１速度段と２速度段の特性の交点、２速度段と３速度段の特性の交点、３速度段と４速度段の特性の交点は、それぞれ自動変速時における変速ポイントである。すなわちＰモード時においては、駆動力が減少して車速がＶ１に達すると２速度段にシフトアップし、車速がＶ２に達すると３速度段にシフトアップし、車速がＶ３に達すると４速度段にシフトアップする。Ｅモード時においては、駆動力が減少して車速がＶ１’に達すると２速度段にシフトアップし、車速がＶ２’に達すると３速度段にシフトアップし、車速がＶ３’に達すると４速度段にシフトアップする。
【００３２】
ここで、Ｅモード時の変速ポイントの車速Ｖ１’，Ｖ２’，Ｖ３’は、Ｐモード時の変速ポイントの車速Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３よりも低く、Ｅモード時にはＰモード時よりも早いタイミングでシフトアップする。
【００３３】
以上の動作はコントローラ１０におけるエンジン制御および自動変速制御によって実現可能である。図１２は、エンジン制御に係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンによって開始される。ステップＳ１では、各種検出器１２〜１６およびスイッチ１７〜１９からの信号を読み込む。
【００３４】
ステップＳ２では、速度制限条件の成否を判定する。シフトスイッチ１８により１速度段または２速度段が選択され、かつ、回転速度検出器１４，１５により検出されたトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下で、かつ、圧力検出器１６により検出された負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上のときに速度制限条件が成立と判定される。ステップＳ２が肯定されるとステップＳ３に進み、モード切替スイッチ１９からの信号によりＰモードとＥモードのいずれが選択されているかを判定する。
【００３５】
ステップＳ３でＰモードと判定されるとステップＳ４に進み、エンジン最高回転速度Ｎｌｉｍが所定値ＮＰとなるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力する。これにより掘削時のエンジン出力トルク特性が図１０の特性Ａ１となる。これに対し、ステップＳ３でＥモードと判定されるとステップＳ５に進み、エンジン最高回転速度Ｎｌｉｍが所定値ＮＥとなるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力する。これにより掘削時のエンジン出力トルク特性が図１０の特性Ａ２となる。
【００３６】
一方、ステップＳ２で速度制限条件が非成立と判定されるとステップＳ６に進み、モード切替スイッチ１９からの信号によりＰモードとＥモードのいずれが選択されているかを判定する。ステップＳ６でＰモードと判定されるとステップＳ７に進み、Ｅモード判定されるとステップＳ８に進む。ステップＳ７では、エンジン最高回転速度Ｎｌｉｍが所定値ＮＰ’となるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力し、ステップＳ８では、エンジン最高回転速度ＮｌｉｍがＮＰ’より小さい所定値ＮＥ’となるようにエンジン制御部２２に制御信号を出力する。なお、所定値ＮＰ’，ＮＥ’は所定値ＮＰ，ＮＥとは異なる値に設定されている。これにより図１１に示すようにＥモード時の最高車速がＰモード時の最高車速よりも低速側に制限される。
【００３７】
図１３は、自動変速制御に係る処理、とくにシフトアップに係る処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えばエンジンキースイッチのオンにより開始される。ステップＳ１１では、各種検出器１２〜１６およびスイッチ１７〜１９からの信号を読み込む。
【００３８】
ステップＳ１２では、トルコン速度比ｅが所定値ｅ２（図５）以上か否か、すなわちシフトアップ条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ１２が肯定されるとステップＳ１３に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ１３では、現在の速度段がシフトスイッチ１８により設定された最高段であるか否かを判定する。ステップＳ１３が否定されるとステップＳ１４に進み、肯定されるとリターンする。
【００３９】
ステップＳ１４では、モード切替スイッチ１９からの信号によりＰモードとＥモードのいずれが選択されているかを判定する。ステップＳ１４でＰモードと判定されるとステップＳ１５に進み、車速検出器１３により検出された車速ｖが予め定めた設定車速ｖｐ以上か否かを判定する。設定車速ｖｐは各速度段毎に設定され、１速度段〜３速度段の設定車速ｖｐは例えば図１１のｖ１、ｖ２，ｖ３である。ステップＳ１５が肯定されるとステップＳ１７に進み、否定されるとリターンする。ステップＳ１７ではソレノイド制御部２１にシフトアップ信号を出力する。これにより速度段が１段シフトアップする。
【００４０】
一方、ステップＳ１４でＥモードと判定されるとステップＳ１６に進み、車速ｖが予め定めた設定車速ｖｅ以上か否かを判定する。設定車速ｖｅは各速度段毎に設定され、１速度段〜３速度段の設定車速ｖｅは例えば図１１のｖ１’、ｖ２’，ｖ３’である。すなわちＥモード時の設定車速ｖｅはＰモード時の設定車速ｖｐよりも低い値に設定されている。ステップＳ１６が肯定されるとステップＳ１７に進み、否定されるとリターンする。
【００４１】
以上の制御装置において、オペレータがＥモードを選択すれば、エンジン最高回転速度がＰモードよりも低くなり、掘削時の駆動力が低めに抑えられ、タイヤ６はスリップしにくくなる。また、走行時の加速性能は滑らかとなり、自動変速のシフトアップタイミングも早くなってエンジン回転速度が低速でもシフトアップし、最高車速も抑えられる。このため、掘削作業全体において車両の動きが滑らかとなり、車両全体の動きがＥモード選択時のオペレータのイメージに合致する。
【００４２】
一方、オペレータがＰモードを選択すれば、エンジン最高回転速度がＥモードよりも高くなり、タイヤ６がスリップするぐらいに掘削時の駆動力が大きくなる。また、走行時の加速性が高まり、自動変速のタイミングが遅くなってエンジン回転速度が高速でシフトアップし、最高車速が速くなる。このため、掘削作業全体において車両が力強く、加速感のある動きになり、車両全体の動きがＰモード選択時のオペレータのイメージに合致する。
【００４３】
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）トランスミッション３の速度段が２速以下、かつトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつポンプ負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上であるか否か、すなわち速度制限条件が成立するか否かにより掘削動作中であるか否かを判定し、掘削動作時におけるＥモードのエンジン最高回転速度ＮＥをＰモードのエンジン最高回転速度ＮＰよりも低速側に制限するようにした。これにより掘削作業時の走行駆動力の増加を抑えることができ、バケット１１２の持ち上げが容易になり、作業性を高めることができる。
（２）速度制限条件が非成立の走行動作時におけるＥモードのエンジン最高回転速度ＮＥ’をＰモードのエンジン最高回転速度ＮＰ’よりも低速側に制限するようにした。これによりＥモード時の最高車速が低速側に抑えられ、車速制限した走行が可能である。
（３）Ｅモード時におけるシフトアップ許可の設定車速ＶｅをＰモード時におけるシフトアップ許可の設定車速Ｖｐよりも低く設定するので、Ｅモード時にはＰモード時よりも早いタイミングでシフトアップが可能であり、滑らかな走行が可能である。
（４）作業モードと走行モードを単一のモード切替スイッチ１９により選択するので、スイッチの構成が容易であり、スイッチ操作も煩雑とならずに済む。また、燃費低減重視または軽負荷作業時にはＥモードを、作業量重視または重掘削作業時にはＰモードを選択することにより、作業時および走行時ともオペレータのイメージに合致した車両の動きとすることができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態では、コントローラ１０での処理により、トランスミッション３の速度段が２速以下、かつトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつポンプ負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上のときに速度制限条件が成立と判定したが、少なくともトルコン速度比ｅが所定値ｅａ以下、かつポンプ負荷圧Ｐが所定値ＰＢ以上のときに速度制限条件が成立と判定したのでもよく、判定手段は上述したものに限らない。速度制限条件の成立時に、Ｅモードのエンジン最高回転速度をＰモードのエンジン最高回転速度よりも低速側に制限するのであれば、エンジン回転速度制限手段としてのコントローラ１０およびエンジン制御部２２の構成はいかなるものでもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、速度制限条件の非成立時に、エンジン制御部２２に制御信号を出力することによりＥモードのエンジン最高回転速度ＮＥ’をＰモードのエンジン最高回転速度ＮＰ’よりも低速側に制限するようにしたが、Ｅモードの最高車速をＰモードの最高車速よりも低速側に制限するのであれば、車速制限手段の構成はいかなるものでもよい。掘削時および走行時とも、Ｐモード時にエンジン最高回転速度を制限しないようにしてもよい。モード切替スイッチ１９によりＰモードとＥモードを選択するようにしたが、選択手段はこれに限らない。回転速度検出器１４，１５によりトルコン速度比ｅを検出したが、速度比検出手段の構成はこれに限らない。圧力検出器１６によりポンプ負荷圧Ｐを検出したが、負荷圧検出手段の構成はこれに限らない。アクセルペダル１１の操作量に応じてエンジン回転速度を制御するのであれば、回転速度制御手段の構成はいかなるものでもよい。
【００４６】
エンジン１の回転をトルコン２，トランスミッション３，プロペラシャフト４，アクスル５を介してタイヤ１１３，１２３に伝達するようにしたが、走行駆動装置の構成はいかなるものでもよい。トルコン速度比ｅに応じてトランスミッション３の速度段を変更するのであれば、変速手段の構成はいかなるものでもよい。車速検出器１３により車速を検出したが、車速検出手段の構成はいかなるもでもよい。変速制御手段としてのコントローラ１０での処理により、Ｅモード時に車速がＶｅ（第１の所定値）以上であることを条件としてシフトアップを許可し、Ｐモード時に車速がＶｐ（第２の所定値）以上であることを条件としてシフトアップを許可するようにしたが、このシフトアップの条件を省略してもよい。
【００４７】
以上では、本発明をホイールローダに適用する例について説明したが、他の作業車両にも本発明は同様に適用可能である。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制御装置に限定されない。
【符号の説明】
【００４８】
１ エンジン
２ トルクコンバータ
３ トランスミッション
７ 油圧ポンプ
１０ コントローラ
１１ アクセルペダル
１３ 車速検出器
１４，１５ 回転速度検出器
１６ 負荷圧検出器
１９ モード切替スイッチ
２１ ソレノイド制御部
２２ エンジン制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダルの操作量に応じて原動機の回転速度を制御する回転速度制御手段と、
前記原動機により駆動され、走行駆動力に応じた反力が作用する作業用アクチュエータに対し駆動圧を供給する油圧ポンプと、
前記原動機の回転をトルクコンバータを介して車輪に伝達する走行駆動装置と、
前記トルクコンバータの入力軸と出力軸の速度比を検出する速度比検出手段と、
前記油圧ポンプの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、
パワーモードまたはエコノミーモードを選択する選択手段と、
前記速度比検出手段により検出された速度比が所定値以下、かつ、前記負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上である速度制限条件の成否を判定する判定手段と、
前記判定手段により速度制限条件が成立と判定されたときは、前記エコノミーモード選択時の前記原動機の最高回転速度を前記パワーモード選択時の前記原動機の最高回転速度よりも低速側に制限するエンジン回転速度制限手段と、
前記判定手段により速度制限条件が非成立と判定されたときは、前記エコノミーモード選択時の最高車速を前記パワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限する車速制限手段とを備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
前記速度比検出手段により検出された速度比に応じてトランスミッションの速度段を変更する変速手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速が所定値以上であることを条件として前記変速手段によるシフトアップを許可する変速制御手段とを備え、
前記変速制御手段は、
前記エコノミーモード選択時に前記判定手段により速度制限条件が非成立と判定されると、検出された車速が第１の所定値以上であることを条件としてシフトアップを許可し、前記パワーモード選択時に前記判定手段により速度制限条件が非成立と判定されると、検出された車速が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上であることを条件としてシフトアップを許可することを特徴とする作業車両の制御装置。
【請求項１】
アクセルペダルの操作量に応じて原動機の回転速度を制御する回転速度制御手段と、
前記原動機により駆動され、走行駆動力に応じた反力が作用する作業用アクチュエータに対し駆動圧を供給する油圧ポンプと、
前記原動機の回転をトルクコンバータを介して車輪に伝達する走行駆動装置と、
前記トルクコンバータの入力軸と出力軸の速度比を検出する速度比検出手段と、
前記油圧ポンプの負荷圧を検出する負荷圧検出手段と、
パワーモードまたはエコノミーモードを選択する選択手段と、
前記速度比検出手段により検出された速度比が所定値以下、かつ、前記負荷圧検出手段により検出された負荷圧が所定値以上である速度制限条件の成否を判定する判定手段と、
前記判定手段により速度制限条件が成立と判定されたときは、前記エコノミーモード選択時の前記原動機の最高回転速度を前記パワーモード選択時の前記原動機の最高回転速度よりも低速側に制限するエンジン回転速度制限手段と、
前記判定手段により速度制限条件が非成立と判定されたときは、前記エコノミーモード選択時の最高車速を前記パワーモード選択時の最高車速よりも低速側に制限する車速制限手段とを備えることを特徴とする作業車両の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業車両の制御装置において、
前記速度比検出手段により検出された速度比に応じてトランスミッションの速度段を変更する変速手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記車速検出手段により検出された車速が所定値以上であることを条件として前記変速手段によるシフトアップを許可する変速制御手段とを備え、
前記変速制御手段は、
前記エコノミーモード選択時に前記判定手段により速度制限条件が非成立と判定されると、検出された車速が第１の所定値以上であることを条件としてシフトアップを許可し、前記パワーモード選択時に前記判定手段により速度制限条件が非成立と判定されると、検出された車速が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上であることを条件としてシフトアップを許可することを特徴とする作業車両の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
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【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１８９６（Ｐ２０１１−１８９６Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６１９８（Ｐ２００９−１４６１９８）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００３２４１）ＴＣＭ株式会社 (319)
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００３２４１）ＴＣＭ株式会社 (319)
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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