JP2009103266A - 作業車両の変速制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バケットの突進と同時にアームを上げ操作するような急ぎの掘削作業を良好に行う。
【解決手段】トルクコンバータ２の入力軸と出力軸の速度比ｅを検出する速度比検出手段１３，１４と、検出された速度比ｅに応じてトランスミッション３の速度段をシフトアップおよびシフトダウンする変速手段２０と、２速走行時に速度比検出手段１３，１４により検出された速度比ｅが所定値ｅｄ以下となり、かつ、作業用アクチュエータ８が所定値以上の負荷で駆動される特定作業条件が成立するか否かを判定する判定手段１０と、判定手段１０により特定作業条件が成立と判定される場合は、当該特定作業条件が成立しないことが判定された場合に比べて、２速から１速にシフトダウンするのに要する時間が短縮されるように、変速手段２０を制御する変速制御手段１０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホイールローダ等の作業車両の変速制御装置に関する。

従来より、エンジンの出力トルクをトルクコンバータ（以下、トルコン）を介してトランスミッションに伝達するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１記載の装置では、トルコンの入力軸と出力軸の回転数の比であるトルコン速度比を算出し、この速度比が予め定めた所定値に達すると、トランスミッションを自動的にシフトアップまたはシフトダウンさせる。シフトアップ、シフトダウンに要する時間は、クラッチに作用するクラッチ圧の昇圧特性によって定まり、通常は、変速ショックが小さくなるように滑らかな昇圧特性が設定される。

この種の変速制御装置を有するホイールローダにおいて、掘削作業時に２速走行で土砂等の地山に突進すると、トルコン速度比が減少し、トランスミッションが２速から１速にシフトダウンする。これにより走行駆動力が大きくなり、バケット内に収容する土砂の量を増大できる。

特許第３３８８５９４号公報

しかしながら、従来は、変速ショックが小さくなるように滑らかな昇圧特性を設定していたため、２速から１速にシフトダウンするのに時間がかかり、バケットの突進と同時にアームを上げ操作するような急ぎの掘削作業を良好に行うことができなかった。

本発明による作業車両の変速制御装置は、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、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シフトアップおよびシフトダウンする変速手段と、２速走行時に速度比検出手段により検出された速度比が所定値以下となり、かつ、作業用アクチュエータが所定値以上の負荷で駆動される特定作業条件が成立するか否かを判定する判定手段と、判定手段により特定作業条件が成立と判定されると、判定手段により特定作業条件が成立と判定される場合は、当該特定作業条件が成立しないことが判定された場合に比べて、２速から１速にシフトダウンするのに要する時間が短縮されるように、変速手段を制御する変速制御手段とを備えることを特徴とする。
また、本発明による作業車両の変速制御装置は、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速に応じてトランスミッションの速度段をシフトアップおよびシフトダウンする変速手段と、２速走行時に車速検出手段により検出された車速が所定値以下となり、かつ、作業用アクチュエータが所定値以上の負荷で駆動される特定作業条件が成立するか否かを判定する判定手段と、判定手段により特定作業条件が成立と判定される場合は、当該特定作業条件が成立しないことが判定された場合に比べて、２速から１速にシフトダウンするのに要する時間が短縮されるように、変速手段を制御する変速制御手段とを備えることを特徴とする。
作業用アクチュエータの負荷圧力を検出する負荷圧検出手段をさらに備え、負荷圧検出手段で検出される負荷圧に基づいて、作業用アクチュエータの負荷が所定値以上か否かを判定することもできる。
作業用アクチュエータを操作する操作部材の操作量を検出する操作量検出手段をさらに備え、操作量検出手段で検出される操作量に基づいて、作業用アクチュエータの負荷が所定値以上か否かを判定することもできる。
２速走行でバケットを突進して行う掘削作業が行われるための条件を特定作業条件とすることが好ましい。
油圧源からのクラッチ圧により作動するクラッチ装置を有し、２速走行時に判定手段により特定作業条件が不成立と判定されると、予め定められた第１のクラッチ圧特性に従い所定時間かけてシフトダウンし、特定作業条件が成立と判定されると、予め定められた第２のクラッチ圧特性に従い所定時間よりも短い時間でシフトダウンするようにクラッチ装置を制御することもできる。
２速走行時に判定手段により特定作業条件が不成立と判定されると、予め定められた第１のクラッチ圧特性に従いシフトダウンを開始し、その後、シフトダウンが終了する前に特定作業条件が成立と判定されると、第１のクラッチ圧特性よりも急峻な第２のクラッチ圧特性に従いシフトダウンするようにクラッチ装置を制御することもできる。

本発明によれば、速度比が所定値以下または車速が所定値以下で、かつ、作業用アクチュエータが所定値以上の負荷で駆動されるときに、２速から１速にシフトダウンする際のシフトダウンに要する時間を短くするようにしたので、走行駆動力を早期に上昇することができ、急ぎの掘削作業を良好に行うことができる。

−第１の実施の形態−
以下、図１〜図１２を参照して本発明の第１の実施の形態に係る作業車両の変速制御装置について説明する。
図１は、本実施の形態に係る変速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。

図２は、第１の実施の形態に係る変速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、トルコンと呼ぶ）の入力軸（図３の２１）が連結され、トルコン２の出力軸（図３の２２）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、後述するようにその速度段を１速〜４速に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１１３，１２３に伝達され、ホイールローダが走行する。

作業用油圧ポンプ６はエンジン１により駆動され、油圧ポンプ６からの吐出油は方向制御弁７を介して作業用アクチュエータ８（例えばアームシリンダ１１４）に導かれる。方向制御弁７は操作レバー９の操作により駆動され、操作レバー９の操作量に応じてアクチュエータ８を駆動できる。

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の入力軸の回転数Ｎｉと出力軸の回転数Ｎｔの比であるトルコン速度比ｅ（＝Ｎｔ／Ｎｉ）の増加に伴い小さくなる。例えばエンジン回転数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の出力軸の回転数、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）で車両走行可能となる。

ここで、トランスミッション３の構成について説明する。図３は、トランスミッション３の概略構成を示す図である。トランスミッション３は、複数のクラッチシャフトＳＨ１〜ＳＨ３、アウトプットシャフトＳＨ４、複数のギヤＧ１〜Ｇ１３、前進用の油圧クラッチＦ、後進用の油圧クラッチＲ、１〜４速用の油圧クラッチＣ１〜Ｃ４を備える。各油圧クラッチＦ，Ｒ，Ｃ１〜Ｃ４は、トランスミッション制御装置２０を介して供給される圧油（クラッチ圧）により係合または解放する。すなわち油圧クラッチＦ，Ｒ，Ｃ１〜Ｃ４に供給されるクラッチ圧が増加するとクラッチＦ，Ｒ，Ｃ１〜Ｃ４は係合し、クラッチ圧が減少すると解放する。

トルコン２の出力軸２２は、クランクシャフトＳＨ１に連結され、クランクシャフトＳＨ４の両端部は、図２のプロペラシャフト４を介して車両前後のアクスル５に連結されている。図３では、前進用クラッチＦと１速用クラッチＣ１とが係合状態で、他のクラッチＲ，Ｃ２〜Ｃ４が解放状態にある。この場合には、ギヤＧ１とクラッチシャフトＳＨ１が一体になって回転するとともに、ギヤＧ６とクラッチシャフトＳＨ２が一体になって回転する。

このときエンジン１の出力トルクは、図３に太線で示すようにトルコン２の入力軸２１、出力軸２２、クラッチシャフトＳＨ１、前進用クラッチＦ、ギヤＧ１，Ｇ３，Ｇ５，Ｇ６、１速用クラッチＣ１、クラッチシャフトＳＨ２、ギヤＧ８，Ｇ１２を介してアウトプットシャフトＳＨ４に伝達される。これにより１速走行が可能となる。

１速から２速に変速する場合には、トランスミッション制御装置２０を介して供給されるクラッチ圧により１速用クラッチＣ１を解放し、２速用クラッチＣ２を係合する。これによりエンジン１の出力トルクは、トルコン２の入力軸２１、出力軸２２、クラッチシャフトＳＨ１、前進用クラッチＦ、ギヤＧ１，Ｇ３，Ｇ７、２速用クラッチＣ２、クラッチシャフトＳＨ２、ギヤＧ８，Ｇ１２を介してアウトプットシャフトＳＨ４に伝達され、２速走行が可能となる。１速から２速以外の変速、すなわち２速から３速、３速から４速、４速から３速、３速から２速、２速から１速への変速も同様にクラッチＣ１〜Ｃ４を制御することで行われる。

図４は、１速用クラッチＣ１と２速用クラッチＣ２にクラッチ圧を供給するトランスミッション制御装置２０の概略構成を示す油圧回路図である。なお、図示は省略するが、他のクラッチＦ，Ｒ，Ｃ３，Ｃ４の油圧回路も同様である。油圧源４１からの圧油は、電磁比例減圧弁４２，４３を介してそれぞれ減圧され、クラッチ圧としてクラッチＣ１，Ｃ２に作用する。電磁比例減圧弁４２，４３のソレノイドにはコントローラ１０から制御信号が出力される。これにより電磁比例減圧弁４２，４３の減圧度が制御され、１速用クラッチＣ１のクラッチ圧Ｐ１および２速用クラッチＣ２のクラッチ圧Ｐ２が制御される。

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。第１の実施の形態では、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。

図５は、トルコン速度比ｅと速度段の関係を示す図である。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ｅｕ以上になると、速度段は１段シフトアップする。これによりトルコン速度比ｅがｅ１（ｅｄ＜ｅ１＜ｅｕ）となる。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ｅｄ以下になると、速度段は１段シフトダウンする。これによりトルコン速度比ｅがｅ２（ｅｄ＜ｅ２＜ｅｕ）となる。所定値ｅｕ，ｅｄは、予めコントローラ１０に設定されている。

ホイールローダ１００で掘削作業を行う場合、例えばトランスミッション３の速度段を２速に設定した状態で、図６に示すように土砂等の地山１３０に向けてホイールローダ１００を突進し、バケット１１２を地山１３０に貫入する。これにより走行負荷が増大し、トルコン速度比ｅが減少する。この際、トルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下になると、トランスミッション３が２速から１速にシフトダウンする。これにより掘削作業時の走行駆動力を大きくすることができ、バケット内に大量の土砂を取り込むことができる。

このときシフトダウンに要する時間は、クラッチＣ１，Ｃ２に作用するクラッチ圧の特性に応じて定まる。急いで掘削作業を行う場合には、バケット１１２の突進と同時にアーム１１１を上げ操作するが、この場合にはトルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下になった後、短時間でシフトダウンするようなクラッチ圧特性とすることが好ましい。一方、シフトダウンに要する時間が常に短時間となるようにしたのでは、掘削作業時以外において、シフトダウン時のショックが大きくなり、乗り心地性が悪化する。この点を考慮し、本実施の形態では、以下のようにクラッチ圧特性を設定する。

図２に示すコントローラ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ペダル操作量検出器１２と、トルコン２の入力軸２１の回転数Ｎｉを検出する回転数検出器１３と、トルコン２の出力軸２２の回転数Ｎｔを検出する回転数検出器１４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ｖを検出する車速検出器１５と、油圧ポンプ６の吐出圧Ｐｐ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速の間で最大速度段を指令するシフトスイッチ１８とが接続されている。なお、ポンプ吐出圧Ｐｐは図示しないリリーフ弁により所定値Ｐｒ以下に制限される。

コントローラ１０は、アクセルペダル１１の操作量に応じてエンジン１の回転速度を制御する。さらに、以下の処理によってトランスミッション制御装置２０に制御信号を出力し、電磁比例減圧弁４２，４３（図４）を制御する。

図７は、第１の実施の形態に係るコントローラ１０で実行され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、トランスミッション３が２速に切り換わるとスタートする。ステップＳ１では、回転数検出器１３，１４からの信号によりトルコン速度比ｅを算出し、このトルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下か否かを判定する。ステップＳ１が肯定されるとステップＳ２に進み、圧力検出器１６により検出されたポンプ吐出圧Ｐｐが、予め定めた所定値Ｐｐ１以上であるか否かを判定する。所定値Ｐｐ１は、図６に示すようにバケット１１２を土砂に突っ込んでアームシリンダ１１４を駆動した際の圧力、すなわち掘削作業時の圧力に相当し、掘削作業の有無を判定する。

ステップＳ２が否定されるとステップＳ３に進み、予め定めた図８（ａ）のクラッチ圧特性ｆ１，ｆ２（基準特性）に従い２速から１速にシフトダウンするように電磁比例減圧弁４２，４３に制御信号を出力する。図８（ａ）において、ｆ１は１速用クラッチＣ１に作用するクラッチ圧Ｐ１の特性であり、ｆ２は２速用クラッチＣ２に作用するクラッチ圧Ｐ２の特性である。

特性ｆ２に示すように、クラッチ圧Ｐ２は、時点ｔ０でｅ≦ｅｄとなってから所定時間Ｔ０が経過するまで所定値Ｐａから０まで比例的に減少している。一方、特性ｆ１に示すように、クラッチ圧Ｐ１は、時点ｔ０でｅ≦ｅｄとなってから所定時間Ｔ１０（＞Ｔ０）が経過するまで０から所定値Ｐｂまで比例的に増加し、その後、所定時間Ｔ２０に至るまでＰｂからＰａまで比例的に増加している。所定時間Ｔ１０内のクラッチ圧Ｐ１の増加の割合は、所定時間Ｔ１０経過後のクラッチ圧Ｐ１の増加の割合よりも小さい。所定値Ｐｂは、１速用クラッチＣ１が係合する圧力に相当し、クラッチ圧Ｐ１が所定値Ｐｂ未満ではクラッチ板に滑りが発生している。

このように時間経過に伴いクラッチ圧Ｐ２を徐々に減少させ、クラッチ圧Ｐ１を徐々に増加させることで、２速用クラッチＣ２が解放および１速用クラッチＣ１が係合され、トランスミッション３を１速にシフトダウンすることができる。この際、所定時間Ｔ１０内のクラッチ圧特性ｆ１の傾きをとくに緩やかとしているので、変速ショックを低減できる。

ステップＳ２が肯定されるとステップＳ４に進み、予め定めた図８（ｂ）のクラッチ圧特性ｆ１’，ｆ２’（修正特性）に従い２速から１速にシフトダウンするように電磁比例減圧弁４２，４３に制御信号を出力する。ここで、特性ｆ２’は図８（ａ）の特性ｆ２と等しく、クラッチ圧Ｐ２は、所定時間Ｔ０に至るまで所定値Ｐａから０まで比例的に減少している。

一方、特性ｆ１’に示すように、クラッチ圧Ｐ１は、時点ｔ０でｅ≦ｅｄとなってから所定時間Ｔ１１が経過するまで０からＰｂまで比例的に増加し、その後、所定時間Ｔ２１が経過するまでＰｂからＰａまで比例的に増加している。所定時間Ｔ１１内のクラッチ圧Ｐ１の増加の割合は、所定時間Ｔ１１経過後のクラッチ圧Ｐ１の増加の割合よりも小さい。Ｔ１１，Ｔ２１は図８（ａ）のＴ１０，２０よりも短い。このため、修正特性ｆ１’によりクラッチ圧Ｐ１を増加させれば、基準特性ｆ１によりクラッチ圧Ｐ１を増加させる場合に比べ短時間でシフトダウンできる。なお、ステップＳ１，ステップＳ２は図６の掘削作業が行われているか否か、掘削作業条件の成否を判定するものであり、ステップＳ１が肯定され、かつステップＳ２が肯定されると掘削作業条件が成立と判定される。

ステップＳ１が否定されるとステップＳ５に進み、トルコン速度比ｅが所定値ｅｕ以上か否かを判定する。ステップＳ５が肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ１に戻る。ステップＳ６では、シフトスイッチ１８が３速と４速のいずれかに操作されているか否か、すなわち２速から３速へのシフトアップが許可されているか否かを判定する。シフトスイッチ１８が１速または２速に操作されているときは、３速へのシフトアップが禁止されているため、ステップＳ６が否定されてステップＳ１に戻る。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進む。ステップＳ７では、図示しないクラッチ圧特性（基準特性）に従い２速から３速にシフトアップするように電磁比例減圧弁４２，４３に制御信号を出力する。

本実施の形態の動作をまとめると次のようになる。掘削作業時には、２速走行でホイールローダ１００を地山１３０に向けて突進させる。バケット１１２が地山１３０に貫入すると走行負荷が増大し、トルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下となる。この際、急ぎの掘削作業を行う場合には、バケット１１２の貫入と同時に操作レバー９を操作するため、ポンプ吐出圧Ｐｐは所定値Ｐｐ１以上となる。このとき掘削作業条件が成立し、トルコン速度比ｅとポンプ吐出圧Ｐｐの関係は図９（ａ）の斜線領域に示すものとなる。

このように掘削作業条件が成立すると、図８（ｂ）の修正特性ｆ１’，ｆ２’に従いトランスミッション３が短時間で１速にシフトダウンする（ステップＳ４）。これにより走行駆動力を速やかに上昇することができ、掘削作業を急いで行うことができる。すなわちバケット１１２を貫入してすぐにアーム１１１を上げ操作すると、走行駆動力が不足してバケット１１２に十分に土砂が収容される前にアーム１１１が上昇するおそれがあった。この点、本実施の形態では、走行駆動力の不足を解消でき、バケット１１２を貫入してすぐにアーム１１１を上げ操作しても、バケット内に十分に土砂を収容できる。

一方、通常走行時に、走行負荷が増大してトルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下となった場合には、ポンプ吐出圧Ｐｐは所定値Ｐｐ１未満であるため、掘削作業条件は不成立となる。このため図８（ａ）の基準特性ｆ１，ｆ２に従いトランスミッション３が１速にシフトダウンする（ステップＳ３）。これにより時間をかけて滑らかにシフトダウンされ、変速ショックを低減することができ、良好な乗り心地性が得られる。

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）２速走行時にトルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下かつポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１以上になると、基準特性ｆ１，ｆ２よりもシフトダウンに要する時間が短い修正特性ｆ１’、ｆ２’に従い、１速にシフトダウンするようにした。これにより掘削作業時に短時間でシフトダウンすることができ、走行駆動力を早期に上昇することができる。その結果、バケット１１２の貫入と同時にアーム１１１を上げ操作する急ぎの掘削作業を良好に行うことができる。
（２）予め定められた特性ｆ１，ｆ２，ｆ１’、ｆ２’に従いクラッチ圧Ｐ１，Ｐ２を制御するので、クラッチ圧Ｐ１，Ｐ２の制御が容易である。
（３）クラッチ圧Ｐ１が０から所定値Ｐｂに達するまでクラッチ圧Ｐ１の昇圧特性ｆ１，ｆ１’の傾きを小さくするので、シフトダウン時のショックを低減できる。

なお、上記実施の形態では、トルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下かつポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１以上の範囲（図９（ａ）の斜線領域）に掘削作業条件を設定し、掘削作業条件の成立時に修正特性ｆ１’，ｆ２’に従い１速にシフトダウンするようにしたが、例えば図９（ｂ）に示すように掘削作業条件を設定してもよい。図９（ｂ）では、トルコン速度比ｅが０のとき、掘削作業条件が成立するためのポンプ吐出圧はＰｐ２（＞Ｐｐ１）であり、トルコン速度比ｅが小さいほど掘削作業条件が成立するためのポンプ吐出圧Ｐｐを大きく設定している。

上記実施の形態では、ポンプ吐出圧Ｐｐを検出して掘削作業条件の成否を判定するようにしたが、図１０に示すように操作レバー９の操作量ｓを操作量検出器１９により検出し、掘削作業条件の成否を判定するようにしてもよい。操作量検出器１９はストロークセンサやレバー操作量に応じた圧力を検出する圧力センサ等により構成できる。この場合の掘削作業条件の例を図１１に示す。図１１（ａ）において、ｓ１は掘削作業時のレバー操作量に相当し、トルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下かつレバー操作量ｓが所定値ｓ１以上のときに掘削作業条件が成立する。これにより掘削作業時に短時間で１速にシフトダウンすることができる。なお、図１１（ｂ）に示すように、トルコン速度比ｅが小さいほど、掘削作業条件が成立するためのレバー操作量ｓを大きく設定してもよい。すなわちトルコン速度比ｅが０のとき、掘削作業条件が成立するためのレバー操作量をｓ２（＞ｓ１）に設定してもよい。

なお、上記実施の形態では、２速走行時に掘削作業条件が一旦成立すると、以降、トルコン速度比ｅとポンプ吐出圧Ｐｐの変化に拘わらず、図８（ｂ）の修正特性ｆ１’，ｆ２’に従いクラッチ圧Ｐ１，Ｐ２を変化させて、１速にシフトダウンするようにした。これに対し、図１２に示すように基準特性ｆ１，ｆ２でシフトダウンしている途中で掘削作業条件が成立した際に、クラッチ圧Ｐ１の昇圧特性ｆ１を途中で変更するようにしてもよい。

図１２は、トルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下になった時点ｔ０では、ポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１未満で掘削作業条件は成立しておらず、時間Ｔ１１経過後（時点ｔ１）にポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１以上となって掘削作業条件が成立した場合のクラッチ圧特性を示す図である。これによれば、時点ｔ０から時間Ｔ１１が経過するまで基準特性ｆ１に沿ってクラッチ圧Ｐ１を緩やかに上昇させ、その後、時間Ｔ２１が経過するまで基準特性ｆ１から乖離した修正特性ｆ１’に沿ってクラッチ圧Ｐ１を急激に上昇させている。

ここで、時間Ｔ１１，Ｔ２１は、それぞれ図８（ａ）のＴ１０，Ｔ２０よりも短く、図１２の特性ｆ１’によれば、特性ｆ１に比べ、より短時間でクラッチ圧Ｐ１を所定値Ｐａ，Ｐｂまで上昇させることができる。このように掘削作業条件が成立したときにクラッチ圧Ｐ１の昇圧特性ｆ１を急峻なものに変更してクラッチ圧Ｐ１を急上昇させるようにしても、走行駆動力を早期に増大することができ、急ぎの掘削作業が可能になる。

−第２の実施の形態−
図１３〜図１６を参照して本発明の第２の実施の形態に係る作業車両の変速制御装置について説明する。
第１の実施の形態では、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ようにしたが、第２の実施の形態では、車速基準制御によりこれを制御する。なお、以下では第１の実施の形態との相違点を主に説明する。

図１３は、車速ｖと速度段の関係を示す図である。なお、変速制御装置の概略構成は図２と同様である。第２の実施の形態では、車速ｖに応じてトランスミッション制御装置２０に制御信号を出力し、図１３に示すように車速ｖに応じてトランスミッション３を変速する。すなわち車速ｖがｖ１に上昇すると、１速から２速にシフトアップし、車速ｖがｖ１からｖ２に上昇すると、２速から３速にシフトアップし、車速ｖがｖ２からｖ３に上昇すると、３速から４速にシフトアップする。一方、車速ｖがｖ６に低下すると、４速から３速にシフトダウンし、車速ｖがｖ５に低下すると、３速から２速にシフトダウンし、車速ｖがｖ４に低下すると、２速から１速にシフトダウンする。なお、シフトチェンジを安定して行うように、車速ｖ１，ｖ２，ｖ３はそれぞれ車速ｖ４，ｖ５，ｖ６よりも大きく設定されている。車速ｖ１〜ｖ６は予めコントローラ１０に設定されている。

図１４は、第２の実施の形態に係るコントローラ１０で実行され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トランスミッション３が２速に切り換わるとスタートする。なお、図７と同一の箇所には同一の符号を付している。

ステップＳ１１では、車速検出器１５により検出された車速ｖが所定値ｖ４以下か否かを判定する。ステップＳ１１が肯定されるとステップＳ２に進み、ポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１以上か否かを判定する。ステップＳ２が否定されるとステップＳ３に進み、図８（ａ）の基準特性ｆ１，ｆ２に従いトランスミッション３がシフトダウンするように電磁比例減圧弁４２，４３に制御信号を出力する。ステップＳ２が肯定されるとステップＳ４に進み、図８（ｂ）の修正特性ｆ１’，ｆ２’に従いトランスミッション３がシフトダウンするように電磁比例減圧弁４２，４３に制御信号を出力する。

一方、ステップＳ１１が否定されるとステップＳ１２に進み、車速ｖが所定値ｖ２以上か否かを判定する。ステップＳ１２が肯定されるとステップＳ６に進み、否定されるとステップＳ１１に戻る。ステップＳ６ではシフトスイッチ１８が３速、４速のいずれかに設定されているか否かを判定する。ステップＳ６が肯定されるとステップＳ７に進み、否定されるとステップＳ１１に戻る。ステップＳ７では図示しないクラッチ圧特性（基準特性）に従いトランスミッション３がシフトアップするように電磁比例減圧弁４２，４３に制御信号を出力する。

第２の実施の形態では、車速ｖが所定値ｖ４以下で、かつポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１以上のときに、トランスミッション３を修正特性ｆ１’，ｆ２’に従い１速にシフトダウンさせる。これによりバケット１１２を地山１３０に貫入した際に走行駆動力を早期に上昇させることができ、第１の実施の形態と同様、急ぎの掘削作業が可能である。この場合、図１５（ａ）に示すように車速ｖが所定値ｖ４以下かつポンプ吐出圧Ｐｐが所定値Ｐｐ１以上のとき（斜線領域）に掘削作業条件が成立するようにしたが、図１５（ｂ）に示すように車速ｖが遅いほど、掘削作業条件が成立するためのポンプ吐出圧Ｐｐを大きく設定してもよい。

操作レバー９の操作量ｓを操作量検出器１９（図１０）により検出し、図１６（ａ）に示すように車速ｖが所定値ｖ４以下かつレバー操作量ｓが所定値ｓ１以上のときに掘削作業条件が成立するようにしてもよい。図１６（ｂ）に示すように車速ｖが遅いほど、掘削作業条件が成立するためのレバー操作量ｓを大きく設定してもよい。クラッチ圧Ｐ１の昇圧特性ｆ１’を図１２に示すものとしてもよい。

車速設定値ｖ４をエンジン回転速度またはアクセルペダル１１の操作量に応じて変更するようにしてもよい。すなわち回転数検出器１３により検出された回転数Ｎｉが小さいほど、あるいはペダル操作量検出器１２により検出されたペダル操作量が小さいほど、ｖ４を低く設定するようにしてもよい。

なお、上記実施の形態では、コントローラ１０での処理により図９，１１，１５，１６の斜線領域の条件が成立すると、掘削作業条件が成立と判定したが、判定手段はこれに限らない。掘削作業条件以外の特定作業条件を判定してもよい。すなわち少なくとも２速走行時にトルコン速度比ｅが所定値ｅｄ以下または車速が所定値ｖ４以下となり、かつ、アクチュエータ８の負荷が所定値以上の負荷で駆動される特定作業条件が成立するか否かを判定するのであれば、判定手段はいかなるものでもよい。ここで、特定作業条件は、２速走行でバケットを突進して行う掘削作業が行われるための条件である。掘削作業条件が成立と判定されると、条件が不成立と判定されたときよりも、２速から１速にシフトダウンする際のシフトダウンに要する時間が短くなるようにトランスミッション制御装置２０を制御するのであれば、変速制御手段としてのコントローラ１０の構成は上述したものに限らない。

回転数検出器１３，１４によりトルコン速度比ｅを検出するようにしたが、速度比検出手段はいかなるものでもよい。車速検出器１５により車速ｖを検出するようにしたが、車速検出手段はいかなるものでもよい。検出されたトルコン速度比ｅに応じて、あるいは車速ｖに応じてトランスミッション３の速度段をシフトアップおよびシフトダウンするのであれば、変速手段としてのトランスミッション制御装置２０の構成はいかなるものでもよい。圧力検出器１６によりポンプ吐出圧Ｐｐを検出したが、負荷圧検出手段はこれに限らない。操作量検出器１９によりレバー操作量ｓを検出するようにしたが、操作量検出手段はいかなるものでもよい。

上記実施の形態では、クラッチ装置としてのクラッチＣ１〜Ｃ４により１速〜４速に変速可能としたが、３速以下または５速以上に変速可能であってもよい。掘削作業条件不成立時には図８（ａ）の基準特性ｆ１，ｆ２（第１のクラッチ圧特性）に従いシフトダウンし、掘削作業条件成立時には図８（ｂ）の修正特性ｆ１’，ｆ２’（第２のクラッチ圧特性）に従いシフトダウンするようにしたが、これらクラッチ圧特性は図８のものに限らない。図１２では、基準特性ｆ１，ｆ２に従いシフトダウンを開始した後、シフトダウンが終了する前に掘削作業条件成立と判定されると、ｆ１よりも急峻なｆ１’に従いクラッチ圧Ｐ１を制御するようにしたが、この場合の特性も図１２のものに限らない。

以上では、変速制御装置をホイールローダに適用する例を説明したが、他の作業車両にも本発明を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変速制御装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図。 本発明の第１の実施の形態に係る変速制御装置の概略構成を示す図。 本発明の実施の形態に係るトランスミッションの構成を示す図。 図２のトランスミッション制御装置の概略構成を示す油圧回路図。 第１の実施の形態に係る変速制御装置によるトルコン速度比と速度段の関係を示す図。 掘削作業の一例を示す図。 第１の実施の形態に係るコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 クラッチ圧特性を示す図。 第１の実施の形態に係るトルコン制御装置による掘削作業条件を示す図。 図２の変形例を示す図。 図９の変形例を示す図。 図８の変形例を示す図。 第２の実施の形態に係る変速制御装置による車速と速度段の関係を示す図。 第２の実施の形態に係るコントローラで実行される処理の一例を示すフローチャート。 第２の実施の形態に係るトルコン制御装置による掘削作業条件を示す図。 図１５の変形例を示す図。

符号の説明

３ トランスミッション
１０ コントローラ
１３，１４ 回転数検出器
１５ 車速検出器
１６ 圧力検出器
１９ 操作量検出器
２０ トランスミッション制御装置
４２，４３ 電磁比例減圧弁
Ｃ１ １速用クラッチ
Ｃ２ ２速用クラッチ
ｆ１，ｆ２ 基準特性
ｆ１’，ｆ２’ 修正特性

Claims (7)

1. 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シフトアップおよびシフトダウンする変速手段と、
   ２速走行時に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となり、かつ、作業用アクチュエータが所定値以上の負荷で駆動される特定作業条件が成立するか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により特定作業条件が成立と判定される場合は、当該特定作業条件が成立しないことが判定された場合に比べて、２速から１速にシフトダウンするのに要する時間が短縮されるように、前記変速手段を制御する変速制御手段とを備えることを特徴とする作業車両の変速制御装置。
2. 車速を検出する車速検出手段と、
   前記検出された車速に応じてトランスミッションの速度段をシフトアップおよびシフトダウンする変速手段と、
   ２速走行時に前記車速検出手段により検出された車速が所定値以下となり、かつ、作業用アクチュエータが所定値以上の負荷で駆動される特定作業条件が成立するか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により特定作業条件が成立と判定される場合は、当該特定作業条件が成立しないことが判定された場合に比べて、２速から１速にシフトダウンするのに要する時間が短縮されるように、前記変速手段を制御する変速制御手段とを備えることを特徴とする作業車両の変速制御装置。
3. 請求項１または２に記載の作業車両の変速制御装置において、
   前記作業用アクチュエータの負荷圧力を検出する負荷圧検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記負荷圧検出手段で検出される負荷圧に基づいて、前記作業用アクチュエータの負荷が所定値以上か否かを判定することを特徴とする作業車両の変速制御装置。
4. 請求項１または２に記載の作業車両の変速制御装置において、
   前記作業用アクチュエータを操作する操作部材の操作量を検出する操作量検出手段をさらに備え、
   前記判定手段は、前記操作量検出手段で検出される操作量に基づいて、前記作業用アクチュエータの負荷が所定値以上か否かを判定することを特徴とする作業車両の変速制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業車両の変速制御装置において、
   前記特定作業条件は、２速走行でバケットを突進して行う掘削作業が行われるための条件であることを特徴とする作業車両の変速制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業車両の変速制御装置において、
   前記変速手段は、油圧源からのクラッチ圧により作動するクラッチ装置を有し、
   前記変速制御手段は、２速走行時に前記判定手段により特定作業条件が不成立と判定されると、予め定められた第１のクラッチ圧特性に従い所定時間かけてシフトダウンし、特定作業条件が成立と判定されると、予め定められた第２のクラッチ圧特性に従い前記所定時間よりも短い時間でシフトダウンするように前記クラッチ装置を制御することを特徴とする作業車両の変速制御装置。
7. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の作業車両の変速制御装置において、
   前記変速手段は、油圧源からのクラッチ圧により作動するクラッチ装置を有し、
   前記変速制御手段は、２速走行時に前記判定手段により特定作業条件が不成立と判定されると、予め定められた第１のクラッチ圧特性に従いシフトダウンを開始し、その後、シフトダウンが終了する前に特定作業条件が成立と判定されると、前記第１のクラッチ圧特性よりも急峻な第２のクラッチ圧特性に従いシフトダウンするように前記クラッチ装置を制御することを特徴とする作業車両の変速制御装置。

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