JP2001004017A

JP2001004017A - 作業車両の変速制御装置

Info

Publication number: JP2001004017A
Application number: JP17168099A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tanaka; 哲田中; Hiroharu Uematsu; 弘治植松
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2001-01-09
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: JP4265708B2

Abstract

(57)【要約】【課題】平坦路から登坂路への進入時のような、急激
な車速低下を伴うパワーオンシフトダウン時に、オペレ
ータによる手動変速操作を必要としない操作性のよい、
また変速ショックの小さい作業車両の変速制御装置を提
供する。【解決手段】自動変速機能を有するトランスミッショ
ンコントローラを備えた作業車両の変速制御装置におい
て、トランスミッションコントローラは、変速前クラッ
チの油圧をゼロ値にする指令を変速開始時に、変速後ク
ラッチの油圧を立ち上げる指令を入力軸換算相対速度の
絶対値が所定の小さい速度閾値より小さいときに電磁比
例制御弁にそれぞれ出力して変速する。また、トランス
ミッションコントローラは、変速開始時の車両減速度を
求め、その値に応じて途中の速度段を経ず目的の速度段
に変速する構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、作業車両の変速制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業車両としてのダンプトラックは、重
負荷を積載し、発進、停止、登坂及び降坂を繰り返すた
め多段の変速段をもつトランスミッションが使用され、
多段であるためオペレータの操作性を考慮して自動変速
制御装置を有している。トランスミッションの内部には
複数の油圧式のクラッチが設けられていて、それぞれの
クラッチへの油圧を入り切りし、油圧がかけられている
クラッチとかけられていないクラッチの組み合わせで速
度段が設定されている。アクセルペダル操作量と速度段
毎の変速開始判断基準となるトランスミッション出力軸
回転速度の閾値との関係は予め変速線図に記憶されてい
て、変速が決定されるとトランスミッションコントロー
ラが対応する速度段のクラッチの油圧を制御する電磁比
例制御弁に所定の指令を出力して変速する。以上説明し
た作業車両の自動変速制御装置によると、アクセルペダ
ルを踏んだ状態でも（以降、アクセルペダルを踏んだ状
態での変速をパワーオンシフトと呼ぶ）、車両が平地か
ら勾配の大きい登り路面への進入時に変速するとき等の
場合は、牽引力の不足により車速が急激に小さくなり、
走行可能な速度段に至るまで１段ずつ変速するのでは車
速の低下に変速が間にあわないことがある。即ち、１回
の変速に例えば０．５〜１秒の変速所要時間を必要とす
るので、勾配が大きくて車速の低下が大きいときに、必
要牽引力に適した速度段に切り換わるまで時間がかか
り、その間に必要以上に車速の低下する場合がある。こ
のような場合、例えば前進の２速(以降、Ｆ２と呼ぶ、
例えば前進の１速はＦ１と呼ぶ)で走行可能な勾配であ
っても、一旦Ｆ１までシフトダウンした後、再びＦ２に
シフトアップするといった一種のハンチングが生じると
共に、変速時のショックも大きくなる傾向がある。また
短時間の間に連続して行われる数回の変速は、オペレー
タに不快感と疲労感を与えることになる。そこで登坂路
進入時には、オペレータが手動でシフトレバーを操作す
ることで目的の速度段に途中の速度段を経ないで変速す
る機構が過去に採用された実例がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダンプ
トラックのような決められたコースを走る作業車両にお
いては、作業車両がコースの決まった場所に来ると、上
記のようなオペレータによる手動変速操作が毎回必要と
なり、オペレータに多大の負担を与えるという問題があ
る。

【０００４】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、平坦路から登坂路への進入時のような、
急激な車速低下を伴なうパワーオンシフトダウン時に、
オペレータによる手動変速操作を必要としない操作性の
よい、また変速ショックの小さい作業車両の変速制御装
置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１発明は、複数の油圧クラッチ
の係合と離脱、及び複数ギアの組み合わせにより速度段
に応じて変速するトランスミッションと、オペレータの
アクセルペダル操作量を検出するアクセルペダル操作量
検出器と、トランスミッションの出力軸回転速度を検出
するトランスミッション出力軸回転速度検出器と、トラ
ンスミッションの速度段に応じて各油圧クラッチに所定
の油圧を供給する電磁比例制御弁と、アクセルペダル操
作量とトランスミッション出力軸回転速度とに基づいて
設定されている変速線図に基づいて変速後速度段を決定
し、決定した変速後速度段に対応するクラッチ油圧の指
令信号を電磁比例制御弁に出力して変速するトランスミ
ッションコントローラとを備えた作業車両の変速制御装
置において、トランスミッションの入力軸回転速度を検
出するトランスミッション入力軸回転速度検出器を付設
し、トランスミッションコントローラは、アクセルペダ
ルが踏まれている状態で低速の速度段へ変速するとき
は、変速前速度段に対応する変速前クラッチの油圧をゼ
ロ値にする指令を変速開始時に電磁比例制御弁に出力
し、変速後速度段に対応する変速後クラッチの油圧を立
ち上げる指令をトランスミッション入力軸回転速度から
トランスミッション出力軸回転速度の変速後速度段にお
ける入力軸換算回転速度を差し引いた入力軸換算相対速
度の絶対値が所定の小さい速度閾値より小さいときに電
磁比例制御弁に出力して変速する構成としている。

【０００６】第１発明に記載の発明によると、変速開始
が決定されたとき、変速前クラッチの油圧をゼロ値に設
定し、トランスミッションの速度段を設定する全てのク
ラッチが係合していない状態にする。登坂路へ進入する
ときのシフトダウン時は、車速即ちトランスミッション
出力軸回転速度が低下する。また、このときオペレータ
はアクセルペダルを踏んでいるのでエンジン出力回転速
度即ちトランスミッション入力軸回転速度は増加してゆ
く。そして入力軸換算相対速度が負から正に変化すると
きに、即ちクラッチの相対回転速度がゼロ値に近い所定
の閾値以内に入ったときに変速後速度段に対応する変速
後クラッチのクラッチ油圧を立ち上げる。これにより、
クラッチの相対回転速度が小さいときにクラッチが係合
するので、エンジンブレーキ等の影響を受けない変速シ
ョックの小さい変速制御装置を得ることができる。

【０００７】第２発明は、第１発明に基づいて、トラン
スミッションコントローラは、現在の速度段から途中の
速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速を可能
にし、トランスミッション出力軸回転速度に基づいて演
算した車両加速度が所定の加速度閾値よりも小さいとき
に段飛び変速し、加速度閾値以上のときには通常通り１
段ずつ変速する構成としている。

【０００８】第２発明に記載の発明によると、変速開始
が決定されたとき、変速開始時のトランスミッション出
力軸回転速度を時間的に微分して車両加速度を演算し、
演算した車両加速度が所定の加速度閾値より小さいか否
かを判断して段飛び変速するか否かを決定する。車速の
時間的変化を速度段の決定に反映でき、車速の時間的変
化が大きいときは段飛び変速で変速する。これにより、
変速回数が低減してオペレータが不快と感じることのな
い変速制御装置を得ることができる。また、オペレータ
が手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなくな
り、操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。

【０００９】第３発明は、第１発明に基づいて、車両の
重量を検出する車両重量検出器又は車両の進行方向の加
速度を検出する加速度検出器を付設し、アクセルペダル
操作量に基づいてエンジン出力トルクを演算し、演算し
たエンジン出力トルクをトランスミッションコントロー
ラに出力するエンジンコントローラを備え、トランスミ
ッションコントローラは、現在の速度段から途中の速度
段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速を可能に
し、入力したエンジン出力トルクと、トランスミッショ
ン出力軸回転速度に基づいて演算した車両加速度と、車
両重量検出器で検出した車両重量又は加速度検出器で検
出した車両加速度とにより演算される必要牽引力に基づ
いて変速後速度段を決定し、決定した変速後速度段が現
在の速度段と隣合っていないときは段飛び変速し、隣合
っているときは１段ずつ変速する構成としている。

【００１０】第３発明に記載の発明によると、車両重量
検出器で検出した車両重量又は車両の進行方向の加速度
を検出する加速度検出器で検出した車両加速度と、エン
ジン出力トルク演算部で演算したエンジン出力トルクに
基づく車両推進力と、コントローラで演算した車両進行
方向加速度とに基づいて一定車速走行に必要とする必要
牽引力を演算する。演算した必要牽引力とコントローラ
が予め記憶している車速−牽引力曲線とにより走行可能
速度段を決定する。決定した速度段が現在の速度段と隣
合っていないときに、途中の変速段を経ず段飛びで変速
する。これにより、変速回数が減少でき、オペレータが
手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなくな
り、操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。
また、車両推進力及び車両加速度のように時間的に変化
する状態量と積み荷状態を判断できる車両重量とが次の
速度段の決定にきめ細かく反映されるのでオペレータの
操作感覚に合った変速制御装置を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態を図
面を参照して説明する。図１に第１実施形態のハード構
成ブロック図を示す。エンジン１１の出力軸２３には、
クラッチ油圧の入り切りにより複数の図示しないクラッ
チを連結または開放して速度段を選ぶトランスミッショ
ン１２がトルクコンバータ１３を介して装着されてい
る。トランスミッション１２の出力軸には、駆動輪であ
る後輪２２がトランスミッション以降の減速機（図示せ
ず）を介して装着されている。トランスミッション１２
の所定の箇所には各速度段を選ぶ前記複数のクラッチに
所定の油圧をそれぞれ供給する複数の電磁比例制御弁１
６（以下、各クラッチ毎の電磁比例制御弁を総称して電
磁弁１６と呼ぶ）が取着されている。オペレータの足元
には、オペレータが操作するアクセルペダル２０が設け
られている。

【００１２】検出器としては、トランスミッション出力
軸回転速度Ｎｏ（以下、出力速度Ｎｏと呼ぶ）を計測す
るトランスミッション出力軸回転速度検出器１８がトラ
ンスミッション出力軸の周囲近傍に取着されている。ま
た、トランスミッション入力軸回転速度Ｎｉ（以下、入
力速度Ｎｉと呼ぶ）を計測するトランスミッション入力
軸回転速度検出器１７がトランスミッション入力軸の周
囲近傍に取着されている。アクセルペダル２０の下方に
はアクセルペダル操作量Ａｃを検出するアクセルペダル
操作量検出器２１が設けられている。

【００１３】トランスミッションコントローラ４０には
入力速度Ｎｉ、出力速度Ｎｏ及びアクセルペダル操作量
検出器２１からのアクセルペダル操作量Ａｃが入力され
ていて、トランスミッションコントローラ４０はクラッ
チ油圧を制御する電磁弁信号Ｓｐを電磁弁１６に出力し
ている。

【００１４】機械式噴射量設定装置６３はアクセルペダ
ル操作量Ａｃの機械信号に基づいてエンジン１１の燃料
噴射装置１９へ出力する燃料噴射量指令信号Ｆｉを決定
して、燃料噴射装置１９へ指令する。

【００１５】図２に、本実施形態のトランスミッション
コントローラ４０の制御フローチャートを示す。なお、
図２における説明では各処理ステップ番号にＳを付して
表す。まず、Ｓ１で、アクセルぺダル操作量に基づきア
クセルペダルが踏まれているか否かを判断する。踏まれ
ていないときは、Ｓ１４でシフトアップ又はシフトダウ
ンするか否かを判断して実行し、Ｓ１に戻る。Ｓ１４に
て実行されるシフトダウン又はシフトアップは一段ずつ
変速する通常変速方法による変速である。Ｓ１でアクセ
ルペダルが踏まれていると判断されたときは、次に、出
力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいか
否かを判断する（Ｓ２）。ここで、通常変速開始速度閾
値Ｎｔは、速度段毎の変速開始判断基準となるトランス
ミッション出力軸回転速度の閾値で予め変速線図に記憶
されている。出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔ
以上のときは、シフトアップするか否かを判断して実行
するＳ１３を介してＳ２に戻る。なお、Ｓ１３にて実行
されるシフトアップは一段ずつ変速する通常変速方法に
よる変速である。通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さ
いときは、現在の速度段がＦ３以上か否かを判断する
（Ｓ３）。現在の速度段がＦ２も含めた低速速度段のと
きには、変速方法として、１段ずつ低速速度段へ変速す
る通常変速と決定し、Ｓ８で変速開始する。

【００１６】現在の速度段がＦ３以上のとき、即ちＦ３
も含めた高速速度段のときは、車両加速度ａが所定の加
速度閾値ａＳよりも小さいか否かを判断する（Ｓ４）。
ここで、車両加速度ａは出力速度Ｎｏを時間的に微分し
て演算する。また、加速度ａが負の値をもつときは、車
両が減速していることを表わす。加速度閾値ａＳは空荷
時の車両重量と、エンジンの出力する最大トルクと、現
在の速度段の減速比と、現在の速度段より低速の速度段
の減速比とに基づいて演算される値であり、それぞれの
速度段に応じた加速度閾値ａＳが予め演算され、コント
ローラ４０に記憶されている。ここで、コントローラ４
０に予め記憶されている加速度閾値ａＳの演算方法を説
明する。エンジン出力軸からタイヤまでの総減速比を、
現在の速度段ではρ０、現在の速度段より一段低速の速
度段ではρ１とそれぞれ仮定すると、勾配値θの走行路
を登坂しているときの車両の運動方程式は式（１）と式
（２）で示せる。Ｍｋ×ａ０＝Ｔ×ρ０／ｒ−Ｍｋ×ｇ×ｓｉｎθ…………（１）Ｍｋ×ａ１＝Ｔ×ρ１／ｒ−Ｍｋ×ｇ×ｓｉｎθ…………（２）ここで、Ｍｋ：空車時の車両重量を重力加速度ｇで除した値ａ０：現在の速度段のときの車両加速度ａ１：現在の速度段より一段低速の速度段のときの車両
加速度Ｔ：エンジン出力最大トルクｒ：車両のタイヤ半径ｇ：重力加速度今、一段低速の速度段のとき、加速度が正の値をもつ走
行可能状態と仮定すると、式（２）が正であるので式
（３）が成立する。Ｍｋ×ｇ×ｓｉｎθ≦Ｔ×ρ１／ｒ…………（３）式（３）と式（１）とにより式（４）が導出される。ａ０≧Ｔ×（ρ０−ρ１）／（Ｍｋ×ｒ）≡ａＸ…………（４）式（４）の中の数式「Ｔ×（ρ０−ρ１）／（Ｍｋ×
ｒ）」で演算される値が一段低速の速度段にシフトダウ
ンするか、又は二段低速の速度段にシフトダウンするか
を判断する閾値となる。この閾値を一段変速閾値ａＸと
呼び、現在の車両加速度ａ０が一段変速閾値ａＸ以上の
ときには、現在の速度段より一段低速の速度段に変速す
る。また、現在の車両加速度ａ０が一段変速閾値ａＸよ
りも小さいときには、現在の速度段より二段低速の速度
段に変速する。一段低速の速度段の減速比ρ１は現在の
速度段の減速比ρ０より大きい値をもつので一段変速閾
値ａＸは負の値をもつ閾値である。車両加速度が負の値
でその絶対値が大きい程、車両の減速具合は急激である
ことを表わす。なお、変速後速度段が２段低速の速度段
か１段低速の速度段かの判断のための一段変速閾値ａＸ
は空車時の車両重量に基づいて演算している。この空車
時の車両重量に基づいて演算された一段変速閾値ａＸに
より、一段低速の速度段では牽引力が不足と判断されれ
ば、積載時の車両重量のときは、必ず一段低速の速度段
では牽引力が不足であることが判断できるので、空車時
の車両重量を利用した式（４）による閾値の演算方法は
あらゆる積載状況に対応できる簡便で確実な方法であ
る。車両加速度ａが加速度閾値ａＳ以上のときは、通常
変速と決定し、Ｓ８で変速開始する。車両加速度ａが加
速度閾値ａＳよりも小さいときは、段飛び変速と決定
し、出力速度Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄより小
さいか否かを判断する（Ｓ５）。ここで、段飛び変速開
始速度閾値Ｎｄは変速時のエンジンのオーバランを防止
するための閾値であり、通常変速開始速度閾値Ｎｔより
も小さい値が予めコントローラ４０に記憶されている。

【００１７】Ｓ４にて、車両加速度ａが加速度閾値ａＳ
よりも小さいと判断されて段飛び変速と決定されても、
出力速度Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄ以上のとき
は、現在の速度段を保持したままＳ４に戻り、車両加速
度ａが加速度閾値ａＳよりも小さいか否かの判断を続行
し、出力速度Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄよりも
小さくなってからＳ８で変速開始する。変速を開始する
時刻を図３に示すように、時間ｔのゼロと設定する。ま
ず、変速前に係合している変速前クラッチのクラッチ油
圧Ｐｎをゼロ値にする（Ｓ９）。次に、数式「Ｎｒ＝Ｎ
ｉ−ρ×Ｎｏ」で表わす入力軸換算相対速度Ｎｒが正か
否かを判断する（Ｓ１０）。ここで、ρは変速後速度段
の減速比とし、コントローラ４０にデータとして記憶さ
れている。入力軸換算相対速度Ｎｒがゼロ値より小さい
ときは、入力軸換算相対速度Ｎｒが正になるまでＳ１０
で待機する。入力軸換算相対速度Ｎｒが図３に示す相対
速度零時刻Ｔｓで負から正になったとき、変速後の新し
い速度段に対応する変速後クラッチのクラッチ油圧Ｐａ
を所定の最大油圧Ｐｍに向かって漸増させる（Ｓ１
１）。

【００１８】本実施形態によれば、出力回転が所定の通
常変速開始速度閾値より小さいときで、出力回転を時間
的に微分して演算した加速度が所定の加速度以上のとき
は、通常変速と決定し、現在の速度段から１段低速の速
度段へシフトダウンする。また、演算した加速度が所定
の加速度より小さいときでも、出力回転が所定の段飛び
変速開始速度閾値以上のときは現在の速度段を保持す
る。演算した加速度が所定の加速度より小さく、かつ出
力回転が所定の段飛び変速開始速度閾値よりも小さいと
きに段飛び変速と決定し、現在の速度段から２段以上低
速の速度段へ段飛びでシフトダウンする。これにより、
車速が急速に低下しているときでも、従来のようにオペ
レータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要が
なく、段飛びで低速の速度段へ変速して変速回数を減少
できるので、操作性の優れた変速制御装置を得ることが
できる。また、通常変速又は段飛び変速に拘らず、変速
開始時に変速前クラッチの油圧をゼロ値に設定して、全
てのクラッチの油圧がゼロ値になった状態で車速が低下
する。車速の低下に伴って入力軸換算相対速度Ｎｒが負
から大きくなってゼロ値を横切ったとき、即ちクラッチ
の相対速度がゼロ値になったときから変速後クラッチの
油圧を立ち上げる。これにより、クラッチの係合ショッ
クを低減でき、優れた乗り心地を得ることができる。

【００１９】なお、本実施形態では、車両の加速度をト
ランスミッション出力軸回転速度を時間的に微分して求
めていたが、車両の進行方向の加速度を検出する加速度
検出器により検出される加速度を利用しても差し支えな
い。また、変速後クラッチの油圧立ち上げ時期を入力軸
換算相対速度Ｎｒがゼロ値より大きいか否かで判断して
いるが、入力軸換算相対速度Ｎｒの絶対値がゼロ値に近
い所定の回転速度閾値より大きいか否かで判断しても差
し支えない。

【００２０】図４に第２実施形態のハード構成ブロック
図を示す。第１実施形態で説明した図１に示すハード構
成ブロック図と同一構成要素には同一符号を付して説明
は省略し、異なる部分についてのみ説明する。検出器と
して、作業車両を懸架する液圧、空気圧、又は液圧と空
気圧の組み合わせによる懸架装置の流体圧を計測して車
両重量Ｗを検出する車両重量検出器２４が懸架装置の所
定の位置に設けてあり、その重量検出信号Ｗはトランス
ミッションコントローラ４０に入力されている。コント
ローラとして、トランスミッションコントローラの他
に、エンジンコントローラを有する。エンジンコントロ
ーラ６０には、アクセルペダル操作量Ａｃに基づいてエ
ンジン出力トルクＴｏを演算するエンジン出力トルク演
算部６１を設け、エンジン出力トルク演算部６１は演算
したエンジン出力トルクＴｏをトランスミッションコン
トローラ４０に出力している。また、エンジンコントロ
ーラ６０はアクセルペダル操作量Ａｃに基づいて燃料噴
射量を演算する燃料噴射量演算部６２を有し、演算した
燃料噴射量指令Ｆｉを燃料噴射装置１９に出力してい
る。

【００２１】図５に、本実施形態のトランスミッション
コントローラ４０の制御フローチャートを示す。なお、
図５における説明では各処理ステップ番号にＳを付して
表す。まず、Ｓ２０で、アクセルぺダル操作量に基づき
アクセルペダルが踏まれているか否かを判断する。踏ま
れていないときは、Ｓ３５でシフトアップ又はシフトダ
ウンするか否かを判断して実行し、Ｓ２０に戻る。Ｓ３
５にて実行されるシフトダウン又はシフトアップは一段
ずつ変速する通常変速方法による変速である。２０でア
クセルペダルが踏まれていると判断されるときは、次
に、出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小
さいか否かを判断する（Ｓ２１）。出力速度Ｎｏが通常
変速開始速度閾値Ｎｔ以上のときは、Ｓ３４でのシフト
アップをするか否かの判断と実行を経てＳ２１に戻り、
出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さい
か否かの判断を続行する。なお、Ｓ３４にて実行される
シフトアップは一段ずつ変速する通常変速方法による変
速である。通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいとき
は、現在の速度段がＦ３速以上（Ｆ３速を含めた高速速
度段）か否かを判断する（Ｓ２２）。Ｆ２も含めた低速
速度段のときは、変速方法として、通常変速と決定し、
Ｓ２９で変速開始する。Ｆ３以上のときは、一定車速で
走行するために必要な推進力の必要牽引力Ｆｎを演算す
る（Ｓ２３）。必要牽引力Ｆｎの演算手順を次に説明す
る。θの勾配値をもつ走行路を登坂しているときの作業
車両の運動方程式は式（５）で示せる。Ｆ−Ｗ×ｓｉｎθ＝ｍ×ａ…………（５）ここで、Ｆ：車両の推進力Ｗ：車両重量ｍ：Ｗを重力加速度ｇで除した値ａ：車両進行方向加速度推進力Ｆから加速力（ｍ×ａ）を差し引いた値の必要牽
引力Ｆｎは式（６）で表わせる。Ｆｎ＝Ｆ−（ｍ×ａ）＝Ｗ×ｓｉｎθ…………（６）ここで、Ｆ：エンジン出力トルクＴｏに基づいて演算した車両の
推進力Ｗ：車両重量検出器２４で検出した車両重量ｍ：車両質量を表し、車両重量Ｗを重力加速度ｇで除し
た値ａ：出力回転Ｎｏに基づいて演算した車両進行方向加速
度のようにすでに検出されている値により必要牽引力Ｆｎ
を演算できる。

【００２２】ここで、図６に車速Ｖと必要牽引力Ｆｎの
関係を示す。このＶ−Ｆｎ曲線はエンジンの出力トルク
性能曲線と速度段毎の減速比とから予め演算されてコン
トローラ４０に記憶されている。必要牽引力Ｆｎが、例
えばＦｎＳのときはＦ５で走行可能であり、ＦｎＬのと
きはＦ３で走行可能である。演算した必要牽引力Ｆｎが
例えばＦｎＬであれば、走行可能速度段はＦ３と決定さ
れる（Ｓ２４）。次にＳ２５で段飛び変速か否かが判断
され、現在の速度段がＦ５であれば、Ｓ２５にて段飛び
変速と判断され、Ｓ２６にて、出力回転Ｎｏが段飛び変
速開始速度閾値Ｎｄより小さいか否かを判断し、小さい
ときは、段飛び変速と決定し、Ｓ２９で変速開始する。
出力回転Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄ以上のとき
は、現在の速度段を保持してＳ２３に戻り必要牽引力Ｆ
ｎの演算を続ける。Ｓ２５で隣合った速度段への変速と
判断されると、１段ずつ変速する通常変速と決定し、Ｓ
２９で変速開始する。Ｓ２９で変速開始した後の制御フ
ローのＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３２は第１実施形態の図２で
説明した制御フローのＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１と同一であ
るので説明を省略する。

【００２３】本実施形態によれば、車両重量検出器で検
出した車両重量Ｗと、エンジン出力トルク演算部で演算
したエンジン出力トルクＴｏと、コントローラで演算し
た車両進行方向加速度ａとに基づいて一定車速走行に必
要とする必要牽引力Ｆｎを演算する。演算した必要牽引
力Ｆｎと車速−牽引力曲線とにより走行可能速度段を決
定して、決定した速度段が現在の速度段と隣合っていな
いとき途中の変速段を経ず段飛びで変速する。これによ
り、変速回数が減少するので第１実施形態と同様にオペ
レータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要が
なくなり、操作性の優れた変速制御装置を得ることがで
きる。また、車両推進力及び車両加速度のように時間的
に変化する状態量と、積み荷状態を判断できる車両重量
とが次の速度段の決定にきめ細かく反映されるのでオペ
レータの操作感覚に合った変速制御装置を得ることがで
きる。

【００２４】図７に第３実施形態のハード構成ブロック
図を示す。第２実施形態で説明した図４に示すハード構
成ブロック図と同一構成要素には同一符号を付して説明
は省略し、異なる部分についてのみ説明する。検出器と
して、図４の車両重量検出器２４を取り外し、車両の進
行方向の加速度を検出する加速度検出器２５を車両の所
定位置に装着し、検出した加速度αはコントローラ４０
に入力されている。

【００２５】本実施形態のトランスミッションコントロ
ーラ４０の制御フローチャートは第２実施形態の図５に
示す制御フローチャートと同一であるので図示を省略す
る。第２実施形態と異なる必要牽引力Ｆｎの演算方法の
みを説明する。式（５）よりＦ＝（ｍ×ａ）＋（Ｗ×ｓｉｎθ）＝ｍ×（ａ＋ｇ×ｓｉｎθ）＝ｍ×α…………………………………………（７）式（７）から導出できる車両質量ｍを式（６）に代入す
ると式（８）で必要牽引力Ｆｎが演算できる。Ｆｎ＝Ｆ×（１−ａ／α）…………………………………………（８）ここで、Ｆ：エンジン出力トルクＴｏに基づいて演算した車両の
推進力ａ：出力回転Ｎｏに基づいて演算した車両進行方向加速
度 α：加速度検出器２５により検出される加速度で、車両
進行方向の車両加速度と重量加速度とが加算された加速
度が検出される。即ち、車両が傾斜地にあるときは、傾
斜勾配θによる重量加速度ｇの車両進行方向の分力（ｇ
×ｓｉｎθ）と車両進行方向加速度とを加えた値が検出
される。以上により演算できる必要牽引力Ｆｎに基づい
て図５のＳ２４で走行可能速度段を決定する。後の制御
フローは第２実施形態で説明した制御フローと同一であ
るので、ここでは説明を省略する。

【００２６】本実施形態によれば、車両進行方向の加速
度を検出する加速度検出器により検出した加速度αと、
エンジン出力トルク演算部で演算したエンジン出力トル
クＴｏと、コントローラで演算した車両進行方向加速度
ａとに基づいて一定車速走行に必要とする必要牽引力Ｆ
ｎを演算する。演算した必要牽引力Ｆｎと車速−牽引力
曲線とにより変速開始と判断した時の走行可能速度段を
決定して、決定した速度段に途中の変速段を経ず段飛び
で変速する。これにより、第１実施形態と同様にオペレ
ータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がな
くなり、かつ変速回数が減少するので操作性の優れた変
速制御装置を得ることができる。また、車両推進力及び
車両加速度のように時間的に変化する状態量と、積み荷
状態を判断できる車両重量とが次の速度段の決定にきめ
細かく反映されるのでオペレータの操作感覚に合った変
速制御装置を得ることができる。

【００２７】以上、本発明によると、１段ずつ変速する
通常変速の他に、変速後速度段に途中の変速段を経ず変
速する段飛び変速を備え、変速後速度段が現在の速度段
と隣合っていないときには、変速後速度段に段飛びで変
速する。これにより、変速回数を低減でき、優れた乗り
心地を得ることができる。トランスミッション出力軸回
転速度を時間的に微分して求めた車両の加速度が所定の
加速度閾値より小さいときに段飛び変速と決定して変速
する。また、必要牽引力に基づいて走行可能速度段を決
定し、現在の速度段と走行可能速度段の間に１段以上の
速度段があるときには段飛び変速と決定して変速する。
これらにより、平地から勾配の大きい登坂路に進入して
車速の低下が急激な場合には、変速後速度段に途中の速
度段を経ず変速するので、変速回数を減少できると共
に、従来のようにオペレータが手動で段飛び変速ダウン
する必要がなくなり、操作性のよい産業車両の変速制御
装置を得ることができる。また、トランスミッション入
力軸回転速度からトランスミッション出力軸回転速度の
変速後速度段における入力軸換算回転速度を差し引いた
入力軸換算相対速度がゼロ値に近い所定の回転速度閾値
以内に入るときに変速後速度段に対応する変速後クラッ
チの油圧を立ち上げる指令を電磁比例制御弁に出力して
変速する。これにより、クラッチをショックなく係合で
きるので、オペレータが不快と感じることがなく、優れ
た乗り心地を得ることができる。さらに、減少した変速
回数と小さい変速ショックにより車両へのショックが少
なくなるため、作業車両の荷台からの荷こぼれを低減で
き、かつパワートレインの耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のハード構成ブロック図である。

【図２】第１実施形態の制御部のフローチャートであ
る。

【図３】変速前クラッチの油圧、変速後クラッチの油
圧、及び入力軸換算相対速度の関係の説明図である。

【図４】第２実施形態のハード構成ブロック図である。

【図５】第２実施形態の制御部のフローチャートであ
る。

【図６】車速と牽引力の関係の説明図である。

【図７】第３実施形態のハード構成ブロック図である。

【符号の説明】

１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３…ト
ルクコンバータ、１６…電磁比例制御弁、１７…トラン
スミッション入力軸回転速度検出器、１８…トランスミ
ッション出力軸回転速度検出器、１９…燃料噴射装置、
２０…アクセルペダル、２１…アクセルペダル操作量検
出器、２２…後輪、２３…エンジン出力軸、４０…トラ
ンスミッションコントローラ、６０…エンジンコントロ
ーラ、６１…エンジン出力トルク演算部、６２…燃料噴
射量演算部、Ｎｉ…トランスミッション入力軸回転速
度、Ｎｏ…トランスミッション出力軸回転速度、Ｓｐ…
電磁弁信号、Ａｃ…アクセルペダル操作量、ρ…変速後
変速段減速比、Ｔｏ…エンジン出力トルク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｈ 59:52

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の油圧クラッチの係合と離脱、及び
複数ギアの組み合わせにより速度段に応じて変速するト
ランスミッションと、オペレータのアクセルペダル操作量を検出するアクセル
ペダル操作量検出器と、トランスミッションの出力軸回転速度を検出するトラン
スミッション出力軸回転速度検出器と、トランスミッションの速度段に応じて各油圧クラッチに
所定の油圧を供給する電磁比例制御弁と、アクセルペダル操作量とトランスミッション出力軸回転
速度とに基づいて設定されている変速線図に基づいて変
速後速度段を決定し、決定した変速後速度段に対応する
クラッチ油圧の指令信号を電磁比例制御弁に出力して変
速するトランスミッションコントローラとを備えた作業
車両の変速制御装置において、トランスミッションの入力軸回転速度を検出するトラン
スミッション入力軸回転速度検出器を付設し、トランスミッションコントローラは、アクセルペダルが
踏まれている状態で低速の速度段へ変速するときは、変
速前速度段に対応する変速前クラッチの油圧をゼロ値に
する指令を変速開始時に電磁比例制御弁に出力し、変速
後速度段に対応する変速後クラッチの油圧を立ち上げる
指令をトランスミッション入力軸回転速度からトランス
ミッション出力軸回転速度の変速後速度段における入力
軸換算回転速度を差し引いた入力軸換算相対速度の絶対
値が所定の小さい速度閾値より小さいときに電磁比例制
御弁に出力して変速することを特徴とする作業車両の変
速制御装置。
【請求項２】請求項１記載の作業車両の変速制御装置
において、トランスミッションコントローラは、現在の速度段から
途中の速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速
を可能にし、トランスミッション出力軸回転速度に基づ
いて演算した車両加速度が所定の加速度閾値よりも小さ
いときに段飛び変速し、加速度閾値以上のときには１段
ずつ変速することを特徴とする作業車両の変速制御装
置。
【請求項３】請求項１記載の作業車両の変速制御装置
において、車両の重量を検出する車両重量検出器又は車両の進行方
向の加速度を検出する加速度検出器を付設し、アクセルペダル操作量に基づいてエンジン出力トルクを
演算し、演算したエンジン出力トルクをトランスミッシ
ョンコントローラに出力するエンジンコントローラを備
え、トランスミッションコントローラは、現在の速度段から
途中の速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速
を可能にし、入力したエンジン出力トルクと、トランス
ミッション出力軸回転速度に基づいて演算した車両加速
度と、車両重量検出器で検出した車両重量又は加速度検
出器で検出した車両加速度とにより演算される必要牽引
力に基づいて変速後速度段を決定し、決定した変速後速
度段が現在の速度段と隣合っていないときは段飛び変速
し、隣合っているときは１段ずつ変速することを特徴と
する作業車両の変速制御装置。