JP2005233420A - 静油圧式変速車両および静油圧式変速機のコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 パーシャル運転でもエンジンの出力を有効に活用できる静油圧式変速車両及び静油圧式変速機の制御用コントローラを提供すること。
【解決手段】静油圧式変速車両は、燃料調整手段６８の操作位置を検出する燃料調整位置検出手段６８１と、減速操作手段６９の操作量を検出する減速操作位置検出手段６９１と、静油圧式変速機７の容量を制御するコントローラ９とを備え、コントローラ９は、燃料調整位置検出手段６８１及び減速操作位置検出手段６９１による検出値に基づいて、燃料調整手段６８及び減速操作手段６９の操作状態を判定する操作状態判定手段と、燃料調整手段６８によるエンジン回転数を制限したときと、減速操作手段６９によるエンジン回転数を制限したときとで異なる容量制御指令を生成する容量制御指令生成手段とを備えている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、静油圧式変速車両および静油圧式変速機のコントローラに関する。

従来、エンジンの出力を静油圧式変速機により変換して走行する静油圧式変速車両がある。静油圧式変速機は、エンジンで駆動される可変容量ポンプと、可変容量ポンプの圧油を受けて回転する可変容量油圧モータとを備えている。そして、可変容量ポンプまたは可変容量油圧モータの斜板角度を変化させることにより、静油圧式変速機の容量を変更し、静油圧式変速機が吸収できるエンジン出力を変更したり、作業車両の車速を変更することができる。
また、上述の静油圧式変速車両には建設機械も含まれ、建設機械の中には、例えばブルドーザなどのように、減速ペダルを有し、走行中減速ペダルを踏むことによりエンジン回転数を低下させて一時的に車速を減速させることができるものがある。

このような従来の車両のシステム構成を図７に示す。エンジン１００の燃料噴射ポンプ１０１は、燃料噴射量を調節するための図示せぬガバナーレバーを有している。
このガバナーレバーは、プッシュプルケーブルおよびリンク機構を介して、燃料調整レバー１０２及び減速ペダル１０３と接続されている。
車両のオペレータは、燃料調整レバー１０２を操作することによりエンジン１００の回転数を所望の回転数に設走することができる。また、減速ペダル１０３を踏みこむことにより、エンジン回転数を、燃料調整レバー１０２で設定された回転数からさらに下げることができ、車両を一時的に減速させることができる。なお、燃料調整レバー１０２を動かすことにより減速ペダル１０３は一緒に回動するが、減速ペダル１０３を踏みこんでも燃料調整レバー１０２の位置は変化しない機構となっている（例えば特許文献１参照）。

減速ペダル１０３にはポテンショメータ１０４が設けられて、減速ペダル１０３の位置（回動量）を示す信号がコントローラ１０５に伝達されるとともに、エンジン１００にはエンジン回転センサ１０６が設けられ、エンジン回転数を示す信号もコントローラ１０５に伝達されるようになっている。
コントローラ１０５は、ポテンショメータ１０４及びエンジン回転センサ１０６からの信号に基づき、静油圧式変速機１０７の容量を制御している。

ここで、静油圧式変速機１０７の容量を制御するということは、より具体的には、静油圧式変速機１０７の可変容量ポンプや可変容量モータの斜板角度を制御することである。すなわち、静油圧式変速機１０７の容量を変化させるということは、エンジン発生トルクのうちの静油圧式変速機１０７により吸収され得るトルクを変化させるということであり、また、エンジン回転数に対する静油圧式変速機１０７の出力回転数の比（すなわち減速比）を変化させるということでもある。

図８は、図７に示した従来のシステムにおける静油圧式変速機の容量制御の一例を示す図である。
図８において、太い破線ＥＴは、エンジン５の回転数とトルクとの関係を示すエンジントルクカーブである。また、太い実線ＨＴは、燃料調整レバー１０２を最大位置とし、減速ペダル１０３を踏みこまない状態、すなわち、ガバナーレバーがプッシュプルケーブルにより最大位置まで移動し、エンジン１００が最大の回転数で回転し得る状態（以下、この状態を、「ハイアイドル」状態という）における、静油圧式変速機１０７により吸収可能なトルクの特性を示す吸収トルクカーブである。
吸収トルクカーブＨＴは、より詳しくは、エンジン回転センサ１０６によって検出されるエンジン１００の実際の回転数の変化（図８の横軸）に対して、静油圧式変速機１０７により吸収させるトルクをどのように変化させるかという特性を示すカーブである。

図８に示すように、ハイアイドル時においては、エンジントルクカーブＥＴと吸収トルクカーブＨＴとは定格点Ｐ０よりやや低い回転数領域で交わるようにされている。すなわち、エンジン定格回転数ＮＨ近傍で、エンジン１００により発生するトルクのすべてが静油圧式変速機１０７に吸収されるように設定されている。また、走行抵負荷が増大してエンジン回転数が低下すると、静油圧式変速機１０７に吸収されるトルクを速やかに減少きせて、エンジンストールを防止するようにされている。

このような特性により、車両はエンジン１００の回転数を定格回転数ＮＨ近傍に保ったまま、エンジン１００の発生トルクをフルに使って走行することができる。すなわち、前述のブルドーザの例で言えば、エンジン出力を有効に使って運土作業などを力強くかつ高速に行うことができる。

このような作業車両の一例であるブルドーザが土工作業として土を押す運土を行う場合には、オペレ一夕は燃料調整レバー１０２を操作してエンジン１００の回転数をハイアイドルに設定する。エンジン１００は図８に示すように、定格回転数ＮＨで回転し、定格トルクＴ０を発生する定格点Ｐ０で運転される。
静油圧式変速機１０７は定格トルクＴ０を吸収できるように吸収可能トルクがエンジン発生トルクを上回る値のＴＫ０となるようにコントローラ１０５が制御を行う。具体的には、可変容量ポンプの容量を最大容量Ｑ０にする。

ブルドーザに対する土の負荷が大きくなりエンジン１００の回転数がハイアイドル回転数ＮＨより下がってくると、コントローラ１０５はエンジン回転センサ１０６の回転数信号が下がるので、それに対応して可変容量ポンプの容量を、図８の線Ｃのようにエンジン回転数が下がるのに応じて低下させる制御を行い、エンジン１００のエンジンストールを防止している。
コントローラ１０５は、このようにエンジン回転数が定格回転数ＮＨより下がると静油圧式変速機１０７の容量を低下させる制御を行っている。容量が低下すると負荷が減少し、エンジン回転数は上昇するので、結局静油圧式変速機１０７は、その吸収トルクがエンジン発生トルクを上回らない最大限の容量を維持することとなる。
オペレ一夕が土工板を操作するなどして負荷が軽くなるとエンジン回転数はさらに上昇するので、コントローラ１０５は、可変容量ポンプの容量を元の最大容量Ｑ０に戻す。従って、ブルドーザは常にエンジン１００の出力を有効に作業に使うことができる。

ブルドーザの速度を低下させる場合は減速ペダル１０３を踏む。すると減速ペダル１０３の踏み量に応じてガバナーレバーが移動してエンジン１００の回転数は下がり、例えば図８の定格回転数ＮＨからデクセル回転数ＮＤまで下がる。
この場合、静油圧式変速機１０７の容量をそのままにしておくと車速が下がらないので、車速を下げるために、ポテンショメータ１０４からの信号により、コントローラ１０５は、可変容量ポンプの容量を所定の容量ＱＤとして吸収可能トルクをＴＫＤに下げる。

このことを、図８を用いて再度説明すると、上述の車両を一時的に減速させるために減速ペダル１０３を踏みこむと、踏みこみ量に応じてガバナーレバーが動いて燃料噴射量が制限されるので、エンジン回転数は低下し、エンジントルクカーブは見かけ上、ＥＴ１、ＥＴ２…のように変化する。
また、このときコントローラ１０５は、ポテンショメータ１０４により得られる減速ペダル１０３の踏みこみ量に基づき、図８に示す静油圧式変速機１０７の吸収トルクカーブをＨＴ１、ＨＴ２…のように変化させる御御を行う。
図８に示すように、減速ペダル１０３踏み込み時の静油圧式変速機１０７の容量制御パターンは、減速ペダル１０３の踏み込み量が大きくなるにしたがって静油圧式変速機１０７による吸収トルクを減少させる特性とされている。したがって、減速ペダル１０３の踏み込み量に応じて車速を減少させることができる。

特開２００２−２３５５６４号公報（第５〜６図、図１〜３）

ところで、前述のブルドーザに代表される建設機械などの車両においては、作業中の騒音の低下、燃料消費量の低減の要求が強くなり、燃料調整レバー１０２を操作してエンジン１００の回転数を絞ってパーシャル運転をさせて作業を行うことが多くなっており、例えばエンジン１００の回転数を図８のパーシャル回転数ＮＰまで下げて作業している。エンジン１００は、パーシャル回転数ＮＰでは、パーシャルトルクＴＰを発生することができる。

しかし、燃料調整レバー１０２を操作すると減速ペダル１０３も動くため、コントローラ１０５は、ポテンショメータ１０４による検出値に基づき、静油圧式変速機１０７により吸収されるトルクを減少させるような容量制御（図８参照）を行うこととなる。つまり、コントローラ１０５は、パーシャル運転によるポテンショメータ１０４による検出値に基くエンジン１００の目標回転数がＮＰまで下がるので、静油圧式変速機１０７の容量を低下させるよう吸収トルクカーブがＨＴ２となる制御を行い、その結果、静油圧式変速機１０７の吸収可能トルクがＴＫＰまで下がってしまうので、エンジン１００の出力トルクＴＰのすべてを吸収することができなくなってしまう。

静油圧式変速機１０７による吸収トルクがエンジン発生トルクを下回るということは、エンジントルクにまだ余裕があるにも関わらず、走行装置には少ないトルクしか伝達されないことを意味する。すなわち、この状態のパーシャル運転においては、エンジン性能をフルに活用することができず、作業効率が低下してしまうこととなる。

本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、パーシャル運転でもエンジンの出力を有効に活用できる静油圧式変速車両及び静油圧式変速機の制御用コントローラを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１発明に係る静油圧式変速車両は、
エンジン回転数を制限するための燃料調整手段と、エンジン回転数を低下させて車速を減ずるための減速操作手段とを備え、エンジンの出力を静油圧式変速機により変換して走行する静油圧式変速車両において、
前記燃料調整手段の操作位置を検出する燃料調整位置検出手段と、
前記減速操作手段の操作量を検出する減速操作位置検出手段と、
前記静油圧式変速機の容量を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記燃料調整位置検出手段及び前記減速操作位置検出手段による検出値に基づいて、前記燃料調整手段及び前記減速操作手段の操作状態を判定する操作状態判定手段と、
この操作状態判定手段により、前記燃料調整手段によるエンジン回転数を制限したときと、前記減速操作手段によるエンジン回転数を制限したときとで異なる容量制御指令を生成する容量制御指令生成手段とを備えていることを特徴とする。

第２発明に係る静油圧式変速車両は、第１発明において、
前記コントローラは、前記エンジンの発生トルクの全てが前記静油圧式変速機に吸収されるように、前記静油圧式変速機の容量の制御を行う第１容量制御パターン、及び、前記静油圧式変速機に吸収されるトルクが前記エンジンの発生トルク以下となるように前記静油圧式変速機の容量の制御を行う第２容量制御パターンとが記憶された容量制御パターン記憶手段を備え、
前記容量制御手段は、前記操作状態判定手段が燃料調整手段によりエンジン回転数が制限されたと判定すると、前記第１容量制御パターンに基づく容量制御を行い、前記操作状態判定手段が減速操作手段によりエンジン回転数が制限されたと判定すると、前記第２容量制御パターンに基づいて容量制御を行うことを特徴とする。

第３発明に係る静油圧式変速車両は、第１発明または第２発明において、
前記操作状態判定手段は、
前記燃料調整位置検出手段による検出値から得られる前記エンジンの目標回転数と、前記減速操作位置検出手段による検出値から得られる前記エンジンの目標回転数とを比較し、
両目標回転数が異なる場合、いずれか低い目標回転数の手段による操作であると判定することを特徴とする。

第４発明乃至第６発明に係る静油圧式変速機の容量制御用コントローラは、前述した静油圧式変速車両に係る各発明を、静油圧式変速機の容量制御用コントローラとして構成したものである。

本発明によれば、静油圧式変速機の容量制御パターンを、燃料調整手段によりエンジン回転数を制限したときと、前記減速換作手段によりエンジン回転数を制限したときとで異なるものとしために、燃料調整レバーを操作してエンジンをパーシャル運転させた状態でも、エンジン性能を有効に活用することができる。

また、前記燃料調整手段によりエンジン回転数を制限したときの静油圧式変速機の容量制御パターンを、エンジン発生トルクのすべてが前記静油圧式変速機により吸収されるようなものとしたので、燃料調整レバーを操作してエンジンをパーシャル運転させた状態で性能をフルに活用することができる。

以下、本発明に係る連続無段変速機搭載車両の実施形態について図面を参照して説明する。
〔１〕全体構成
図１には、本発明の実施形態に係るブルドーザ１が示されている。このブルドーザ１は、車両本体２と、土工板３と、履帯装置４とを備えて構成されている。
土工板３は、ブルドーザ１の前端部に配置され、盛土、整地作業を行う部分である。この土工板３は、フレーム３１を介して車両本体２と接続されており、シリンダ３２の伸縮によって上下する。
履帯装置４は、車両本体２の下方両側に配置され、走行装置として機能する部分であり、トラックフレーム４１、駆動輪４２、アイドラ４３、及びクローラ４４を備えている。

トラックフレーム４１は、車両本体２にそって延びる鋼製体として構成され、車両本体２のメインフレームに突設されるピボットシャフトに対して揺動自在に軸支されている。
駆動輪４２は、後述する駆動源としての油圧モータによって駆動する部分であり、スプロケット状に構成されており、クローラ４４はこのスプロケット部分で噛合した状態で巻装されている。
アイドラ４３は、クローラ４４が巻装される他端の車輪であり、駆動輪４２の駆動によりクローラ４４が移動すると、このクローラ４４の移動に伴って、アイドラ４３も回転する。尚、図１では図示を略したが、トラックフレーム４１の下部には、複数の下転輪が配置され、これら下転輪は、クローラ４４が地面から受けた荷重を支持するとともに、駆動輪４２の駆動時の案内ローラとしても機能する。

車両本体２は、図示を略したメインフレーム上に搭載され、走行方向前方側に配置されるエンジン５と、走行方向後方側に配置される操縦室６とを備えて構成される。エンジン５は、エンジンフード５１内に収納されるエンジン本体を備え、車両本体２の下方に配置されるＨＳＴ装置７を構成するＨＳＴポンプを駆動するための動力源である。
操縦室６は、操縦者が乗車してブルドーザ１を操縦する部分であり、運転席６１と、操作レバー６２、６３を備えて構成され、その上部は、キャノピ８によって覆われている。

この操縦室６は、図２に示されるように、運転席６１の左側に走行レバー６２が配置され、右側に土工板３を操作するための土工板操作レバー６３が配置されている。走行レバー６２のグリップ６４の上部にはシフトアップスイッチ６４１とシフトダウンスイッチ６４２が設けられている。
走行レバー６２は、ジョイスティック様のレバーとして構成され、この走行レバー６２を操作すると、後述するコントローラ９に操作信号が出力され、コントローラ９は、これに基づいて制御信号を生成し、ＨＳＴ装置７の各部位を動作させて、ブルドーザ１を走行させる。具体的には、走行レバー６２を前方に倒すと前進させ、後方に倒すと後進させ、左方向に倒すと左に操向させ、右方に倒すと右に操向させる操作信号を出力する。

運転席６１の前方には計器やスイッチなどを配置したモニタパネル６５が設けられている。モニタパネル６５の中央寄りの左側には速度段表示部６６が設けられ、右側はシフトモード切換スイッチ６７が設けられている。
さらに、走行レバー６２の左方には、燃料調整手段としての燃料調整レバー６８が設けられ、この燃料調整レバー６８を操作すると、エンジン５の回転数を調整することができる。
また、運転席６１の右下には、減速操作手段としての減速ペダル６９が設けられ、この減速ペダル６９を踏むとエンジン５の回転数が低下する。尚、これら燃料調整レバー６８及び減速ペダル６９の操作に応じた制御については後述する。

〔２〕ＨＳＴ装置７の構造
次に、図３を参照しながら、ＨＳＴ装置７の構造を説明する。
静油圧式変速機としてのＨＳＴ装置７は、ＨＳＴポンプ７１と、履帯装置４の右左の走行装置に応じて設けられる２つの走行駆動部７２と、４連のソレノイドバルブを含む切換操作部７３と、作動油タンク７４とを備えて構成され、このＨＳＴ装置７は、コントローラ９によって制御される。
(2-1)ＨＳＴポンプ７１の構成
ＨＳＴポンプ７１は、２つの可変容量ポンプ７１１と、ポンプアクチュエータ７１２と、ポンプサーボバルブ７１３と、ＥＰＣバルブ７１４とを備えて構成され、それぞれの可変容量ポンプ７１１は、対応する走行駆動部７２と閉回路を構成し、各走行駆動部７２に圧油を供給している。
可変容量ポンプ７１１は、斜板の傾斜角度を連続的に変化させることにより、容量を変化させることが可能となっており、この可変容量ポンプ７１１の吐出量を増加することにより、ブルドーザ１の走行速度を増加させることができる。

ポンプアクチュエータ７１２は、可変容量ポンプ７１１の吐出量の制御を行う部分であり、具体的には、油圧により駆動するサーボピストンを可変容量ポンプ７１１の斜板端部に結合しておき、パイロットラインからポンプアクチュエータ７１２に圧油を供給することにより、斜板の傾斜角度を変化させることにより、吐出量を変化させる。

ポンプサーボバルブ７１３は、４ポート３ポジションのバルブとして構成され、ポンプアクチュエータ７１２への送油量の制御を行う部分であり、ポジションを切換えることにより、パイロットラインを経由して供給される作動油の量を調整し、ポンプアクチュエータ７１２に供給している。
ＥＰＣバルブ７１４は、ポンプサーボバルブ７１３に対して２つ設けられており、コントローラ９と電気的に接続されている。
ＥＰＣバルブ７１４は、コントローラ９から入力する容量制御指令電流の大きさに応じた信号圧力をポンプサーボバルブ７１３に出力し、ポンプサーボバルブ７１３のスプールを動かす。ポンプサーボバルブ７１３は、スプールの移動量と同じだけポンプアクチュエータ７１２を移動させ、これにより可変容量ポンプ７１１の斜板角度が変化する。

(2-2)走行駆動部７２の構成
走行駆動部７２は、左右それぞれの履帯装置４に応じて設けられている。各走行駆動部７２は、クラッチ７２１、可変容量モータ７２２、第１アクチュエータ７２３、第２アクチュエータ７２４、シャトルバルブ７２５、リリーフバルブ７２６、及び変速切換バルブ７２７を備えている。
クラッチ７２１は、可変容量モータ７２２の回転軸と履帯装置４の駆動輪４２の駆動軸４２１の間に介在配置されている。このクラッチ７２１は、可変容量モータ７２２の回転力を駆動軸４２１に伝達するために設けられ、付設されるアクチュエータ７２１Ａによって、可変容量モータ７２２の回転軸と駆動軸４２１とを連結したり、連結を解除したりすることができる。

可変容量モータ７２２は、出力軸となる回転軸がクラッチ７２１と連結され、油圧供給源が配管ラインＡ０を介して前記の可変容量ポンプ７１１と接続され、この可変容量ポンプ７１１からの圧油によって駆動し、履帯装置４の駆動輪４２の駆動源として機能する。この可変容量モータ７２２は、斜板の傾斜角度を３段階に変化させることにより、回転軸から出力される回転速度、トルク等を変化させることができるようになっている。

第１アクチュエータ７２３及び第２アクチュエータ７２４は、可変容量モータ７２２の出力制御を行う。第１アクチュエータ７２３の出力軸は、可変容量モータ７２２の斜板端部に結合される。第２アクチュエータ７２４の出力軸は、第１アクチュエータ７２３の出力軸の後退量を制限するために、第１アクチュエータ７２３の出力軸の突出部に当接している。
第１アクチュエータ７２３の出力軸が最も突出した状態で可変容量モータ７２２の斜板角度は最大となり、第１アクチュエータ７２３の出力軸が最も後退した状態で可変容量モータ７２２の斜板角度は最小角度となる。第２アクチュエータ７２４の出力軸が突出した状態では、第１アクチュエータ７２３の出力軸の後退量は制限され、この状態で可変容量モータ７２２の斜板角度は中間角度となる。

シャトルバルブ７２５は、可変容量ポンプ７１１及び可変容量モータ７２２の配管ラインＡ０の途中から分岐し、可変容量モータ７２２の上流側及び下流側を挟むように設けられた配管ラインＡ１の途中に設けられ、第１アクチュエータ７２３及び第２アクチュエータ７２４に圧油を供給するために設けられている。このシャトルバルブ７２５は、５ポート３ポジションのバルブであり、入力側の２ポートが可変容量モータ７２２の上流側及び下流側に接続され、出力側の３ポートのうち、２つのポートは変速切換バルブ７２７の入力側に接続され、１つのポートはリリーフバルブ７２６を介して、ドレン配管に接続されている。

また、シャトルバルブ７２５は、自己圧によってポジションを変化するように構成され、可変容量モータ７２２の上流側及び下流側の圧油のバランスとれている場合は、中央のポジションでどちらの入力もドレン配管から遮断される。一方、上流側及び下流側のバランスが変化すると、シャトルバルブ７２５は、上流側、下流側の圧力によってポジションを変化させ、圧力の高い方の流れを変速切換バルブ７２７に出力し、圧力の低い方の流れを、リリーフバルブ７２６を介してドレン配管に排出する。

変速切換バルブ７２７は、後述するコントローラ９の変速制御信号に応じて、ポジションを切り換える５ポート３ポジションのバルブである。変速切換バルブ７２７の入力側２ポートの一方は、前記のシャトルバルブ７２５の出力側と接続され、他方は、ドレン配管に接続され、出力側３ポートの１つは、第２アクチュエータ７２４のピストンを出力軸の進行方向に動かす入出力ポートと接続され、他の２つは、第１アクチュエータ７２３のピストンを進退方向それぞれに動かす入出力ポートと接続されている。
尚、第１アクチュエータ７２３の出力軸を後退方向に動かすポートと、第２アクチュエータ７２４の出力軸を後退方向に動かすポートとは連通している。
この変速切換バルブ７２７の内部には、流量調整バルブ７２８が設けられており、この流量調整バルブ７２８により第１アクチュエータ７２３、第２アクチュエータ７２４の動作時間、すなわち可変容量モータ７２２の斜板角度切換時間が調整される。

また、変速切換バルブ７２７は、ＭＩＮ、ＭＩＤ、ＭＡＸの３ポジションが設定されており、コントローラ９からの変速制御信号が入力しない場合は、中央のＭＡＸのポジションに設定されている。具体的には、各ポジションでは次のような圧油供給状態に設定される。
まず、ＭＡＸポジションは、入力した圧油を第１アクチュエータ７２３、第２アクチュエータ７２４の全てのポートに供給する設定である。このポジションでは各アクチュエータ７２３、７２４内のピストンの受圧面積の差によって各アクチュエータ７２３、７２４の出力軸はどちらも突出し、可変容量モータ７２２の斜板角度は最大角度となる。
ＭＩＤポジションは、第１アクチュエータ７２３の出力軸の進行方向のポートをドレン配管に接続し、その他のポートへは入力した圧油を供給する設定である。このポジションでは、第２アクチュエータ７２４の出力軸が突出し、第１アクチュエータ７２３の出力軸は中間位置までしか後退できず、可変容量モータ７２２の斜板角度は中間角度となる。
ＭＩＮポジションは、第１アクチュエータ７２３の出力軸の進行方向のポートと第２アクチュエータ７２４の出力軸の進行方向のポートとをドレン配管に接続し、その他のポートへは入力した圧油を供給する設定である。このポジションでは、各アクチュエータ７２３、７２４の出力軸はどちらも後退し、可変容量モータ７２２の斜板角度は最小角度となる。

(2-3)切換操作部７３の構成
切換操作部７３は、固定容量ポンプ７３Ａと、４つのソレノイドバルブ７３１、７３２、７３３、７３４を備えて構成され、走行駆動部７２を構成するバルブの切換を行う部分である。
固定容量ポンプ７３Ａは、図３における破線で示されるパイロットラインのパイロット圧を生成するポンプであり、作動油タンク７４内の作動油を、パイロットラインに圧油として供給する。
ソレノイドバルブ７３１は、コントローラ９からの変速制御信号に基づいて、可変容量モータ７２２の斜板の中間角度への切換を行う部分であり、ソレノイドバルブ７３１に設けられたソレノイドが励磁されると、パイロット圧がパイロットラインＰ１を介して変速切換バルブ７２７に供給され、この変速切換バルブ７２７のポジションをＭＩＤポジションに切換える。

ソレノイドバルブ７３２は、コントローラ９からの変速制御信号に基づいて、可変容量モータ７２２の斜板の最小角度への切換を行う部分であり、ソレノイドバルブ７３２に設けられたソレノイドが励磁されると、パイロット圧がパイロットラインＰ２を介して変速切換バルブ７２７に供給され、この変速切換バルブ７２７のポジションをＭＩＮポジションに切換る。
ソレノイドバルブ７３３は、図示を略したが、スローブレーキ用の機構にパイロット圧を供給する部分であり、ソレノイドバルブ７３４は、駐車ブレーキにパイロット圧を供給し、クラッチ７２１に付設されたアクチュエータ７２１Ａをパイロット圧によって駆動させ、クラッチ７２１の連結を解除する。

〔３〕コントローラ９による制御構造
次に、図４を参照して、コントローラ９によるエンジン５及びＨＳＴ装置７の駆動制御構造について説明する。
図４に示すように、エンジン５の燃料噴射ポンプ５２は、燃料噴射量を調節するための図示せぬガバナーレバーを有している。このガバナーレバーは、プッシュプルケーブル及びリンク機構を介して燃料調整レバー６８及び減速ペダル６９と接続されている。

そして、燃料調整レバー６８を操作すると、燃料噴射ポンプ５２からの燃料噴射量が変化してエンジン５の回転数が上下し、減速ペダル６９を操作しても燃料噴射ポンプ５２からの燃料噴射量が変化してエンジン５の回転数が変化する。
また、運転席６１に着座したオペレータが減速ペダル６９を踏み込むと、エンジン５の回転数を燃料調整レバー６８で設定された回転数からさらに下げることができ、車両を一時的に減速させることができるようになっている。尚、本例では、従来と同様に燃料調整レバー６８を動かすことにより減速ペダル６９も一緒に回動するが、減速ペダル６９を踏み込んでも燃料調整レバー６８の位置は変化しない構造が採用されている。

コントローラ９は、エンジン５のエンジン回転数に基づいて、ＨＳＴ装置７の駆動制御を行う制御手段として構成され、入力側には、エンジン回転センサ５３、ポテンショメータ６８１、ポテンショメータ６９１、及びＨＳＴ回路油圧センサ７５が電気的に接続されている。
エンジン回転センサ５３は、エンジン５の回転数を検出し、電気信号に変換してコントローラ９に出力する機能を有している。
ポテンショメータ６８１は、燃料調整レバー６８の操作による燃料調整位置を検出する燃料調整位置検出手段として機能を有し、オペレータが燃料調整レバー６８を操作すると、その操作量に応じた電気信号をコントローラ９に出力する。

ポテンショメータ６９１は、減速ペダル６９の操作による減速操作位置を検出する減速操作位置検出手段として機能するものであり、オペレータが減速ペダル６９を踏み込むと、この踏み込み量に応じた電気信号をコントローラ９に出力する。
ＨＳＴ回路油圧センサ７５は、左右の走行駆動部７２のそれぞれに設けられ、各走行駆動部７２の油圧回路内の圧力を検出して、コントローラ９にフィードバックするセンサである。

また、コントローラ９の出力側には、ＨＳＴ装置７を構成するＥＰＣバルブ７１４、ソレノイドバルブ７３１、７３２が電気的に接続され、これらのバルブに電気信号を出力することによりバルブの開閉制御を行う。これらのバルブの開閉制御を行うことにより、ＨＳＴ装置７を構成する可変容量ポンプ７１１及び可変容量モータ７２２の斜板角度を変更し、ＨＳＴ装置７の容量制御を実現することが可能となる。

コントローラ９は、入力側に接続されたポテンショメータ６８１、６９１、エンジン回転センサ５３、ＨＳＴ回路油圧センサ７５から出力された検出信号に基づいて、ＨＳＴ装置７を構成するＥＰＣバルブ７１４、ソレノイドバルブ７３１、７３２に制御し例を出力する部分であり、操作状態判定手段９１、駆動状態判定手段９２、容量制御パターン記憶手段９３、及び容量制御指令生成手段９４を備えて構成される。

操作状態判定手段９１は、ポテンショメータ６８１の検出値に基づいて、燃料調整レバー６８の調整位置に応じた目標回転数を取得するとともに、ポテンショメータ６９１の検出値に基づいて、減速ペダル６９の踏み込み量に応じた目標回転数とを比較し、いずれか低い方の目標回転数に係る操作状態であると判定する。つまり、燃料調整レバー６８の操作で設定された目標回転数よりも、減速ペダル６９の踏み込みによって設定された目標回転数の方が低い場合には、操作状態判定手段９１は、減速ペダル６９による減速操作が行われていると判定する。尚、前述したが、燃料調整レバー６８を操作すると、これに伴い減速ペダル６９も回動するようになっているため、燃料調整レバー６８で設定された目標回転数よりも減速ペダル６９による目標回転数が上回ることは、本実施形態では予定されていない。

駆動状態判定手段９２は、エンジン５のエンジン回転センサ５３及びＨＳＴ回路油圧センサ７５からの検出値に基づいて、エンジン５の駆動状態及びＨＳＴ装置７の動作状態を監視する部分であり、外部負荷に伴うエンジン５の回転数の低下や、ＨＳＴ装置７の油圧の変化を監視して、その状態を後述する容量制御指令生成手段９４に出力する。
容量制御パターン記憶手段９３は、ＨＳＴ装置７を構成する可変容量ポンプ７１１及び／又は可変容量モータ７２２の容量制御パターンが複数記憶されたメモリ等の記憶装置として構成されている。
具体的には、この容量制御パターン記憶手段９３には、図５に示されるように、燃料調整レバー６８の操作量に応じて、ＨＳＴ装置７による吸収可能トルクを最大トルクＴＫ０とする吸収トルクカーブＨＴ１、ＨＴ２、ＨＴ３、ＨＴ４となるような第１容量制御パターンと、減速ペダル６９の踏み込み量に応じて吸収可能トルクが変化する吸収トルクカーブＨＴ１Ａ、ＨＴ２Ａ、ＨＴ３Ａ…となるような第２容量制御パターンとが記憶されている。

容量制御指令生成手段９４は、操作状態判定手段９１で判定された結果と、駆動状態判定手段９２で判定されたエンジン５及びＨＳＴ装置７の駆動状態とに基づいて、容量制御パターン記憶手段９３に記憶された容量制御パターンを選択し、ＨＳＴ装置７に対する容量制御指令を生成し、ＨＳＴ装置７を構成するＥＰＣバルブ７１４に制御指令を出力し、また、必要に応じてソレノイドバルブ７３１、７３２に制御指令を出力する。ＥＰＣバルブ７１４は、容量制御指令生成手段９４による容量制御指令に基づいて、ポンプアクチュエータ７１２を駆動させ、可変容量ポンプ７１１の斜板角度を変化させ、該可変容量ポンプ７１１の容量を変化させる。

〔４〕コントローラ９による作用
次に、前述したコントローラ９の作用について、図６に示されるフローチャートに基づいて説明する。
(1)操作状態判定手段９１は、ブルドーザ１の駆動中、ポテンショメータ６８１を介して燃料調整レバー６８による指令値ＳＥ１を検出する（処理Ｓ１）。また、操作状態判定手段９１は、ポテンショメータ６９１を介して減速ペダル６９による指令値ＳＥ２を検出する（処理Ｓ２）。
(2)操作状態判定手段９１は、指令値ＳＥ１及び指令値ＳＥ２の大小関係を判定する（処理Ｓ３）。

(3)燃料調整レバー６８を操作すると、これに伴い、減速ペダル６９も同時に回動するようになっているため、通常の操作状態では、指令値ＳＥ１＝指令値ＳＥ２として検出される。この場合、容量制御指令生成手段９４は、容量制御パターン記憶手段９３に記憶された第１容量制御パターンを選択し（処理Ｓ４）、これに基づいた容量制御指令を生成する（処理Ｓ５）。具体的には、図５に示されるように、容量制御指令生成手段９４は、燃料調整レバー６８を操作することで設定されたエンジン５の目標回転数によらず、ＨＳＴ装置７による吸収可能トルクが、最大トルクＴＫ０となるような吸収トルクカーブＨＴ１、ＨＴ２、ＨＴ３、ＨＴ４となるような第１容量制御パターンを選択する。そして、容量制御指令生成手段９４は、選択された第１容量制御パターンの吸収トルクとなるように、ＨＳＴ装置７を構成する可変容量ポンプ７１１の斜板角度を変更させるＥＰＣバルブ７１４に制御指令を生成し、出力する。このような制御指令が出力されるとＨＳＴ装置７では、ＥＰＣバルブ７１４が動作して、可変容量ポンプ７１１の容量制御が実施される（処理Ｓ６）。

(4)なお、第１容量制御パターンでは、図５に示すように、燃料調整レバー６８側のポテンショメータ６８１に基づく目標回転数ＮＨを容量低下制御の開始点として定め、エンジン回転数が低くなるにつれて吸収トルクを低下させる制御を行い、エンジン５のエンジンストールを防止している。その結果、図５に示されるように、ハイアイドル時においては、エンジントルクカーブＥＴと吸収トルクカーブＨＴとは、定格点Ｐ０よりやや低い回転数領域で交わるようにされている。すなわち、エンジン定格回転数ＮＨ近傍で、エンジン５により発生するトルクの全てがＨＳＴ装置７に吸収されるように設定されている。また、走行抵抗が増大してエンジン回転数が低下すると、ＨＳＴ装置７に吸収されるトルクを速やかに減少させて、エンジンストールを防止するようにしている。このような特性で制御を行うことにより、ハイアイドル時においては、エンジンは常に定格回転数ＮＨ近傍で回転し、さらに、エンジン発生トルクの全てを、ＨＳＴ装置７を経由して走行装置に伝達することができるので、エンジン出力を有効に使って運土作業などを力強く高速に行うことができる。オペレータが土工板３を操作するなどして負荷が軽くなるとエンジン回転数は上昇するので、コントローラ９は可変容量ポンプの容量を最大容量Ｑ０に戻す。

(5)オペレータがブルドーザ１を停止するために減速ペダル６９を踏むと、その指令値ＳＥ２はポテンショメータ６９１で検出され、コントローラ９の操作状態判定手段９１は、指令値ＳＥ１＞指令値ＳＥ２と判定し、ポテンショメータ６９１からの目標回転数に係る指令値ＳＥ２が、ポテンショメータ６８１からの信号に基づく目標回転数に係る指令値ＳＥ１に比較して低くなると判定する。容量制御指令生成手段９４は、この判定結果に基づいて、容量制御パターン記憶手段９３から第２容量制御パターンを選択し（処理Ｓ７）、デクセル時の容量制御指令を生成し（処理Ｓ８）、前述と同様に、可変容量ポンプ７１１の制御を行う（処理Ｓ９）。
(6)すなわち、コントローラ９の容量制御指令生成手段９４は、ポテンショメータ６９１により得られる減速ペダル６９の踏み込み量に基づき、図５に示されるように、ＨＳＴ装置７の吸収トルクカーブを、ＨＴ１Ａ、ＨＴ２Ａ…のように変化させる制御を行う。減速ペダル６９踏み込み時のＨＳＴ装置７の容量制御パターンは、減速ペダル６９の踏み込み量が大きくなるにしたがって、ＨＳＴ装置７による吸収トルクを減少させる特性とされている。したがって、減速ペダル６９の踏み込み量に応じて、ＨＳＴ装置７からの出力が小さくなり、車速が減少する。

(7)燃料調整レバー６８を操作してエンジン５への燃料噴射量が制限されると、エンジン回転数は低下し、図５に示すようにエンジントルクカーブは見かけ上、ＥＴ１、ＥＴ２、ＥＴ３、ＥＴ４…のように変化する。燃料調整レバー６８の操作量はポテンショメータ６８１により検出され、容量制御指令生成手段９４はこの検出値（すなわち、燃料調整レバー６８により設定される目標回転数）に基づきＨＳＴ装置７の吸収トルクカーブをＨＴ１、ＨＴ２、ＨＴ３、ＨＴ４…のように変化させる。図５から明らかなように、吸収トルクカーブＨＴ１、ＨＴ２、ＨＴ３、ＨＴ４は全て目標回転数ＮＰ１、ＮＰ２、ＮＰ３、ＮＰ４それぞれよりやや低い回転数の領域で、エンジントルクカーブＥＴと交わるようにされている。すなわち、燃料調整レバー６８の操作によりエンジン回転数が制限された場合においては、エンジン発生トルクのすべてがＨＳＴ装置７に吸収される。したがって、パーシャル運転時においても、エンジン発生トルクのすべてを、ＨＳＴ装置７を経由して走行装置に伝達することができるので、エンジン出力を有効に使って、運土作業などを力強く行うことができる。

(8)コントローラ９は、燃料調整位置検出手段であるポテンショメータ６８１による目標回転数の指令値ＳＥ１と、減速操作位置検出手段であるポテンショメータ６９１による検出値から得られる減速ペダル６９による目標回転数の指令値ＳＥ２とを比較し、２つの目標回転数が同一の場合には燃料調整レバー６８のポテンショメータ６８１による検出値を優先し、異なる場合には、より低い目標回転数を設定した側の指令値に基づいてＨＳＴ装置７の容量制御を行う。
(9)燃料調整レバー６８が操作されて、パーシャル運転が行われ、吸収トルクカーブが図５のＨＴ２となるような制御を行っている状態から、減速ペダル６９を踏み込み、エンジン回転数をＮＰ４まで低下させ、例えば図５に示す見掛け上のエンジントルクカーブがＥＴ４に示す状態になると、本実施形態においては、減速ペダル６９を踏み込んでも燃料調整レバー６８は動かないため、減速ペダル６９により設定される目標回転数ＮＰ４の方が燃料調整レバー６８により設定されている目標回転数ＮＰ２よりも低くなる。したがって、コントローラ９は、減速ペダル６９の側のポテンショメータ６９１の指令値に基づき、ＨＳＴ装置７の容量をＴＫ０から小さい容量のＴＫＤＡとなるように制御する。すなわち、吸収トルクカーブが図４のＨＴ４Ａとなるような制御を行う。この場合、コントローラ９によるＨＳＴ装置７の容量低下の制御は、減速ペダル６９の踏み込み量に応じて、図４の点Ａから点Ｂまでの矢印に示すように、ＨＳＴ装置７の容量をＴＫ０から小さい容量のＴＫＤＡまで連続的に変化させるように行う。

〔５〕実施形態の変形
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前記実施形態と異なり、燃料調整レバー６８を動かしても減速ペダル６９の位置は変わらないような機構とする場合においては、燃料調整レバー６８により設定される目標回転数と、減速ペダル６９により設定される目標回転数とが一致する場合における燃料調整レバー６８のポテンショメータ６８１の検出値を優先する制御は必ずしも必要ではなく、両者が異なる場合に、より低い回転数を設定した側のポテンシヨメータ検出値に基づく制御を行えばよい。
また、燃料調整レバー６８及び減速ペダル６９は、エンジン５の燃料噴射ポンプ５２に機械的に連結しているものではなく、電気信号を介してコントローラにより燃料噴射ポンプを制御するものであっても良い。

さらに、前記実施形態では、パーシャル運転時で、減速ペダル６９が潜み込まれていない状態では、ＨＳＴ装置７の吸収可能トルクをエンジンの発生トルクよりも大きいＴＫ０に維持したままの制御を行う。つまり、燃料調整レバー６８の操作によりエンジン回転数が制限された場合において、エンジン発生トルクのすべてを静油圧式変速機に吸収させるために、吸収トルクカーブＨＴ１、ＨＴ２…がすべてエンジントルクカーブＥＴと交わるような設定としたが、必ずしも、２つのカーブが交わるように設定する必要はない。例えばエンジン５の発生トルクよりもわずかに低いトルクを吸収できるようにして、エンジン５の発生する最大トルク近傍でマッチングするような容量になるように、ＨＳＴ装置７の吸収可能トルクを制御することで、エンジンの発生トルクを有効に括用するようにしても良い。すなわち、パーシャル運転時必要とされる駆動力を得ることができれば、ＨＳＴ装置７の吸収可能トルクはエンジン発生トルクを若干下回っても構わない。重要なことは、燃料調整レバー６８の操作によるエンジン回転数低下と、減速ペダル６９の操作によるエンジン回転数低下とを明確に区別し、それら２つの操作によりＨＳＴ装置７の容量制御パターンを使い分けることである。

また、ブルドーザの例で説明したが、本発明は他の作業車両にも適用可能である。静油圧式変速機は、エンジン５で原動する図示しない可変容量ポンプと可変容量ポンプの圧油を受けて回転する図示しない可変容量油圧モータとを備え、可変容量油圧ポンプまたは可変容量油圧モータの斜板角度を変化させるもので説明したが、可変容量油圧ポンプおよび可変容量油圧モータの斜板角度を変化させるものでも良いし、可変容量油圧ポンプと固定容量油圧モータの組合せ、または固定客量油圧ポンプと可変容量油圧モータの組合せのもので、可変容量油圧ポンプまたは可変容量油圧モータの斜板角度を変化させるものでも良い。
その他、本発明の実施の際の具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

本発明は、ブルドーザに利用できる他、パワーショベルやホイルローダ等の他の建設機械にも利用することができる。また、本発明は、ブルドーザ等の建設機械に限らず他の車両にも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るブルドーザの外観図である。 前記実施形態におけるブルドーザの運転席回りを示す図である。 前記実施形態におけるブルドーザのＨＳＴ装置の構造を示す模式図である。 前記実施形態におけるコントローラの構造を示す模式図である。 前記実施形態におけるＨＳＴ装置の容量制御の一例を示す図である。 前記実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。 従来の車両のシステム構造を表す模式図である。 従来のシステムにおける静油圧式変速機の容量制御の一例を示す図である。

符号の説明

１…ブルドーザ、５…エンジン、７…ＨＳＴ装置（静油圧式変速機）、９…コントローラ、５２…燃料噴射ポンプ、５３…エンジン回転センサ、６８…燃料調整レバー（燃料調整手段）、６９…減速ペダル（減速操作手段）、９１…操作状態判定手段、９３…容量制御パターン記憶手段、９４…容量制御指令生成手段、６８１、６９１…ポテンショメータ（燃料調整位置検出手段、減速操作位置検出手段）

Claims (6)

1. エンジン回転数を制限するための燃料調整手段（６８）と、エンジン回転数を低下させて車速を減ずるための減速操作手段（６９）とを備え、エンジン（５）の出力を静油圧式変速機（７）により変換して走行する静油圧式変速車両において、
   前記燃料調整手段（６８）の操作位置を検出する燃料調整位置検出手段（６８１）と、
   前記減速操作手段（６９）の操作量を検出する減速操作位置検出手段（６９１）と、
   前記静油圧式変速機（７）の容量を制御するコントローラ（９）とを備え、
   前記コントローラ（９）は、
   前記燃料調整位置検出手段（６８１）及び前記減速操作位置検出手段（６９１）による検出値に基づいて、前記燃料調整手段（６８）及び前記減速操作手段（６９）の操作状態を判定する操作状態判定手段（９１）と、
   この操作状態判定手段により、前記燃料調整手段（６８）によるエンジン回転数を制限したときと、前記減速操作手段（６９）によるエンジン回転数を制限したときとで異なる容量制御指令を生成する容量制御指令生成手段（９４）とを備えていることを特徴とする静油圧式変速車両。
2. 請求項１に記載の静油圧式変速車両において、
   前記コントローラ（９）は、前記エンジン（５）の発生トルクの全てが前記静油圧式変速機（７）に吸収されるように、前記静油圧式変速機（７）の容量の制御を行う第１容量制御パターン、及び、前記静油圧式変速機（７）に吸収されるトルクが前記エンジン（５）の発生トルク以下となるように前記静油圧式変速機（７）の容量の制御を行う第２容量制御パターンとが記憶された容量制御パターン記憶手段を備え、
   前記容量制御手段は、前記操作状態判定手段が燃料調整手段（６８）によりエンジン回転数が制限されたと判定すると、前記第１容量制御パターンに基づく容量制御を行い、前記操作状態判定手段が減速操作手段（６９）によりエンジン回転数が制限されたと判定すると、前記第２容量制御パターンに基づいて容量制御を行うことを特徴とする静油圧式変速車両。
3. 請求項１又は請求項２に記載の静油圧式変速車両において、
   前記操作状態判定手段（９１）は、
   前記燃料調整位置検出手段（６８１）による検出値から得られる前記エンジン（５）の目標回転数と、前記減速操作位置検出手段（６９１）による検出値から得られる前記エンジン（５）の目標回転数とを比較し、
   両目標回転数が異なる場合、いずれか低い目標回転数の手段による操作であると判定することを特徴とする静油圧式変速車両。
4. エンジン回転数を制限するための燃料調整手段（６８）と、エンジン回転数を低下させて車速を減ずるための減速操作手段（６９）とを備え、エンジンの出力を静油圧式変速機（７）により変換して走行する静油圧式変速車両に用いられる、静油圧式変速機の容量制御用コントローラ（９）であって、
   前記燃料調整位置検出手段（６８１）及び前記減速操作位置検出手段（６９１）による検出値に基づいて、前記燃料調整手段（６８）及び前記減速操作手段（６９）の操作状態を判定する操作状態判定手段（９１）と、
   この操作状態判定手段により、前記燃料調整手段（６８）によるエンジン回転数を制限したときと、前記減速操作手段（６９）によるエンジン回転数を制限したときとで異なる容量制御指令を生成する容量制御指令生成手段（９４）とを備えていることを特徴とする静油圧式変速機の容量制御用コントローラ。
5. 請求項４に記載の静油圧式変速機の容量制御用コントローラにおいて、
   前記エンジン（５）の発生トルクの全てが前記静油圧式変速機（７）に吸収されるように、前記静油圧式変速機（７）の容量の制御を行う第１容量制御パターン、及び、前記静油圧式変速機（７）に吸収されるトルクが前記エンジン（５）の発生トルク以下となるように前記静油圧式変速機（７）の容量の制御を行う第２容量制御パターンとが記憶された容量制御パターン記憶手段を備え、
   前記容量制御指令生成手段（９４）は、前記操作状態判定手段（９１）が燃料調整手段（６８）によりエンジン回転数が制限されたと判定すると、前記第１容量制御パターンに基づく容量制御を行い、前記操作状態判定手段が減速操作手段（６９）によりエンジン回転数が制限されたと判定すると、前記第２容量制御パターンに基づいて容量制御を行うことを特徴とする静油圧式変速機の容量制御用コントローラ。
6. 請求項４又は請求項５に記載の静油圧式変速機の容量制御用コントローラにおいて、
   前記操作状態判定手段（９４）は、
   前記燃料調整位置検出手段（６８１）による検出値から得られる前記エンジン（５）の目標回転数と、前記減速操作位置検出手段（６９１）による検出値から得られる前記エンジン（５）の目標回転数とを比較し、
   両目標回転数が異なる場合、いずれか低い目標回転数の手段による操作であると判定することを特徴とする静油圧式変速機の容量制御用コントローラ。

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