JP2007107651A

JP2007107651A - 作業車両のエンジン回転数制御装置

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Publication number: JP2007107651A
Application number: JP2005300265A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Hatanaka; 靖史畠中
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2005-10-14
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2025-10-14
Also published as: CN101283174B; JP4800735B2; SE533121C2; DE112006002746T5; SE0800795L; WO2007043289A1; US20090247356A1; CN101283174A; US8152690B2; DE112006002746B4

Abstract

【課題】前後進の切り換え時に、オペレータが期待したとおりの低速速度段によるブレーキ効果が得られるようにする。
【解決手段】シフトレンジレバー８によって、作業に適した低速の変速範囲が選択されており、かつ、各速度段クラッチ２１〜２４のうち、選択された変速範囲の最高速度段に対応する速度段クラッチが係合されている場合に、当該最高速度段に対応する上限車速以下になるように、エンジン１の回転数を制限するスロットル量上限値が求められ、これがスロットル量修正指令信号としてエンジンコントローラ６０に出力される。エンジンコントローラでは、トランスミッションコントローラ５０から入力されたスロットル量上限値Ｓｍと、アクセルペダル１１の踏み込み操作量としてのスロットル量Ｓとを対比して、いずれか小さい方のスロットル量を、修正されたスロットル量Ｓ´として生成し、これに応じた目標回転数が得られるように、エンジンを制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンの動力がトランスミッションに伝達されて走行する作業車両に関し、特にエンジンの回転数を制御する装置に関するものである。

ホイールローダのエンジンの動力伝達経路には、前進クラッチ、後進クラッチ、各速度段クラッチを有したトランスミッションが設けられている。

運転席に設けられた前後進切換えレバーが、たとえば後進走行中に前進位置に操作されると、変速指令が生成され、前進クラッチが選択されて、変速前の後進クラッチから、選択された変速後の前進クラッチに切り換えられて、エンジンの動力が、トランスミッションの選択された変速後の前進クラッチに伝達されて、駆動輪が駆動され、車両が後進走行から前進走行に切り換えられる。

ホイールローダは、Ｖシェープ運転で作業が行われることが多い。Ｖシェープ運転とは、地山に前進して土砂を掘削し、掘削後に後進して、方向転換位置に達すると前進して土砂をホッパやダンプトラックに積込むという経路を繰り返し往復する運転のことである。

Ｖシェープ運転時には、ホイールローダを低速走行させて後進走行から前進走行への切り換え、あるいは前進走行から後進走行への切り換えが煩雑に行われる。

Ｖシェープ運転時のみならず、ホイールローダが積み荷を船に受け渡す作業時にも、低速走行で前後進切り換えが煩雑に行われる。

こうした低速で前後進切換えが行われる作業時には、シフトレンジレバーによって、作業に適した低速の変速範囲が選択される。たとえば、１〜４速速度段からなるトランスミッションを採用したホイールローダであれば、低速作業時には、低速の変速範囲のシフトレンジ「２」が選択される。シフトレンジ「２」が選択されると、２速速度段をシフトレンジ内の最高速度段として自動変速される。

シフトレンジ「２」が選択されている場合に、車速がシフトレンジ「２」の最高速度段である２速速度段の上限車速を超えると、トランスミッションのクラッチを保護するために、シフトレンジ内の最高速度段（２速速度段）よりも高速の速度段、たとえば３速速度段に自動変速される。

下記特許文献１には、前後進切り換え時に、クラッチの係合に連動させてブレーキの制動力を発生させることによって、クラッチで発生する変速ショックを防止するという発明が記載されている。
特開平６−９２１６２号公報

坂道などを降坂しているときなど低速で作業が行われていないときには、シフトレンジ「２」内の最高速度段（２速速度段）よりも高速の速度段（３速速度段）に切り換えられても特に問題は生じない。

しかし、Ｖシェープ運転時などの作業時には、オペレータとしては、ブレーキペダルを踏むことなく、低速速度段（２速速度段）によるブレーキ効果を期待して、前後進の切り換えを行うことが多い。速度段が低速度段であるほどトランスミッションが吸収するブレーキ効果が高くなるからである。ブレーキ効果を期待して前後進の切り換えを行ったにもかかわらず、意に反して高速の速度段である３速速度段にシフトアップされると、ブレーキ効果が弱まり、期待していたブレーキ効果が得られなくなる。このため車体が十分に減速しないまま前後進切り換えが行われ、車体がオペレータの意に反した挙動を呈し、作業を効率よく行うことができないことがあった。

ここで、低速で前後進切り換えが行われる作業時に、シフトレンジ「２」が選択されると、ブレーキ効果を高めるために、シフトレンジ内の最高速度段（２速速度段）よりも高速の速度段（３速速度段）に自動変速させないように制御することも考えられる。しかし、作業中に車速が増加すると、３速速度段の車速領域であるにもかかわらず、２速速度段のままで車両が走行する状態となり、前進クラッチまたは後進クラッチの回転数が過大となってクラッチの発熱量が許容量を超える。このためクラッチの熱負荷が過大となりクラッチの耐久性に悪影響を及ぼす。これを避けるためには、過大な熱負荷に対処するためにクラッチを大容量にしなければならず、クラッチサイズが大きくなるとともにコストが増大する。

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、前後進の切り換え時に、オペレータが期待したとおりの低速速度段によるブレーキ効果が得られるようにするとともに、クラッチの容量を大きくすることなくクラッチの耐久性を高めることを解決課題とするものである。

なお、上記特許文献１記載された発明は、クラッチ係合時に、クラッチとは別のブレーキ手段によるブレーキ力を発生させるというものであり、クラッチ係合時にクラッチ自体によるブレーキ効果を高めるという本発明とは、本質的に異なるものである。

第１発明は、
エンジンの動力がトランスミッションに伝達されて走行する作業車両であって、
トランスミッションは、
前進走行段に対応する前進クラッチと、
後進走行段に対応する後進クラッチと、
各速度段に対応する各速度段クラッチとを有し、
前進走行段または後進走行段を、選択する前後進選択作手段と、
速度段の変速範囲を、選択する変速範囲選択手段と、
変速範囲選択手段によって、作業に適した低速の変速範囲が選択されており、かつ、各速度段クラッチのうち、選択された変速範囲の最高速度段に対応する速度段クラッチが係合されている場合に、当該最高速度段に対応する上限車速以下になるように、エンジンの回転数を制限するエンジン回転数制御手段と
を備え作業車両のエンジン回転数制御装置であることを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
エンジンとトランスミッションとの間に、トルクコンバータと、当該トルクコンバータと並列にロックアップクラッチが設けられた作業車両であって、
前記エンジン回転数制御手段は、
ロックアップクラッチを非係合状態にする指示がされており、かつ、変速範囲選択手段によって、作業に適した低速の変速範囲が選択されており、かつ、各速度段クラッチのうち、選択された変速範囲の最高速度段に対応する速度段クラッチが係合している場合に、当該最高速度段に対応する上限車速以下になるように、エンジンの回転数を制限すること
を特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明において、
作業に適した低速の変速範囲は、最高速度段を２速速度段とする変速範囲であること
を特徴とする。

本発明によれば、シフトレンジレバー８によって、作業に適した低速の変速範囲（シフトレンジ「２」）が選択されており、かつ、各速度段クラッチ２１〜２４のうち、選択された変速範囲（シフトレンジ「２」）の最高速度段（２速速度段）に対応する速度段クラッチ（２速クラッチ２２）が係合されている場合に、当該最高速度段（２速速度段）に対応する上限車速Ｎtm以下になるように、エンジン１の回転数Ｎeを制限するスロットル量上限値Ｓmが求められ、これがスロットル量修正指令信号としてエンジンコントローラ６０に出力される。

たとえば前進２速「Ｆ２」時には、車速センサ１０の現在の検出回転数Ｎt（現在の車速Ｖ）に対応するスロットル上限値Ｓmが図４（ａ）に示す対応関係Ｌ1に基づいて読み出され、スロットル量修正指令信号としてエンジンコントローラ６０に出力される。エンジンコントローラ６０では、トランスミッションコントローラ５０から入力されたスロットル修正指令信号の内容、つまりスロットル量上限値Ｓmと、アクセルペダル１１の踏み込み操作量としてのスロットル量Ｓとを対比して、いずれか小さい方のスロットル量を、修正されたスロットル量Ｓ′として生成し、修正されたスロットル量Ｓ′に応じた目標回転数が得られるように、エンジン１を制御する。

この結果、図２に示すように、ホイールローダ１００が前進２速「Ｆ２」で走行している場合には、特性Ｌ1に従い、矢印Ａで示すごとく、車速Ｖの増加に伴いエンジン目標回転数が徐々に低下し、上限車速Ｖmに達したときに、最高回転数Ｎemの８７％の回転数Ｎefに制限される。このため、アクセルペダル１１を１００％踏み込んでいたとしても、エンジン１の回転数は、最高回転数Ｎemの８７％に相当する回転数Ｎefに制限され、車速Ｖは、２速速度段の上限車速Ｖmを超えない。

このように車速Ｖが２速速度段の上限車速Ｖmを超えないようにエンジン回転数を制御するようにしたので、Ｖシェーブ運転時に、前後進選択操作レバー７を操作して、前進走行から後進走行に切り換えたとしても、前進２速「Ｆ２」から後進３速「Ｒ３」にシフトアップされることなく、同じ速度段を維持したまま後進２速「Ｒ２」へ変速されることになる。同様にＶシェープ運転時に、前後進選択操作レバー７を操作して、後進走行から前進走行に切り換えたとしても、後進２速「Ｒ２」から前進３速「Ｆ３」にシフトアップされることなく、同じ速度段を維持したまま前進２速「Ｆ２」へ変速されることになる。

これによりオペレータが期待している通りの、低速度段（２速速度段）によるブレーキ効果が得られ、作業を効率よく、迅速に行うことができる。また、車速Ｖが２速速度段の上限車速Ｖmを超えた状態で前進クラッチ２５および後進クラッチ２６の係合切り換えが行われるようなことがないので、クラッチにかかる熱負荷が軽減されクラッチの耐久性の向上が図られるとともに、クラッチ容量を小さくできクラッチの小型化、コスト低減が図られる。

ロックアップクラッチ４がオフになっていることを本発明の制御開始の一条件としてもよく（第２発明）、ロックアップクラッチ４が設けられていない作業車両の場合などには適宜、この開始の条件を省略する実施も可能である（第１発明）。

また、シフトレンジが「２」に位置されていることを本発明の制御開始の一条件としてもよく（第３発明）、作業車両の種類によっては減速比などが異なりＶシェープ運転を行うときには他のシフトレンジを使用することも考えられるため、他のシフトレンジに位置されていることをスロットル量上限制御開始の条件としてもよい。すなわち、低速で作業を行うために使用されるシフトレンジに位置されていることをスロットル量上限制御開始の条件とすればよい（第１発明）。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、実施形態の作業車両のエンジン回転数制御装置の構成を示すブロックであり、ホイールローダの構成を、本発明に係る部分について示している。

同図１に示すように、ホイールローダ１００のエンジン１の動力伝達経路４０には、前進走行段に対応する前進クラッチ２５、後進走行段に対応する後進クラッチ２６、各速度段に対応する速度段クラッチ、つまり１速速度段、２速速度段、３速速度段、４速速度段にそれぞれ対応する１速クラッチ２１、２速クラッチ２２、３速クラッチ２３、４速クラッチ２４を有したトランスミッション２０が設けられている。各クラッチは、湿式多板の油圧クラッチで構成されている。

ホイールローダ１００のエンジン１の出力軸は、ＰＴＯ軸３０に連結されている。ＰＴＯ軸３０は、トルクコンバータ２に連結されているとともに、油圧ポンプ３に連結されている。トルクコンバータ２には、動力伝達経路４０に沿って並列に、トルクコンバータ２をロックアップするロックアップクラッチ４が設けられている。

エンジン１の出力の一部は、ＰＴＯ軸３０、トルクコンバータ２またはロックアップクラッチ４、トランスミッション２０、減速機（ディファレンシャルギア）５を介して駆動輪６に伝達される。また、エンジン１の出力の残りは、ＰＴＯ軸３０を介して油圧ポンプ３に伝達される。これにより油圧ポンプ３が駆動され、油圧ポンプ３から吐出された圧油が操作弁を介して、油圧アクチュエータに伝達され、作業機等が作動される。

トランスミッション２０の各クラッチ２１〜２６に供給若しくは各クラッチ２１〜２６から排出される圧油の油圧（クラッチ圧）を制御することにより、各クラッチ２１〜２６の入力側と出力側の摩擦係合力が制御される。同様にロックアップクラッチ４に供給若しくはロックアップクラッチ４から排出される圧油の油圧（クラッチ圧）を制御することにより、ロックアップクラッチ４の入力側と出力側の摩擦係合力が制御される。トランスミッション２０の各クラッチ２１〜２６およびロックアップクラッチ４は、トランスミッションコントローラ５０によって、係合動作（接続動作）、非係合動作（切断動作）が制御される。

ホイールローダ１００の運転席には、操作位置に応じて、前進走行段（前進クラッチ２５）あるいは後進走行段（後進クラッチ２６）を選択する、操作手段としての前後進選択操作レバー７が設けられている。

前後進選択操作レバー７の操作位置（前進位置「Ｆ」、後進位置「Ｒ」）を示す前後進位置信号は、トランスミッションコントローラ５０に入力される。

また、ホイールローダ１００の運転席には、操作位置に応じて、速度段の変速範囲を選択するシフトレンジレバー８が設けられている。シフトレンジレバー８の選択位置は、たとえばシフトレンジ「１」、シフトレンジ「２」、シフトレンジ「３」、シフトレンジ「４」からなる。シフトレンジ「２」は、車速に応じて１速速度段、２速速度段に自動的にシフトされる低速のシフトレンジ位置であり、２速速度段を最高速度段とする。シフトレンジレバー８の操作位置（シフトレンジ「１」、「２」、「３」、「４」）を示すシフトレンジ信号はトランスミッションコントローラ５０に入力される。Ｖシェープ運転時など、前後進の切り換えが煩雑に行われる低速の作業時には、シフトレンジレバー８は、通常、シフトレンジ「２」に操作される。

運転席には、モニタパネル７０が設けられている。

トランスミッションコントローラ５０は、入力された前後進位置信号、シフトレンジ信号に基づいて、前後進選択操作レバー７の現在の操作位置（前進位置「Ｆ」または後進位置「Ｒ」）およびシフトレンジレバー８の現在の操作位置（シフトレンジ「１」、「２」、「３」、「４」）をモニタパネル７０に表示させるための表示信号を出力して、モニタパネル７０に同操作位置を表示させる。

トランスミッションコントローラ５０は、入力された前後進位置信号、シフトレンジ信号などに基づいて、トランスミッション２０の前進クラッチ２５、後進クラッチ２６のいずれかを選択して係合させるための前後進クラッチ圧指令信号を出力するとともに、トランスミッション２０の各速度段クラッチ２１〜２４のうちのいずれかの速度段クラッチを選択して係合させるための速度段クラッチ圧指令信号を出力する。

たとえばホイールローダ１００が２速速度段にて後進走行中（後進２速「Ｒ２」）に、後進から前進に切り換えるための前後進位置信号がトランスミッションコントローラ５０に入力されると、トランスミッションコントローラ５０は、前進クラッチ２５を選択するための前後進クラッチ圧指令信号を出力し、所定の油圧変化パターンに従って変速前の後進クラッチ２６のクラッチ圧を低下させるとともに、選択された変速後の前進クラッチ２５のクラッチ圧を上昇させて、後進クラッチ２６を非係合状態にするとともに前進クラッチ２５を係合させる。これによりエンジン１の動力は、トランスミッション２０の選択された変速後の前進クラッチ２５、減速機５を介して駆動輪６に伝達されて、駆動輪６が駆動される。ホイールローダ１００は後進走行から前進走行に切り換えられ、２速速度段にて前進走行される（前進２速「Ｆ２」）。

トランスミッション２０で前進クラッチ２５、後進クラッチ２６のうちいずれかが選択されて係合されているかは、つまり実走行段が前進、後進のいずれであるかは、トランスミッションコントローラ５０で現在生成されている前後進クラッチ圧指令信号に基づいて、認識することができる。同様に、トランスミッション２０で各速度段クラッチ２１〜２４のうちいずれが選択されて係合されているかは、つまり実速度段が１速速度段、２速速度段、３速速度段、４速速度段のいずれであるかは、トランスミッションコントローラ５０で現在生成されている速度段クラッチ圧指令信号に基づいて、認識することができる。

ホイールローダ１００の運転席には、ロックアップクラッチ４をオン（係合）、オフ（非係合）にするためのロックアップクラッチスイッチ９が設けられている。Ｖシェープ運転時など、前後進の切り換えが煩雑に行われる低速の作業時には、ロックアップクラッチスイッチ９は、通常、オフに操作される。ロックアップクラッチスイッチ９の操作信号は、トランスミッションコントローラ５０に入力される。ロックアップクラッチスイッチ９の操作信号の内容がオフである場合には、トランスミッションコントローラ５０は、ロックアップクラッチ４を非係合状態にするためのロックアップクラッチ圧指令信号を出力する。このためロックアップクラッチスイッチ９がオフされている限りは、エンジン１の動力がトルクコンバータ２、トランスミッション２０、減速機５を介して駆動輪６に伝達されることになる。なお、ロックアップクラッチスイッチ９がオンされている場合には、トランスミッションコントローラ５０は、車速が所定車速以上になるとロックアップクラッチ４を係合させるためのロックアップクラッチ圧指令信号を出力する。これによりロックアップクラッチスイッチ９がオンされており車速が所定車速以上になっている場合には、エンジン１の動力がロックアップクラッチ４、トランスミッション２０、減速機５を介して駆動輪６に伝達されることになる。

トランスミッション２０の出力軸には、トランスミッション出力軸の回転数Ｎtを検出する車速センサ１０が設けられている。車速センサ１０の検出回転数Ｎtを示す信号は、トランスミッションコントローラ５０に入力される。トランスミッションコントローラ５０では、入力されたトランスミッション出力軸回転数Ｎtがホイールローダ１００の車体速度Ｖに変換される。

ホイールローダ１００の運転席には、アクセルペダル１１が設けられている。アクセルペダル１１は、オペレータによって踏み込み操作され、アクセルペダル１１に設けられたストロークセンサ１２によって踏み込み操作量、つまりスロットル量Ｓが検出され、スロットル量Ｓを示す信号がエンジンコントローラ６０に入力される。

エンジンコントローラ６０には、後述するようにトランスミッションコントローラ５０からスロットル量Ｓを修正するためのスロットル修正指令信号（スロットル量上限値Ｓm）が入力される。エンジンコントローラ６０では、アクセルペダル１１の踏み込み操作量に対応するスロットル量Ｓを、スロットル修正指令信号（スロットル量上限値Ｓm）によって修正して、修正されたスロットル量Ｓ′に応じた指令信号をガバナに出力し、スロットル量Ｓ′に応じた目標回転数が得られるように、エンジン１を制御する。

エンジン１は、ディーゼルエンジンであり、エンジン出力の制御は、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整は、エンジン１の燃料噴射ポンプに付設したガバナを制御することで行われる。ガバナとしては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、スロットル量Ｓ′に応じた目標回転数となるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナは目標回転数と実際のエンジン回転数との偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。

図２はエンジン１のトルク線図を示している。図２の横軸は、エンジン回転数Ｎeであり、縦軸は、エンジントルクである。

図２において最大トルク線で規定される領域がエンジン１が出し得る性能を示す。ガバナは最大トルク線を超えて排気限界とならないように、またエンジン回転数Ｎeがハイアイドル回転数を超えて過回転とならないようにエンジン１を制御する。

ここでエンジンコントローラ６０から、スロットル量Ｓ′を１００％とする指令が出力されている場合には、エンジン１の目標回転数は、定格点に対応する最高目標回転数Ｎemに設定され、ガバナは定格点とハイアイドル点とを結ぶ最高速レギュレーションラインＦem上で調速を行う。

エンジンコントローラ６０から、スロットル量Ｓ′を８７％とする指令が出力されている場合には、エンジン１の目標回転数は、最高目標回転数Ｎemの８７％に相当する回転数Ｎefに設定され、ガバナは、対応するレギュレーションラインＦef上で調速を行う。

エンジンコントローラ６０から、スロットル量Ｓ′を７２％とする指令が出力されている場合には、エンジン１の目標回転数は、最高回転数Ｎemの７２％に相当する回転数Ｎerに設定され、ガバナは、対応するレギュレーションラインＦer上で調速を行う。

図３は、トランスミッションコントローラ５０で行われる処理の手順を示すフローチャートである。

図４（ａ）、（ｂ）は、トランスミッション出力軸回転数Ｎt（ｒｐｍ；車速Ｖ）と、スロットル量上限値Ｓmとの対応関係Ｌ1、Ｌ2を示すデータテーブルである。図４（ａ）は、ホイールローダ１００が前進２速「Ｆ２」で走行している場合に対応する図であり、図４（ｂ）は、ホイールローダ１００が後進２速「Ｒ２」で走行している場合に対応する図である。

ここで、ホイールローダ１００は、「オーバーランプロテクト制御」を行うことを前提としている。オーバーランプロテクト制御とは、車速が、シフトレンジ内の最高速度段の上限車速を超えた場合に、トランスミッション２０のクラッチを保護するために、シフトレンジ内の最高速度段よりも更に高速の速度段に自動的にシフトアップする制御のことである。

たとえば、シフトレンジレバー８によってシフトレンジ「２」が選択されている場合に、車速がシフトレンジ「２」の最高速度段である２速速度段の上限車速Ｖmを超えると、トランスミッション２０のクラッチを保護するために、シフトレンジ内の最高速度段（２速速度段）よりも更に高速の速度段、たとえば３速速度段に自動的にシフトアップされる。

本実施例では、シフトレンジレバー８によって、作業に適した低速の変速範囲（シフトレンジ「２」）が選択されており、かつ、各速度段クラッチ２１〜２４のうち、選択された変速範囲（シフトレンジ「２」）の最高速度段（２速速度段）に対応する速度段クラッチ（２速クラッチ２２）が係合されている場合に、当該最高速度段（２速速度段）に対応する上限車速Ｖm（出力軸回転数Ｎtm）以下になるように、エンジン１の回転数Ｎeを制限するスロットル量上限値Ｓmが求められ、これがスロットル量修正指令信号としてエンジンコントローラ６０に出力される。

すなわち、まず、シフトレンジレバー８の操作位置を示すシフトレンジ信号に基づいて、現在のシフトレンジが「２」であるか否かが判断される（ステップ１０１）。

つぎに、トランスミッションコントローラ５０で生成された速度段クラッチ圧指令信号に基づいて、現在選択され係合されている実速度段が２速速度段（２速クラッチ２２）であるか否かが判断される（ステップ１０２）。

つぎに、ロックアップクラッチスイッチ９の操作信号に基づいて、ロックアップクラッチスイッチ９がオフがなっているか否かが判断される（ステップ１０３）。

シフトレンジが「２」であり（ステップ１０１の判断ＹＥＳ）、かつ実速度段が２速速度段（２速クラッチ２２）であり（ステップ１０２の判断ＹＥＳ）、かつロックアップクラッチスイッチ９がオフになっている場合には（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、「オーバーランプロテクト制御」が機能しないように、つぎのステップ１０４に移行して、スロットル量上限制御が実施される。

ステップ１０４では、図４（ａ）、（ｂ）に示すデータテーブルの内容に基づいてスロットル量上限値Ｓmが求められる。

まず、前後進操作レバー７の操作位置を示す前後進位置信号「Ｆ」または「Ｒ」に基づいて、現在ホイールローダ１００が前進走行「Ｆ」しているか、後進走行「Ｒ」しているかが判定される。

この結果、ホイールローダ１００が前進走行中であると判定された場合には、前進走行に対応する図４（ａ）に示す対応関係Ｌ1が選択される。

図４（ａ）は、横軸をトランスミッション出力軸回転数Ｎtとし縦軸を前進走行時のスロットル量上限値Ｓmとする対応関係Ｌ1を示している。

横軸の回転数Ｎtf0〜回転数Ｎtmの範囲（車速Ｖで１２ｋｍ/ｈ〜１３ｋｍ/ｈ）は、前進２速「Ｆ２」で走行している場合の２速速度段がカバーする車速領域を示している。前進２速「Ｆ２」で走行している場合には、２速速度段の上限車速Ｖmは、１３ｋｍ/ｈであり、仮に車速Ｖが実際に上限車速Ｖmを超えるとオーバーランプロテクト制御が機能して、より高速に対応した３速速度段に自動的にシフトアップされることになる。

図４（ａ）に示すように、対応関係Ｌ1は、横軸の回転数Ｎtf0〜回転数Ｎtmの範囲（車速Ｖで１２ｋｍ/ｈ〜１３ｋｍ/ｈ）で、車速Ｖの増加に伴いスロットル量上限値Ｓmが１００％から徐々に低下して上限車速Ｖmに達するとスロットル量上限値Ｓmが８７％になるという特性Ｌ1となっている。なお車速Ｖの増加に伴いスロットル量上限値Ｓmを徐々に低下させる特性としたのは、急な変化によるショックの発生を避けるためである。場合によっては、２速速度段がカバーする速度領域全域（回転数Ｎtf0〜回転数Ｎtmの範囲（車速Ｖで１２ｋｍ/ｈ〜１３ｋｍ/ｈ））でスロットル量上限値Ｓmを８７％とする実施も可能である。

これにより、アクセルペダル１１を１００％まで踏み込んでスロットル量Ｓが１００％になったとしてもスロットル上限値Ｓmによってスロットル量Ｓが修正されて、制限されたスロットル量Ｓ′が得られることになる。たとえばアクセルペダル１１を１００％踏み込んだとしても車速Ｖが上限車速Ｖmになっていれば、８７％のスロットル量Ｓ′、つまり最大目標回転数Ｎemの８７％の回転数Ｎefにエンジン回転数Ｎeが制限されて、車速Ｖは２速速度段の上限車速Ｖmを超えない。

このように前進２速「Ｆ２」時には、車速センサ１０の現在の検出回転数Ｎt（現在の車速Ｖ）に対応するスロットル上限値Ｓmが図４（ａ）に示す対応関係Ｌ1に基づいて読み出され、スロットル量修正指令信号としてエンジンコントローラ６０に出力される。

同様に、ホイールローダ１００が後進走行中であると判定された場合には、後進走行に対応する図４（ｂ）に示す対応関係Ｌ2が選択される。

図４（ｂ）は、横軸をトランスミッション出力軸回転数Ｎtとし縦軸を後進走行時のスロットル量上限値Ｓmとする対応関係Ｌ2を示している。

横軸の回転数Ｎtr0〜回転数Ｎtmの範囲（車速Ｖで１２ｋｍ/ｈ〜１３ｋｍ/ｈ）は、後進２速「Ｒ２」で走行している場合の２速速度段がカバーする車速領域を示している。後進２速「Ｒ２」で走行している場合には、２速速度段の上限車速Ｖmは、１３ｋｍ/ｈであり、仮に車速Ｖが実際に上限車速Ｖmを超えるとオーバーランプロテクト制御が機能して、より高速に対応した３速速度段に自動的にシフトアップされることになる。

図４（ｂ）に示すように、対応関係Ｌ2は、横軸の回転数Ｎtr0〜回転数Ｎtmの範囲（車速Ｖで１２ｋｍ/ｈ〜１３ｋｍ/ｈ）で、車速Ｖの増加に伴いスロットル量上限値Ｓmが１００％から徐々に低下して上限車速Ｖmに達するとスロットル量上限値Ｓmが７２％になるという特性Ｌ2となっている。なお車速Ｖの増加に伴いスロットル量上限値Ｓmを徐々に低下させる特性としたのは、急な変化によるショックの発生を避けるためである。場合によっては、２速速度段がカバーする速度領域全域（回転数Ｎtr0〜回転数Ｎtmの範囲（車速Ｖで１２ｋｍ/ｈ〜１３ｋｍ/ｈ））でスロットル量上限値Ｓmを７２％とする実施も可能である。

これにより、アクセルペダル１１を１００％踏み込んでスロットル量Ｓが１００％になっていても、スロットル上限値Ｓmによってスロットル量Ｓが修正されて、制限されたスロットル量Ｓ′が得られることになる。たとえばアクセルペダル１１を１００％踏み込んだとしても車速Ｖが上限車速Ｖmになっていれば、７２％のスロットル量Ｓ′、つまり最大目標回転数Ｎemの７２％の回転数Ｎerにエンジン回転数Ｎeが制限されて、車速Ｖは、２速速度段の上限車速Ｖmを超えない。

このように後進２速「Ｒ２」時には、車速センサ１０の現在の検出回転数Ｎt（現在の車速Ｖ）に対応するスロットル上限値Ｓmが図４（ｂ）に示す対応関係Ｌ2に基づいて読み出され、スロットル量修正指令信号としてエンジンコントローラ６０に出力される（ステップ１０４）。

つぎに、上述したステップ１０４のスロットル量上限制御を解除する条件が成立しているか否かが判断される。

すなわち、シフトレンジレバー８の操作位置を示すシフトレンジ信号に基づいて、現在のシフトレンジが「２」以外であるか否かが判断される（ステップ１０５）。

つぎに、トランスミッションコントローラ５０で生成されたクラッチ圧指令信号に基づいて、現在選択され係合されている実速度段が２速速度段（２速クラッチ２２）以外であるか否かが判断される（ステップ１０６）。

つぎに、ロックアップクラッチスイッチ９の操作信号に基づいて、ロックアップクラッチスイッチ９がオンになっているか否かが判断される（ステップ１０７）。

シフトレンジが「２」以外であるか（ステップ１０５の判断ＹＥＳ）、または実速度段が２速速度段（２速クラッチ２２）以外であるか（ステップ１０６の判断ＹＥＳ）、またはロックアップクラッチスイッチ９がオンになっている場合には（ステップ１０７の判断ＹＥＳ）、スロットル量上限制御が解除される。

エンジンコントローラ６０では、トランスミッションコントローラ５０から入力されたスロットル修正指令信号の内容、つまりスロットル量上限値Ｓmと、アクセルペダル１１の踏み込み操作量としてのスロットル量Ｓとを対比して、いずれか小さい方のスロットル量を、修正されたスロットル量Ｓ′として生成し、修正されたスロットル量Ｓ′に応じた目標回転数が得られるように、エンジン１を制御する。

この結果、図２に示すように、ホイールローダ１００が前進２速「Ｆ２」で走行している場合には、特性Ｌ1に従い、矢印Ａで示すごとく、車速Ｖの増加に伴いエンジン目標回転数が徐々に低下し、上限車速Ｖmに達したときに、最高目標回転数Ｎemの８７％の回転数Ｎefに制限される。このため、アクセルペダル１１を１００％踏み込んでいたとしても、エンジン１の回転数は、最高回転数Ｎemの８７％に相当する回転数Ｎefに制限され、車速Ｖは、２速速度段の上限車速Ｖmを超えない。

また、ホイールローダ１００が後進２速「Ｒ２」で走行している場合には、特性Ｌ2に従い、矢印Ｂで示すごとく、車速Ｖの増加に伴いエンジン目標回転数が徐々に低下し、上限車速Ｖmに達したときに、最高目標回転数Ｎemの７２％の回転数Ｎerに制限される。このため、アクセルペダル１１を１００％踏み込んでいたとしても、エンジン１の回転数は、最高回転数Ｎemの７２％に相当する回転数Ｎerに制限され、車速Ｖは、２速速度段の上限車速Ｖmを超えない。

なお、上述した実施例では、ロックアップクラッチ４がオフになっていることをスロットル量上限制御開始の一条件としているが、ロックアップクラッチ４が設けられていない作業車両の場合などには適宜、この開始の条件を省略する実施も可能である。

また、上述した実施例では、シフトレンジが「２」に位置されていることをスロットル量上限制御開始の一条件としているが、作業車両の種類によって減速比などが異なりＶシェープ運転を行うときには他のシフトレンジを使用することも考えられるため、他のシフトレンジに位置されていることをスロットル量上限制御開始の条件としてもよい。すなわち、低速で作業を行うために使用されるシフトレンジに位置されていることをスロットル量上限制御開始の条件とすればよい。

また、実施例では、作業車両としてホイールローダを想定して説明したが、本発明は、トランスミッションが設けられた作業車両であれば、フォークリフトなどの他の作業車両にも同様にして適用することができる。

図１は、実施例の作業車両のエンジン回転数制御装置の構成を示すブロック図であり、ホイールローダの構成を、本発明に係る部分について示した図である。図２は、エンジンのトルク線図を示した図である。図３は、実施例のコントローラで行われる処理内容を示すフローチャートである。図４（ａ）、（ｂ）は、スロットル上限制御に用いられるスロットル上限値の記憶データを示した図である。

符合の説明

１エンジン４ロックアップクラッチ７前後進選択操作レバー８シフトレンジレバー２０トランスミッション２１〜２４速度段クラッチ２５前進クラッチ２６後進クラッチ５０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

Claims

エンジンの動力がトランスミッションに伝達されて走行する作業車両であって、
トランスミッションは、
前進走行段に対応する前進クラッチと、
後進走行段に対応する後進クラッチと、
各速度段に対応する各速度段クラッチとを有し、
前進走行段または後進走行段を、選択する前後進選択作手段と、
速度段の変速範囲を、選択する変速範囲選択手段と、
変速範囲選択手段によって、作業に適した低速の変速範囲が選択されており、かつ、各速度段クラッチのうち、選択された変速範囲の最高速度段に対応する速度段クラッチが係合されている場合に、当該最高速度段に対応する上限車速以下になるように、エンジンの回転数を制限するエンジン回転数制御手段と
を備えたことを特徴とする作業車両のエンジン回転数制御装置。
エンジンとトランスミッションとの間に、トルクコンバータと、当該トルクコンバータと並列にロックアップクラッチが設けられた作業車両であって、
前記エンジン回転数制御手段は、
ロックアップクラッチを非係合状態にする指示がされており、かつ、変速範囲選択手段によって、作業に適した低速の変速範囲が選択されており、かつ、各速度段クラッチのうち、選択された変速範囲の最高速度段に対応する速度段クラッチが係合している場合に、当該最高速度段に対応する上限車速以下になるように、エンジンの回転数を制限すること
を特徴とする請求項１記載の作業車両のエンジン回転数制御装置。
作業に適した低速の変速範囲は、最高速度段を２速速度段とする変速範囲であること
を特徴とする請求項１または２記載の作業車両のエンジン回転数制御装置。