JP2019086088A - 産業車両の変速制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車速制限値の設定範囲の制約を無くしつつ、シフトアップタイミングのばらつきを抑えることができる産業車両の変速制御装置を提供する。【解決手段】変速制御装置１は、フォークリフト２の実車速を検出する車速センサ８と、フォークリフト２の車速制限値を設定するディスプレイ１０及び車速制限値取得部１５と、実車速と車速制限値とに基づいて、トランスミッション５の変速段を決定する変速段決定部１７と、変速段決定部１７により決定された変速段に応じてトランスミッション５を制御するソレノイド駆動部１８及び変速切換用ソレノイド１１とを備え、変速段決定部１７は、車速制限値が現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きい閾値以下であるときは、トランスミッション５をシフトアップせずに現在の変速段に維持する。【選択図】図１
Description
本発明は、産業車両の変速制御装置に関する。
従来における産業車両の変速制御装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、車速に応じてトランスミッションをシフトアップ及びシフトダウンする技術が知られている。
フォークリフト等の産業車両においては、構内速度規制を運転者に守らせる目的等により車速制限機能が広く普及している。近年における産業車両の車速制限機能では、例えば５ｋｍ／ｈから１ｋｍ／ｈ刻みで車速を制限できるような細かい設定が可能になってきている。一方、フォークリフトでは、最高速が約２０ｋｍ／ｈ程度が一般的であり、車速制限設定可能な領域でトランスミッションのシフトアップ及びシフトダウンを行う必要がある。ここで、車速制限値をシフトアップ車速付近に設定した場合には、路面勾配または路面の凹凸状態等によってシフトアップ車速を超えるタイミングが変動し、シフトアップタイミングのばらつきが発生する。このような問題を解決する方策としては、シフトアップ車速付近での車速制限値の設定を不可にするという方法がある。しかし、この場合には、車速制限値の設定が可能な車速幅が狭くなり、ユーザによっては所望の車速で車速制限を行うことができない不都合を生じさせるおそれがある。
本発明の目的は、車速制限値の設定範囲の制約を無くしつつ、シフトアップタイミングのばらつきを抑えることができる産業車両の変速制御装置を提供することである。
本発明の一態様は、エンジンの回転がトランスミッションに伝わって車輪が回転する産業車両の変速制御装置において、産業車両の実車速を検出する車速検出部と、産業車両の車速制限値を設定する車速制限値設定部と、車速検出部により検出された実車速と車速制限値設定部により設定された車速制限値とに基づいて、トランスミッションの変速段を決定する変速段決定部と、変速段決定部により決定された変速段に応じてトランスミッションを制御する制御部とを備え、変速段決定部は、車速制限値が現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きい閾値以下であるときは、トランスミッションをシフトアップせずに現在の変速段に維持することを特徴とする。
このような変速制御装置においては、産業車両の車速制限値が閾値以下であるときは、トランスミッションはシフトアップされずに現在の変速段に維持される。ここで、閾値は、現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きい。このため、車速制限値がシフトアップ車速付近に設定された場合には、路面勾配または路面の凹凸状態等によって車速が変動してシフトアップ車速を超えても、トランスミッションは現在の変速段に維持されることになる。これにより、車速制限値の設定範囲の制約が無くなると共に、シフトアップタイミングのばらつきが抑えられる。
変速段決定部は、車速制限値が閾値よりも大きいと共に実車速がシフトアップ車速以上であるときは、トランスミッションをシフトアップしてもよい。車速制限値が閾値よりも大きいときは、車速制限値はシフトアップ車速よりも大きい。このため、トランスミッションがシフトアップされることで、産業車両の車速が車速制限値に近づくようになる。
閾値は、シフトアップ車速よりも大きく且つ現在の変速段での最高速よりも小さくてもよい。このような構成では、車速制限値が現在の変速段での最高速以上の値に設定されたときでも、トランスミッションがシフトアップされることで、産業車両の車速が車速制限値に確実に近づくようになる。
車速制限値設定部は、産業車両の車速制限の有効及び無効を切り換える機能を有し、変速段決定部は、実車速が現在の変速段でのシフトダウン車速以下であるときは、トランスミッションをシフトダウンしてもよい。このような構成では、例えば産業車両の走行中に車速制限が有効とされても、実車速がシフトダウン車速以下にならないと、トランスミッションがシフトダウンされない。
本発明によれば、車速制限値の設定範囲の制約を無くしつつ、シフトアップタイミングのばらつきを抑えることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る産業車両の変速制御装置を備えた産業車両の概略構成を示すブロック図である。図１において、本実施形態の変速制御装置１は、産業車両であるエンジン式のフォークリフト２に搭載されている。フォークリフト２は、車速制限機能と自動変速機能とを具備している。
フォークリフト２は、エンジン３と、このエンジン３の出力軸にトルクコンバータ４を介して連結されたトランスミッション５とを備えている。エンジン３の回転は、トルクコンバータ４を介してトランスミッション５に伝達される。トランスミッション５は、複数のギア及びクラッチ等を有する２段変速機である。
トランスミッション５は、減速機６及びアクスルシャフト（図示せず）を介して左右の車輪７と連結されている。トランスミッション５に伝えられた回転が減速機６及びアクスルシャフトを介して車輪７に伝達されて車輪７が回転することで、フォークリフト２が走行する。
また、フォークリフト２は、車速センサ８と、アクセル開度センサ９と、ディスプレイ１０と、変速切換用ソレノイド１１と、車速制御ユニット１２と、エンジンＥＣＵ１３と、変速制御ユニット１４とを備えている。
車速センサ８は、フォークリフト２の実車速を検出するセンサ（車速検出部）である。アクセル開度センサ９は、フォークリフト２のアクセル開度を検出するセンサである。ディスプレイ１０は、運転者がフォークリフト２に関する各種設定情報を入力すると共に、フォークリフト２に関する各種表示情報を表示する機器である。
ディスプレイ１０による入力事項としては、車速制限の有効及び無効の切り換え、車速制限値の設定及び変更等がある。車速制限値は、フォークリフト２の車速を制限するための値である（図３参照）。車速制限が有効とされ、車速制限値が設定されると、フォークリフト２の車速が車速制限値に制限される。車速制限値は、例えば５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈ程度まで１ｋｍ／ｈ刻みで設定することが可能である。また、車速制限の有効及び無効の切り換えと車速制限値の設定及び変更とは、フォークリフト２の走行中にも行うことが可能である。
変速切換用ソレノイド１１は、トランスミッション５の変速段を１速または２速に切り換える。変速切換用ソレノイド１１は、例えばトランスミッション５のクラッチの接断を変更する。
車速制御ユニット１２、エンジンＥＣＵ１３及び変速制御ユニット１４は、何れもＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。なお、車速制御ユニット１２、エンジンＥＣＵ１３及び変速制御ユニット１４は、１つのコントローラとして構成されていてもよい。
車速制御ユニット１２は、車速制限値取得部１５と、エンジン制御指令値演算部１６とを有している。車速制限値取得部１５は、ディスプレイ１０により入力された車速制限値を取得する。ディスプレイ１０及び車速制限値取得部１５は、フォークリフト２の車速制限値を設定する車速制限値設定部を構成する。車速制限値設定部は、車速制限の有効及び無効を切り換える機能を有している。
エンジン制御指令値演算部１６は、車速センサ８により検出されたフォークリフト２の実車速、アクセル開度センサ９により検出されたフォークリフト２のアクセル開度及び車速制限値取得部１５により取得された車速制限値に基づいて、エンジン制御指令値を求める。具体的には、エンジン制御指令値演算部１６は、例えばアクセル開度に応じた目標車速及び車速制限値に応じた目標車速のうち小さいほうの目標車速に実車速を追従させるのに必要なエンジン回転数やエンジントルク等をエンジン制御指令値として求める。
エンジンＥＣＵ１３は、エンジン制御指令値演算部１６により得られたエンジン制御指令値に応じてエンジン３を制御する。
変速制御ユニット１４は、変速段決定部１７と、ソレノイド駆動部１８とを有している。変速段決定部１７は、車速センサ８により検出されたフォークリフト２の実車速及び車速制限値取得部１５により取得された車速制限値に基づいて、トランスミッション５の変速段を１速または２速に決定する。なお、変速段決定部１７の処理については、後で詳述する。ソレノイド駆動部１８は、変速段決定部１７により決定された変速段に応じて変速切換用ソレノイド１１を駆動する。
以上において、車速センサ８とディスプレイ１０と変速切換用ソレノイド１１と車速制御ユニット１２の車速制限値取得部１５と変速制御ユニット１４とは、本実施形態の変速制御装置１を構成する。このとき、変速制御ユニット１４のソレノイド駆動部１８と変速切換用ソレノイド１１とは、変速段決定部１７により決定された変速段に応じてトランスミッション５を制御する制御部を構成する。
図２は、変速段決定部１７により実行される変速段決定処理の手順を示すフローチャートである。図２において、変速段決定部１７は、まずトランスミッション５の現在の変速段が１速であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０１）。現在の変速段は、変速段決定部１７において記憶されている。なお、例えばトランスミッション５に変速段の位置を検出するセンサを設け、そのセンサから現在の変速段を判断してもよい。
変速段決定部１７は、現在の変速段が１速であると判断したときは、車速制限値取得部１５により取得された車速制限値が閾値Ｇ以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０２）。閾値Ｇは、図３に示されるように、１速でのシフトアップ車速Ｖ１ｓｕよりも大きく且つ１速での最高速Ｖ１ｍａｘよりも小さい値である。つまり、閾値Ｇは、現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きく且つ現在の変速段での最高速よりも小さい値である。
図３は、上記の車速制限値設定部により車速制限値が設定されたときの加速動作の一例を示すグラフである。図３において、横軸は時間を表し、縦軸は車速を表している。フォークリフト２の加速動作時に、フォークリフト２の車速が車速制限値に制限される（実線Ｐ参照）。ここでの車速制限値は、閾値Ｇよりも小さい。なお、車速制限値が設定されていないときは、フォークリフト２は車速制限が行われることなく加速する（２点鎖線Ｑ参照）。
１速でのシフトアップ車速Ｖ１ｓｕ（以下、単にシフトアップ車速Ｖ１ｓｕという）は、基本的には加速時に１速から２速にシフトアップする車速である。加速時に車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕよりも低いときは、変速段が１速となる。加速時に車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕ以上であるときは、基本的には変速段が２速となる。１速での最高速Ｖ１ｍａｘは、２速での最高速Ｖ２ｍａｘよりも低い。２速での最高速Ｖ２ｍａｘは、フォークリフト２の最高速である。最高速Ｖ１ｍａｘ，Ｖ２ｍａｘは、例えばエンジン３及びトランスミッション５のギア比等で決まり、車種によって異なる。なお、閾値Ｇは、フォークリフト２の仕様及び挙動等に合わせて設定してもよい。
図２に戻り、変速段決定部１７は、車速制限値が閾値Ｇ以下である（図３参照）と判断したときは、トランスミッション５の変速段を１速に維持するように決定し、その決定結果をソレノイド駆動部１８に出力する（手順Ｓ１０３）。つまり、変速段決定部１７は、車速制限値が閾値Ｇ以下であると判断したときは、トランスミッション５をシフトアップせずに現在の変速段に維持する。
変速段決定部１７は、手順Ｓ１０２において車速制限値が閾値Ｇよりも大きいと判断したときは、車速センサ８により検出された実車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕ以上であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。
変速段決定部１７は、実車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕよりも低いと判断したときは、トランスミッション５の変速段を１速に維持するように決定し、その決定結果をソレノイド駆動部１８に出力する（手順Ｓ１０３）。変速段決定部１７は、実車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕ以上であると判断したときは、トランスミッション５の変速段を１速から２速にシフトアップするように決定し、その決定結果をソレノイド駆動部１８に出力する（手順Ｓ１０５）。
変速段決定部１７は、手順Ｓ１０１においてトランスミッション５の現在の変速段が１速ではなく２速であると判断したときは、車速センサ８により検出された実車速が２速（現在の変速段）でのシフトダウン車速Ｖ２ｓｄ以下であるかどうかを判断する（手順Ｓ１０６）。
２速でのシフトダウン車速Ｖ２ｓｄ（以下、単にシフトダウン車速Ｖ２ｓｄという）は、図３に示されるように、減速時に２速から１速にシフトダウンする車速である。減速時に車速がシフトダウン車速Ｖ２ｓｄよりも高いときは、変速段が２速となる。減速時に車速がシフトダウン車速Ｖ２ｓｄ以下であるときは、変速段が１速となる。
変速段決定部１７は、実車速がシフトダウン車速Ｖ２ｓｄよりも高いと判断したときは、トランスミッション５の変速段を２速に維持するように決定し、その決定結果をソレノイド駆動部１８に出力する（手順Ｓ１０７）。変速段決定部１７は、実車速がシフトダウン車速Ｖ２ｓｄ以下であると判断したときは、トランスミッション５の変速段を２速から１速にシフトダウンするように決定し、その決定結果をソレノイド駆動部１８に出力する（手順Ｓ１０８）。
図４は、比較例として、従来の変速制御装置においてシフトアップ車速付近に車速制限値が設定されたときの加速動作の一例を示すグラフである。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は車速を表している。また、車速ゼロとシフトダウン車速Ｖ２ｓｄとの間の車速範囲Ｘは、１速で走行する領域である。シフトアップ車速Ｖ１ｓｕと最高速Ｖ２ｍａｘとの間の車速範囲Ｙは、２速で走行する領域である。シフトダウン車速Ｖ２ｓｄとシフトアップ車速Ｖ１ｓｕとの間の車速範囲Ｚは、加速中は１速で走行し、減速中は２速で走行する領域である。
図４（ａ）に示されるように、シフトダウン車速Ｖ２ｓｄよりも低い領域に車速制限値Ａが設定されている場合には、１速の状態で車速制限がかかり、その速度での一定速の走行となる。このため、１速から２速へのシフトアップは行われず、運転者は変速によるショック等を気にすることなく走行を行うことができる。また、シフトアップ車速Ｖ１ｓｕよりも高い領域に車速制限値Ｂが設定されている場合には、２速の状態で車速制限がかかるが、車速制限を行っていない場合（車速制限を有効にしていない場合）と同じタイミングでトランスミッションがシフトアップするため、運転者が違和感を生じることはない。このとき、シフトアップ時間はＢ１である。
しかし、図４（ｂ）に示されるように、シフトアップ車速Ｖ１ｓｕとほぼ同一車速に車速制限値Ｃが設定されている場合には、路面勾配、路面の凹凸状態あるいは積載負荷状況等によってシフトアップ車速を超えるタイミングが変動し、シフトアップタイミングにばらつきが発生する。
具体的には、フォークリフト２の下り勾配の走行時（実線Ｒ参照）には、荷や車重によりフォークリフト２が加速するため、フォークリフト２の車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕに到達したのちに一定速へ収束するように制御される。このため、シフトアップ時間はＣ１となる。フォークリフト２の上り勾配の走行時（破線Ｓ参照）には、荷や車重によるフォークリフト２の加速が下り勾配や平坦路よりも抑えられるため、フォークリフト２の車速がシフトアップ車速Ｖ１ｓｕに到達する前に一定速に収束するように制御される。このため、シフトアップ時間はＣ２となる。その結果、シフトアップ時間のばらつきＣ０（＝Ｃ２−Ｃ１）が発生する。
また、例えばフォークリフト２の上り勾配の走行時に路面に凹凸が存在し、凹凸路面の走行となった時（１点鎖線Ｔ）には、フォークリフト２の車速が一時的に増加してシフトアップ車速Ｖ１ｓｕに到達することがある。そのような場合には、シフトアップ時間はＣ３となる。このため、運転者が車速制限値の一定速での走行をしようとしているときに変速ショックが発生する等、作業性の悪化につながる。
なお、車速制限値をシフトアップ車速Ｖ１ｓｕよりも少し低い値に設定した場合には、フォークリフト２が車速制限値の一定速で走行しているときに凹凸路面により急にシフトアップが発生することになり、変速ショックによる作業性の悪化や運転者の違和感を誘発することになる。
このような問題を解決する方策としては、シフトアップ車速Ｖ１ｓｕ付近での車速制限値の設定を不可とする方法がある。しかし、この場合には、車速制限値を設定可能な車速幅が狭くなってしまう。ユーザによってはシフトアップ車速Ｖ１ｓｕ付近での車速制限を希望することがあるが、そのような場合には車速制限を行うことができなくなる。
そのような不具合に対し、本実施形態においては、フォークリフト２の車速制限値が閾値Ｇ以下であるときは、トランスミッション５はシフトアップされずに現在の変速段に維持される。具体的には、トランスミッション５の現在の変速段が１速である場合、車速制限値が閾値Ｇ以下であるときは、トランスミッション５は２速にシフトアップされずに１速に維持される。ここで、閾値Ｇは、現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きい。このため、車速制限値がシフトアップ車速付近に設定された場合には、路面勾配または路面の凹凸状態等によって車速が変動してシフトアップ車速を超えても、トランスミッション５はシフトアップされずに現在の変速段に維持されることになる。これにより、車速制限値の設定範囲の制約が無くなると共に、シフトアップタイミングのばらつきが抑えられる。また、一定速での走行中に変速ショックが発生することが防止されるため、作業性の悪化を防ぐことができる。
また、本実施形態では、車速制限値が閾値Ｇよりも大きいと共に実車速が現在の変速段でのシフトアップ車速以上であるときは、トランスミッション５がシフトアップされる。車速制限値が閾値Ｇよりも大きいときは、車速制限値はシフトアップ車速よりも大きい。このため、トランスミッション５がシフトアップされることで、フォークリフト２の車速が車速制限値に近づくようになる。
また、本実施形態では、閾値Ｇは、現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きく且つ現在の変速段での最高速よりも小さい。従って、車速制限値が現在の変速段での最高速以上の値に設定されたときでも、トランスミッション５がシフトアップされることで、フォークリフト２の車速が車速制限値に確実に近づくようになる。
また、本実施形態では、実車速が現在の変速段でのシフトダウン車速以下であるときは、トランスミッション５がシフトダウンされる。従って、例えばフォークリフト２の走行中に車速制限が有効とされても、実車速がシフトダウン車速以下にならないと、トランスミッション５がシフトダウンされない。具体的には、フォークリフト２が２速で走行しているときに、車速制限が有効とされても、実車速がシフトダウン車速以下にならないと、トランスミッション５が１速にシフトダウンされないため、２速から１速への急激なシフトダウンが防止される。
なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、トランスミッション５は２段変速機であるが、トランスミッション５の変速段数としては、特に２段に限られず、３段以上であってもよい。
例えば、トランスミッション５が３段変速機である場合、車速制限値が２速でのシフトアップ車速よりも大きい閾値以下であるときは、トランスミッション５は３速にシフトアップされずに２速に維持される。このとき、車速制限値が閾値よりも大きいと共に実車速が２速でのシフトアップ車速以上であるときは、トランスミッションが３速にシフトアップされる。また、実車速が３速でのシフトダウン車速以下であるときは、トランスミッション５が２速にシフトダウンされる。
また、上記実施形態では、閾値Ｇは、現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きく且つ現在の変速段での最高速よりも小さい値であるが、閾値Ｇとしては、特にそれには限られず、現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きければよい。
さらに、上記実施形態の変速制御装置１は、エンジン式のフォークリフト２に搭載されているが、本発明は、エンジンの回転がトランスミッションに伝わって車輪が回転する産業車両であれば適用可能である。そのような産業車両としては、例えば牽引車両や建設車両等が挙げられる。
１…変速制御装置、２…フォークリフト（産業車両）、３…エンジン、５…トランスミッション、７…車輪、８…車速センサ（車速検出部）、１０…ディスプレイ（車速制限値設定部）、１１…変速切換用ソレノイド（制御部）、１５…車速制限値取得部（車速制限値設定部）、１７…変速段決定部、１８…ソレノイド駆動部（制御部）、Ｇ…閾値。
Claims (4)
- エンジンの回転がトランスミッションに伝わって車輪が回転する産業車両の変速制御装置において、
前記産業車両の実車速を検出する車速検出部と、
前記産業車両の車速制限値を設定する車速制限値設定部と、
前記車速検出部により検出された前記実車速と前記車速制限値設定部により設定された前記車速制限値とに基づいて、前記トランスミッションの変速段を決定する変速段決定部と、
前記変速段決定部により決定された前記変速段に応じて前記トランスミッションを制御する制御部とを備え、
前記変速段決定部は、前記車速制限値が現在の変速段でのシフトアップ車速よりも大きい閾値以下であるときは、前記トランスミッションをシフトアップせずに現在の変速段に維持することを特徴とする産業車両の変速制御装置。 - 前記変速段決定部は、前記車速制限値が前記閾値よりも大きいと共に前記実車速が前記シフトアップ車速以上であるときは、前記トランスミッションをシフトアップすることを特徴とする請求項１記載の産業車両の変速制御装置。
- 前記閾値は、前記シフトアップ車速よりも大きく且つ現在の変速段での最高速よりも小さいことを特徴とする請求項２記載の産業車両の変速制御装置。
- 前記車速制限値設定部は、前記産業車両の車速制限の有効及び無効を切り換える機能を有し、
前記変速段決定部は、前記実車速が現在の変速段でのシフトダウン車速以下であるときは、前記トランスミッションをシフトダウンすることを特徴とする請求項２または３記載の産業車両の変速制御装置。
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