JP2019173916A - Work vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホイールローダ等の作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle such as a wheel loader.
ホイールローダなどの作業車両は、エンジンからの駆動力によって走行装置と油圧ポンプが駆動される。エンジンからの駆動力は、トルクコンバータ装置を介して走行装置に伝達されることにより、車両が走行する。また、油圧ポンプが駆動されることにより、作動油が油圧ポンプから作業機に供給される。これにより、作業機が駆動される。 In a work vehicle such as a wheel loader, a traveling device and a hydraulic pump are driven by a driving force from an engine. The driving force from the engine is transmitted to the traveling device via the torque converter device, so that the vehicle travels. Further, when the hydraulic pump is driven, hydraulic oil is supplied from the hydraulic pump to the work machine. Thereby, the work machine is driven.
また、トルクコンバータ装置は、トルクコンバータとロックアップクラッチを備えたものが知られている。ロックアップクラッチの連結により、トルクコンバータの入力軸と出力軸とが直結状態となってロスなく、駆動力が伝達される。このロックアップクラッチの連結状態と非連結状態との切換は、制御部によって自動的に行われる。制御部は、車両の走行状態に応じてロックアップクラッチを非連結状態と連結状態のいずれかに切換える。特許文献1には、車速が所定の切換え速度に到達すると、ロックアップクラッチを非連結状態から連結状態に切替える構成が開示されている。特許文献2には、ホイールローダ等の作業車両において、作業機を操作する操作レバーの操作量を検出することにより作業機への負荷が増大する状態を判定し、操作レバーの操作量が所定値以上に操作された段階でロックアップが解除される構成が開示されている。
A torque converter device having a torque converter and a lock-up clutch is known. By connecting the lockup clutch, the input shaft and the output shaft of the torque converter are directly connected, and the driving force is transmitted without loss. Switching between the locked state and the disconnected state of the lockup clutch is automatically performed by the control unit. The control unit switches the lockup clutch between the non-connected state and the connected state according to the traveling state of the vehicle.
特許文献2に開示された構成では、オペレータの操作のやり方によって、ロックアップが解除されるタイミングが適さない場合がある。例えば、ダンプトラックへの接近しながら作業機を上げ操作するような作業時には、ブレーキペダルで車速を調整しつつ、アクセルペダルを操作してエンジン回転数を増加させて、作業機の上げ速度を速くすることが行われるが、操作レバーが閾値の操作量に操作されるまでの間はロックアップが解除されないため、アクセルペダルの操作に遅れて操作レバーが操作された場合には、作業機を上げる操作時(荷上げ操作時)に見合うエンジン回転数の吹き上がりが、得られず作業性が低下してしまう。
In the configuration disclosed in
また、掘削時においては、ロックアップが連結状態で作業機が土砂等へ突っ込んだときに、エンジンの駆動力と土砂等からの反力によってエンジンから走行装置までの駆動力伝達装置に過大な負荷が発生するが、燃費向上のために低速までロックアップを連結状態にした場合には、車速条件では回避することができなくなる。また、作業機への負荷が増大したことを検出してロックアップを解除した場合には、駆動力伝達装置への負荷を検出していないため、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができない。 Also, during excavation, when the lockup is connected and the work implement rushes into the earth and sand, an excessive load is applied to the driving force transmission device from the engine to the traveling device due to the driving force of the engine and the reaction force from the earth and sand. However, if the lockup is connected to a low speed to improve fuel efficiency, it cannot be avoided under vehicle speed conditions. In addition, when the increase in the load on the work implement is detected and the lockup is released, the load on the driving force transmission device is not detected, so that it is possible to avoid an engine stall or a failure of the traveling device. Can not.
本発明の目的は、ホイールローダなどの作業車両においてアクセルペダルの操作量とブレーキ操作量に基づいて作業場面を判断して作業性の低下を抑え、駆動力伝達装置を保護すると共に、燃費を向上させることにある。 An object of the present invention is to determine a work scene based on an accelerator pedal operation amount and a brake operation amount in a work vehicle such as a wheel loader to suppress deterioration of workability, protect a driving force transmission device, and improve fuel efficiency. There is to make it.
上記目的を達成するため、代表的な本発明に係る作業車両は、アクセルペダルの踏込により回転数が増減するエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから作動油が供給され動作する油圧アクチュエータと、前記エンジンから出力される動力がトルクコンバータを介して伝えられる走行装置と、ブレーキペダルの踏込により前記走行装置に制動力を付与する制動装置と、前記トルクコンバータの出力軸と入力軸とを連結するか遮断するかを切り替えるロックアップ装置と、前記ロックアップ装置の前記出力軸と前記入力軸の連結、遮断を制御する制御装置とを備えた作業車両において、前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルの踏込状態に基づき解除条件を判定し、前記解除条件に基づき前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するよう前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical working vehicle according to the present invention is supplied with an engine whose number of rotations is increased or decreased by depression of an accelerator pedal, a hydraulic pump driven by the engine, and hydraulic oil from the hydraulic pump. A hydraulic actuator that operates, a traveling device that transmits power output from the engine via a torque converter, a braking device that applies a braking force to the traveling device by depressing a brake pedal, and an output shaft of the torque converter; In a work vehicle comprising: a lockup device that switches between connecting and disconnecting an input shaft; and a control device that controls connection and disconnection of the output shaft of the lockup device and the input shaft. The accelerator pedal and the brake are connected with the output shaft and the input shaft of the torque converter being connected. Determining the release conditions on the basis of the state of depression of Kipedaru, and controls the lockup device to release the connection between the output shaft and the input shaft of the torque converter based on said release condition.
本発明によれば、アクセルペダルの踏込操作状態とブレーキペダルの踏込操作状態とに基づいてトルクコンバータの入力軸と出力軸の連結状態(ロックアップ)を解除する解除条件を判断するので、例えば、アクセルペダルとブレーキペダルを同時に操作するようなダンプトラックへの積込み作業時に、操作レバーの操作によらず、ロックアップを解除してエンジン回転数の吹き上がりを向上させ、作業性を低下させることを抑えることができる。またブレーキペダルを踏み込まず、アクセルペダルのみ踏み込んで行う掘削作業時は駆動力伝達装置への負荷の増加を検出することによってロックアップを解除することで駆動力伝達機器装置に過度な負荷を作用させることがなく、機器の保護を図ることができる。これ以外の課題、構成及び効果は、以下に記載する実施の形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, the release condition for releasing the connection state (lock-up) between the input shaft and the output shaft of the torque converter is determined based on the depression operation state of the accelerator pedal and the depression operation state of the brake pedal. When loading into a dump truck where the accelerator pedal and brake pedal are operated at the same time, regardless of the operation of the control lever, the lockup is released to improve the engine speed and reduce workability. Can be suppressed. In addition, when excavation work is performed by depressing only the accelerator pedal without depressing the brake pedal, an excessive load is applied to the driving force transmission device device by releasing the lockup by detecting an increase in the load on the driving force transmission device. The device can be protected. Other problems, configurations, and effects will become apparent from the description of the embodiments described below.
以下、本発明のホイールローダを実施形態毎に説明する。 Hereinafter, the wheel loader of the present invention will be described for each embodiment.
[第1実施形態]
図1は第1実施形態に係る作業車両としてのホイールローダの外観図、図2は第1実施形態に係るホイールローダのシステム構成図である。第1実施形態に係るホイールローダ1は、アクセル操作量検出装置の検出信号と及びブレーキ操作量検出装置の検出信号と車両の走行状態に基づいて、制御装置がロックアップクラッチの切替制御を行うことを特徴とする。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an external view of a wheel loader as a work vehicle according to the first embodiment, and FIG. 2 is a system configuration diagram of the wheel loader according to the first embodiment. In the
図1に示すように、第1実施形態に係るホイールローダ1は、キャブ2を備えた後フレーム3と、連結ピン4を介して後フレーム3の前方側(ホイールローダ1の前進側)に連結された前フレーム5と、これら後フレーム3及び前フレーム5に設けられた後輪6及び前輪7と、前フレーム5の前方部分に取り付けられた作業機8と、から主に構成されている。後輪6及び前輪7内には、ブレーキディスク等の制動装置9が組み込まれている。なお、本明細書においては、後フレーム3及び前フレーム5を総称して「車体」ということがある。
As shown in FIG. 1, the
作業機8は、一端が連結ピン10を介して前フレーム5に連結されたリフトアーム11と、連結ピン12を介してリフトアーム11の先端部に連結されたバケット13と、連結ピン14、15を介して両端部が前フレーム5とリフトアーム11とに連結されたリフトアームシリンダ16と、連結ピン17を介してリフトアーム11に揺動可能に連結されたベルクランク18と、一端がベルクランク18に連結され、他端がバケット13に連結されたリンク部材19と、連結ピン20、21を介して両端部が前フレーム5とベルクランク18とに連結されたバケットシリンダ22と、からなる。なお、本明細書においては、リフトアームシリンダ16及びバケットシリンダ22を総称して「油圧アクチュエータ」ということがある。また、本例においては、リフトアーム11、連結ピン12、14、15、リフトアームシリンダ16がそれぞれ1つずつしか備えられていないが、実機においては、これらの各部材がバケット13の左右に一組ずつ備えられる。
The
キャブ2内には、エンジン回転数を増減するアクセルペダル31と、ホイールローダ1を制動するブレーキペダル32と、が備えられており、キャブ2内に乗り込んだオペレータがこれらの各ペダル31、32を操作することによって、ホイールローダ1の加速、減速及び停止を行えるようになっている。
The
また、キャブ2内には、ホイールローダ1の走行方向を前進又は後進に切り替える前後進切替スイッチ等の前後進切替操作部材33と、前進又は後進時の速度段を第1速、第2速、第3速又は第4速に切り替えるシフトスイッチ等のシフト切替操作部材34とが備えられており、キャブ2内に乗り込んだオペレータがこれらの各切替操作部材33、34を操作することによって、ホイールローダ1の前後進切替及び速度段の選択を行えるようになっている。
Further, in the
更に、キャブ2内には、図示しないステアリング装置が備えられており、キャブ2内に乗り込んだオペレータがホイールローダ1を前進又は後進させた状態でステアリング装置を操作することにより、ホイールローダ1をステアリング装置の操作方向に応じた方向に操舵できるようになっている。なお、ステアリング装置を操作すると、連結ピン4を中心として前フレーム5が後フレーム3に対して屈曲し、ホイールローダ1の操舵が可能になる。
Furthermore, a steering device (not shown) is provided in the
また、キャブ2内には、リフトアームシリンダ16を伸長・収縮操作するリフトアーム操作レバー等のリフトアーム操作部材35と、バケットシリンダ22を伸長・収縮操作するバケット操作レバー等のバケット操作部材36と、が備えられており、キャブ2内に乗り込んだオペレータがこれらの各操作部材35、36を操作することによって、リフトアーム11の上昇又は下降と、バケット13の上向きチルト又は下向きチルトが行えるようになっている。即ち、リフトアームシリンダ16を伸長させると、リフトアーム11及びバケット13が上昇し、リフトアームシリンダ16を収縮させると、リフトアーム11及びバケット13が下降する。また、バケットシリンダ22を伸長させると、バケット13が上向きにチルトし、バケットシリンダ22を収縮させると、バケット13が下向きにチルトする。
Further, in the
オペレータは、ホイールローダ1の前後進操作又は制動操作、リフトアーム11の上昇操作又は下降操作、並びにバケット13の上向きチルト操作又は下向きチルト操作を組み合わせて行うことにより、ホイールローダ1に掘削、走行、積込等の各種の作業を行わせることができる。
The operator performs excavation, traveling, running on the
図2に示すように、第1実施形態に係るホイールローダ1には、動力源であるエンジン41と、エンジン41の駆動力をプロペラシャフト42に伝達するトルクコンバータ装置43及びトランスミッション44と、プロペラシャフト42の回転を後輪6及び前輪7に伝達するアクセルシャフト45と、が備えられている。エンジン41は、アクセルペダル31の操作量に応じた目標エンジン回転数を車体コントローラ61が算出してエンジンコントローラ62へ伝達し、エンジンコントローラ62からの目標回転数信号に基づいてエンジン回転数が制御される。また、トランスミッション44及びロックアップクラッチ46は、トランスミッションコントローラ63からの切替信号により切り替えられる。なお、本明細書においては、トランスミッション44、プロペラシャフト42、アクセルシャフト45、後輪6及び前輪7を総称して「走行装置49」という。
As shown in FIG. 2, the
図3は、第1実施形態に係るトルクコンバータ装置の模式的な構成図である。図3に示すように、本例のトルクコンバータ装置43は、ロックアップクラッチ46とトルクコンバータ47を有している。なお、図中の符号43aは、トルクコンバータ47の入力軸を、43bは出力軸を示しており、入力軸43aはエンジン41の出力軸に、出力軸43bはトランスミッション44に接続されている。本例のロックアップクラッチ46は、油圧作動式のクラッチであり、ロックアップクラッチ用比例弁48を介して、トランスミッションコントローラ63からの切替信号により、トルクコンバータ47の出力軸43bと入力軸43aとを連結する連結状態又はトルクコンバータ47の出力軸43bと入力軸43aとの連結を解除する連結解除状態とに切替可能であるように構成されている。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the torque converter device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the
ロックアップクラッチ46が連結解除状態である場合には、エンジン41の駆動力がトルクコンバータ47を介して走行装置49に伝達される。一方、ロックアップクラッチ46が連結状態である場合には、トルクコンバータ47の入力軸43aと出力軸43bとが直結され、エンジン41の駆動力がロックアップクラッチ46を介して走行装置49に伝達される。
When the
また、実施形態に係るホイールローダ1には、図2に示すように、エンジン41の駆動力により駆動されて作動油を吐出する油圧ポンプ51が備えられている。リフトアームシリンダ16及びバケットシリンダ22は、油圧ポンプ51からの作動油の供給を受けて伸長又は収縮する。即ち、油圧ポンプ51の吐出口とリフトアームシリンダ16との間及び油圧ポンプ51の吐出口とバケットシリンダ22との間には、作業機用コントロールバルブ52が備えられており、作業機用コントロールバルブ52の信号入力部には、リフトアーム操作部材35の操作量及び操作方向に応じた操作信号と、バケット操作部材36の操作量及び操作方向に応じた操作信号と、が入力される。従って、リフトアームシリンダ16は、リフトアーム操作部材35の操作方向と操作量に応じたストロークだけ伸長又は収縮する。これと同様に、バケットシリンダ22は、バケット操作部材36の操作方向と操作量に応じたストロークだけ伸長又は収縮する。
Further, the
なお、本例の油圧ポンプ51は、可変容量型の油圧ポンプであり、ポンプレギュレータ53が備えられている。ポンプレギュレータ53は、車体コントローラ61から出力される指令信号に応じて油圧ポンプ51の押しのけ容積を制御する。
The
車体コントローラ61は、ホイールローダ1の駆動全体を司る制御装置であり、図2に示すように、アクセルペダル31の操作量を検出するアクセル操作量検出装置64の検出信号a、ブレーキペダル32の操作量を検出するブレーキ操作量検出装置65の検出信号b、前後進切替操作部材33の操作信号c、シフト切替操作部材34の操作信号d、トルクコンバータ装置43に備えられたトルクコンバータ出力回転センサ67の検出信号f、トランスミッション44に備えられた車速センサ68の検出信号g、ロックアップの作動情報k、が入力される。また、車体コントローラ61には、エンジンコントローラ62から出力されるエンジン出力トルク信号h及びエンジン回転数信号iが入力される。
The
一方、トランスミッションコントローラ63からは、ロックアップクラッチ用比例弁48に対するロックアップクラッチ切替信号jが出力され、車体コントローラ61からはポンプレギュレータ53に対する傾転角制御信号と、エンジンコントローラ62に対する目標エンジン回転数信号mと、トランスミッションコントローラ63に対するトランスミッション切替信号n、ロックアップクラッチ用比例弁48に対する切替信号lと、が出力される。
On the other hand, the
なお、図2においては、車体コントローラ61とトランスミッションコントローラ63とが別体に記載されているが、車体コントローラ61とトランスミッションコントローラ63とは一体に構成することもできる。
In FIG. 2, the
図4は、第1実施形態に係る車体コントローラの機能ブロック図である。本例の車体コントローラ61は、図4に示すように、バス71を介して相互に接続されたROM(Read Only Memory)72、RAM(Random Access Memory)73、CPU(Central Processing Unit)74、信号入力部75及び信号出力部76等のハードウエア資源を備えたコンピュータによって構成されている。エンジンコントローラ62及びトランスミッションコントローラ63も、これと同様のハードウエア構成を有するコンピュータが用いられる。
FIG. 4 is a functional block diagram of the vehicle body controller according to the first embodiment. As shown in FIG. 4, the
ROM72は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリである。ROM72には、SDメモリカード、マイクロSDメモリカード及びUSB(Universal Serial Bus)メモリ等が含まれる。
The
図5は、第1実施形態に係るROMのフォーマット構成図である。図5に示すように、ROM72には、基本ソフトウェアであるOS(Operating System)の記憶部81と、OS上で動作してホイールローダ1の駆動制御を行う駆動制御プログラムの記憶部82と、アクセルペダル31が操作されたか否かを判定する際の基準となるアクセル閾値Acc_thの記憶部83と、ブレーキペダル32が操作されたか否かを判定する際の基準となるブレーキ閾値Brk_thの記憶部84と、ロックアップクラッチ46を解除を制御する際の基準となるトルク閾値Trq_thの記憶部85と、が設けられる。駆動制御プログラムの記憶部82には、ロックアップクラッチ46の切替制御を行う切替制御プログラムの記憶部86も設けられる。アクセル閾値Acc_th、ブレーキ閾値Brk_th及びトルク閾値Trq_thの設定方法については、後に説明する。
FIG. 5 is a format block diagram of the ROM according to the first embodiment. As shown in FIG. 5, the
RAM73は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリである。
The
CPU74は、ROM72からプログラム及び閾値その他のデータを読み出してRAM73上に展開し、ロックアップクラッチ46の切替制御プログラムを含むホイールローダ1の駆動制御プログラムを実行する。これにより、CPU74は、ホイールローダ1の稼働状態(作業場面)に合わせた適切なロックアップクラッチ46の切替制御を実現させる制御機器として機能する。
The
以下、アクセル閾値Acc_th、ブレーキ閾値Brk_th及びトルク閾値Trq_thの設定方法について説明する。 Hereinafter, a method for setting the accelerator threshold Acc_th, the brake threshold Brk_th, and the torque threshold Trq_th will be described.
アクセル閾値Acc_thは、アクセルペダル31が操作されたか否かの判定基準となるもので、ホイールローダ1を停止状態から走行を開始させる際に加速させる程度のアクセルペダル31の踏み込み量に設定される。また、ブレーキ閾値Brk_thは、ブレーキペダル32が操作されたか否かの判定基準となるもので、制動装置9により発生する制動力により、ホイールローダ1を減速できる程度のブレーキペダル32の踏み込み量に設定される。
The accelerator threshold Acc_th serves as a criterion for determining whether or not the
これに対して、トルク閾値Trq_thは、ロックアップクラッチ46に解除指示する際の基準となるもので、エンジンに作用する負荷によるエンジンストールやトルクコンバータ装置43及び走行装置49に作用する負荷によりそれらに故障が生じない発生トルク値に設定される。トルク閾値Trq_thは、ホイールローダ1のアクセルペダル31とブレーキペダル32の操作に応じた、積込み、掘削等の作業場面毎に適正な値が設定されるが本実施形態の説明では全てTrq_thと表現する。なお、発生トルクとは、エンジン41の出力トルクとトルクコンバータ47の入力軸43aに発生する回転に伴う慣性トルクの加算値である。エンジン41の出力トルクは、エンジンコントローラ62から入手できる。また、慣性トルクは、トルクコンバータ47の入力軸43aの慣性とトルクコンバータ47の入力軸43a又は出力軸43bの減速度から算出されるもので、ホイールローダ1の仕様値である。なお、トルクコンバータ47の入力軸43a又は出力軸43bの減速度はトランスミッション44の出力軸の減速度と選択されている速度段のギア比から算出することもできる。
On the other hand, the torque threshold value Trq_th is a reference when the lock-up clutch 46 is instructed to be released, and the torque threshold value Trq_th depends on the engine stall caused by the load acting on the engine and the load acting on the
車体コントローラ61は、アクセルペダル31の操作状態及びブレーキペダル32の操作状態からホイールローダ1の作業場面を認識し、認識した作業場面に応じたトルク閾値Trq_thに基づいて、ロックアップクラッチ46の解除指示を実行する。
The
図6は第1実施形態に係るホイールローダのアクセル操作状態及びブレーキ操作状態から認識できる作業場面の一覧を示す表図、図7は第1実施形態に係るホイールローダの作業場面に合ったロックアップクラッチの解除条件の一覧を示す表図である。 FIG. 6 is a table showing a list of work scenes that can be recognized from the accelerator operation state and the brake operation state of the wheel loader according to the first embodiment, and FIG. 7 is a lock-up according to the work scene of the wheel loader according to the first embodiment. FIG. 6 is a table showing a list of clutch release conditions.
図6に示すように、アクセルペダル31及びブレーキペダル32の双方が踏まれている場合、車体コントローラ61は積込作業場面であると判定し、図7に示すように、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、ブレーキペダル32で車速を調整しながらエンジン回転数を増大させたい積込作業場面において、作業機8に備えられた油圧アクチュエータが操作されていない状態にあっても、エンジン41の回転数を必要なエンジン回転数まで速やかに上昇させることができるので、積込作業を円滑に行うことができる。
As shown in FIG. 6, when both the
また、図6に示すように、アクセルペダル31が踏まれ、ブレーキペダル32が踏まれていない場合、車体コントローラ61は掘削作業場面又は登坂走行場面であると判定し、図7に示すように、エンジン41の出力トルクとトルクコンバータ47の入力軸43aに発生する慣性トルクに基づいて算出された発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、掘削作業場面時に発生する駆動力伝達装置への負荷が増大する前に、ロックアップが解除できるので、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができる。
Further, as shown in FIG. 6, when the
更に、図6に示すように、アクセルペダル31が踏まれておらず、ブレーキペダル32が踏まれた場合、車体コントローラ61は減速のためのブレーキ操作場面であると判定し、図7に示すように、トルクコンバータ47の入力軸43a又は出力軸43bの減速度に基づいて算出された慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、急ブレーキがかけられた際にエンジン41から走行装置49に至る走行駆動系に過大な負荷が作用することを防止できてホイールローダ1の破損を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 6, when the
これに対して、図6に示すように、アクセルペダル31及びブレーキペダル32の双方が踏まれていない場合、車体コントローラ61は平地減速場面であると判定し、図7に示すように、車速のみを解除条件としてロックアップクラッチ46の解除指示をせずロックアップクラッチ46を連結状態のまま維持し、ホイールローダ1をそのときの車速で走行させる。これにより、ホイールローダ1の燃費の向上が図れる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when both the
以下、図8を用いて第1実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を説明する。図8は、第1実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を示すフローチャートである。図8に示すロックアップクラッチ解除判定処理は、車体コントローラ61のROM72に記憶されたロックアップクラッチ46の切替制御プログラムにしたがって実行される。
Hereinafter, the lock-up clutch release determination processing procedure of the wheel loader according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating a lockup clutch release determination processing procedure of the wheel loader according to the first embodiment. The lockup clutch release determination process shown in FIG. 8 is executed in accordance with a lockup clutch 46 switching control program stored in the
ロックアップクラッチ46の解除判定処理が開始されると、車体コントローラ61は、ロックアップクラッチ46が連結状態にあるか否かの判定(手順S1)と、アクセルペダル31の踏み込み量がアクセル閾値Acc_thを超えているか否かの判定(手順S2)と、ブレーキペダル32の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えているか否かの判定(手順S3)と、をこの順に行う。ロックアップクラッチ46が連結状態にあるか否かはトランスミッションコントローラ63からの信号に基づき判断する。
When the release determination process of the
手順S1においてロックアップクラッチ46は連結状態にある(Yes)と判定し、手順S2においてアクセルペダル31の踏み込み量がアクセル閾値Acc_thを超えている(Yes)と判定し、手順S3においてブレーキペダル32の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えている(Yes)と判定した場合は、手順S4に移行してロックアップ解除作業を積込作業と判定し、手順S5でロックアップクラッチ46を連結解除状態に切り替える(ロックアップ解除)。
In step S1, it is determined that the lock-up clutch 46 is in a connected state (Yes). In step S2, it is determined that the amount of depression of the
手順S3において、ブレーキペダル32の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない(No)と判定した場合は、手順S6に移行してロックアップ解除作業を掘削作業又は登坂走行と判定する。次に、手順S7に移行して発生トルクの算出を行い、発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する(手順S8)。手順S8において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えている(Yes)と判定した場合は、手順S9に移行してロックアップクラッチ46を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順S8において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない(No)と判定した場合は、そのまま処理を終了する。
In step S3, when it is determined that the amount of depression of the
手順S2において、アクセルペダル31の踏み込み量はアクセル閾値Acc_thを超えていない(No)と判定した場合は、手順S10に移行してブレーキペダル32の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えているか否かの判定を行う。手順S10においてブレーキペダル32の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えている(Yes)と判定した場合は、ステップS11に移行してロックアップ解除作業をブレーキ操作と判定する。次に、手順S12に移行して慣性トルクの算出を行い、慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する(手順S13)。手順S13において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えている(Yes)と判定した場合は、手順S14に移行してロックアップクラッチ46を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順S10においてブレーキペダル32の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない(No)と判定した場合、及び手順S13において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない(No)と判定した場合は、そのまま処理を終了する。
If it is determined in step S2 that the amount of depression of the
第1実施形態に係るホイールローダ1は、車体コントローラ61がアクセルペダル31の踏み込み量及びブレーキペダル32の踏み込み量に基づいて作業場面を判定し、判定した作業場面がエンジン回転数を増大させたい作業場面であると判定した場合は、油圧アクチュエータの操作状況によらず、エンジン41の回転数を作業に必要なエンジン回転数まで速やかに上昇させることができるので、積込み作業を円滑に行うことができる。また、判定した作業場面がエンジン41から走行装置49に至る走行駆動系に大きな負荷が作用する作業場面であると判定した場合にも、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替えるので、エンジンストールや走行駆動系の破損を確実に防止できる。また、エンジン回転数を増大させたい作業場面ではないと判定した場合及び走行駆動系に大きな負荷が作用しない作業場面であると判定した場合には、ロックアップクラッチ46を連結状態のまま維持するので、ホイールローダ1の燃費を向上させることができる。
In the
この点についてより詳細に説明すると、従来技術では、ダンプトラックへ接近しながら、作業機を上げ操作するような作業時には、操作レバーによる操作量の閾値を、作業機の負荷が増大する条件としているため、ブレーキ操作をする前段階からロックアップが解除され、ブレーキ操作が開始されるまでの間の分だけ、ロックアップした状態での走行割合が少なくなってしまう。また、駆動力伝達装置に大きな負荷が作用しないようにロックアップを解除する車速の閾値を設定するとその値を高くする必要があり、ロックアップした状態での低速走行の割合が少なくなってしまう。これに対して、本願発明の構成を採用すると、ロックアップした状態での走行の割合を長くできるので、燃費を向上させることができる。 This point will be described in more detail. In the conventional technology, the threshold value of the operation amount by the operation lever is a condition for increasing the load on the work machine when the work machine is raised and operated while approaching the dump truck. Therefore, the travel ratio in the locked-up state is reduced by the amount until the lock-up is released from the stage before the brake operation and the brake operation is started. Further, if a vehicle speed threshold value for releasing the lockup is set so that a large load does not act on the driving force transmission device, it is necessary to increase the value, and the ratio of low-speed traveling in the locked-up state is reduced. On the other hand, if the configuration of the present invention is adopted, the ratio of traveling in the locked-up state can be increased, so that fuel consumption can be improved.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図9〜図12に基づいて説明する。本発明の第2実施形態は、アクセルペダル31の踏み込み量、ブレーキペダル32の踏み込み量及びホイールローダ1の傾斜に基づいてホイールローダ1の作業場面を判定することを特徴とする。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is characterized in that the work scene of the
図9は、第2実施形態に係るホイールローダの車体コントローラ及びトランスミッションコントローラに対する各種信号の接続状態を示す図である。図9に示すように、第2実施形態に係るホイールローダ1は、車体コントローラ61に傾斜角センサ69の検出信号が入力されている。傾斜角センサ69は、ホイールローダ1の車体の適宜の位置に設置される。その他については、第1実施形態に係るホイールローダ1と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a connection state of various signals to the vehicle body controller and the transmission controller of the wheel loader according to the second embodiment. As shown in FIG. 9, in the
図10は第2実施形態に係るホイールローダの傾斜状態、アクセル操作状態及びブレーキ操作状態から認識できる作業場面の一覧を示す表図であり、図11は第2実施形態に係るホイールローダの作業場面に合ったロックアップクラッチの解除条件の一覧を示す表図である。 FIG. 10 is a table showing a list of work scenes that can be recognized from the tilt state, accelerator operation state, and brake operation state of the wheel loader according to the second embodiment, and FIG. 11 is a work scene of the wheel loader according to the second embodiment. It is a table | surface figure which shows the list of the release conditions of the lockup clutch suitable for.
傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31及びブレーキペダル32の双方が踏まれている場合、車体コントローラ61は積込作業場面であると判定し、図11に示すように、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、エンジン41の回転数を作業に必要なエンジン回転数まで速やかに上昇させることができるので、作業を円滑に行うことができる。
When it is determined from the detection signal of the
また、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31が踏まれ、ブレーキペダル32が踏まれていない場合、車体コントローラ61は掘削作業場面であると判定し、図11に示すように エンジン41の出力トルクとトルクコンバータ47の入力軸43aに発生する慣性トルクに基づいて算出された発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、掘削作業場面時に発生する駆動力伝達装置への負荷が増大する前に、ロックアップが解除できるので、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができる。
Further, when it is determined from the detection signal of the
更に、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31が踏まれておらず、ブレーキペダル32が踏まれた場合、車体コントローラ61はブレーキ操作場面であると判定し、図11に示すように、車体の減速度に基づいて算出された慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、急ブレーキがかけられた際にエンジン41から走行装置49に至る走行駆動系に過大な負荷が作用することを防止できてホイールローダ1の破損を防止することができる。
Further, when it is determined from the detection signal of the
加えて、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31及びブレーキペダル32の双方が踏まれていない場合、車体コントローラ61は平地減速場面であると判定し、図11に示すように、車速のみを解除条件としてロックアップクラッチ46を連結状態のまま維持し、ホイールローダ1をそのときの車速で走行させる。これにより、ホイールローダ1の燃費向上が図られる。
In addition, when it is determined from the detection signal of the
これに対して、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は登坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31及びブレーキペダル32の双方が踏まれている場合、車体コントローラ61は登坂走行しながらの積込作業場面であると判定し、図11に示すように、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、登坂走行しながらの積込作業を行うために必要な作動油を油圧ポンプ51から吐出できると共に、ホイールローダ1の飛び出しが防止されて、ホイールローダ1の作業性が高められる。
On the other hand, when it is determined from the detection signal of the
また、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は登坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31が踏まれ、ブレーキペダル32が踏まれていない場合、車体コントローラ61は登坂走行場面であると判定し、図11に示すように、エンジン41の出力トルクとトルクコンバータ47の入力軸43aに発生する慣性トルクに基づいて算出された発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、登坂走行時時に発生する駆動力伝達装置への負荷が増大する前に、ロックアップが解除できるので、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができる。
Further, when it is determined from the detection signal of the
更に、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は登坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31が踏まれておらず、ブレーキペダル32が踏まれた場合、車体コントローラ61はブレーキ操作場面であると判定し、図11に示すように、トルクコンバータ47の入力軸43a又は出力軸43bの減速度に基づいて算出された慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ46を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ63に出力する。これにより、ロックアップクラッチ46は、連結解除状態となり、急ブレーキがかけられた際にエンジン41から走行装置49に至る走行駆動系に過大な負荷が作用することを防止できてホイールローダ1の破損を防止することができる。
Further, when it is determined from the detection signal of the
加えて、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1は登坂状態にあると判定される場合において、図10に示すように、アクセルペダル31及びブレーキペダル32の双方が踏まれていない場合、車体コントローラ61は平地減速場面であると判定し、図11に示すように、車速のみを解除条件としてロックアップクラッチ46を接続状態のまま維持し、ホイールローダ1をそのときの車速のみで走行させる。これにより、ホイールローダ1の燃費向上が図られる。
In addition, when it is determined from the detection signal of the
以下、図12を用いて第2実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を説明する。図12は、第2実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を示すフローチャートである。図12に示すロックアップクラッチ解除判定処理は、車体コントローラ61のROM72に記憶されたロックアップクラッチ46の切替制御プログラムにしたがって実行される。
Hereinafter, the lockup clutch release determination processing procedure of the wheel loader according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a flowchart illustrating a lockup clutch release determination processing procedure of the wheel loader according to the second embodiment. The lockup clutch release determination process shown in FIG. 12 is executed in accordance with the lockup clutch 46 switching control program stored in the
ロックアップクラッチ46の解除判定処理が開始されると、車体コントローラ61は、ロックアップクラッチ46が連結状態にあるか否かの判定(手順S101)を行い、手順S101でロックアップクラッチ46が連結状態にあると判定した場合(Yes)は、手順S102に移行して、傾斜角センサ69の検出信号からホイールローダ1が登坂状態にあるか否かを判定する。そして、手順S102でホイールローダ1は登坂状態ではない(No)と判定した場合は、手順S103〜手順S115の処理を実行する。
When the release determination process of the
手順S103〜手順S106の処理は、ロックアップ解除作業が積込作業と判定された場合の処理であり、図8に示した手順S2〜手順S5の処理と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。また、手順S104及び手順S107〜手順S110の処理は、ロックアップ解除作業が掘削作業と判定された場合の処理であり、図8に示した手順S3及び手順S6〜手順S9の処理と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。更に、手順S103及び手順S111〜手順S115の処理は、ロックアップ解除作業がブレーキ操作と判定された場合の処理であり、図8に示した手順S2及び手順S10〜手順S14の処理と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。 The processing in steps S103 to S106 is processing when the lock-up release work is determined as loading work, and is the same as the processing in steps S2 to S5 shown in FIG. Description is omitted. Moreover, the process of procedure S104 and procedure S107-procedure S110 is a process when it is determined that the lock-up release work is excavation work, and is the same as the process of procedure S3 and procedure S6-procedure S9 shown in FIG. Therefore, the description is omitted to avoid duplication. Furthermore, the process of step S103 and step S111 to step S115 is a process when the lock-up release work is determined to be a brake operation, and is the same as the process of step S2 and step S10 to step S14 shown in FIG. Therefore, the description is omitted to avoid duplication.
手順S101においてロックアップクラッチ46は連結状態にある(Yes)と判定し、手順S102においてホイールローダ1は登坂状態である(Yes)と判定し、手順S116においてアクセルペダル31の踏み込み量がアクセル閾値Acc_thを超えている(Yes)と判定し、手順S107においてブレーキペダル32の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えている(Yes)と判定した場合は、手順S118に移行してロックアップ解除作業を登坂走行しながらの積込作業と判定し、手順S119でロックアップクラッチ46を連結解除状態に切り替える。
In step S101, it is determined that the
手順S117において、ブレーキペダル32の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない(No)と判定した場合は、手順S120に移行してロックアップ解除作業を登坂走行と判定する。次に、手順S121に移行して発生トルクの算出を行い、発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する(手順S122)。手順S122において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えている(Yes)と判定した場合は、手順S123に移行してロックアップクラッチ46を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順S122において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない(No)と判定した場合は、そのまま処理を終了する。
If it is determined in step S117 that the amount of depression of the
手順S116において、アクセルペダル31の踏み込み量はアクセル閾値Acc_thを超えていない(No)と判定した場合は、手順S124に移行してブレーキペダル32の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えているか否かの判定を行う。手順S124においてブレーキペダル32の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えている(Yes)と判定した場合は、ステップS125に移行してロックアップ解除作業をブレーキ作業と判定する。次に、手順S126に移行して慣性トルクの算出を行い、慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する(手順S127)。手順S127において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えている(Yes)と判定した場合は、手順S128に移行してロックアップクラッチ46を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順S124においてブレーキペダル32の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない(No)と判定した場合、及び手順S127において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない(No)と判定した場合は、そのまま処理を終了する。
If it is determined in step S116 that the amount of depression of the
第2実施形態に係るホイールローダ1は、第1実施形態に係るホイールローダ1と同様の効果を奏するほか、ホイールローダ1の車体に傾斜角センサ69を備え、傾斜角センサ69の検出信号に基づいて車体コントローラ61がホイールローダ1の走行状態は平地(降坂)走行であるか登坂走行であるかを判定するので、第1実施形態に係るホイールローダ1のように、エンジン回転数及び車速などから車体コントローラ61がホイールローダ1の走行状態を算出する必要がなく、車体コントローラ61の負担を軽減できる。
The
なお、本発明の範囲は、上記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で上記の実施形態に適宜変更、追加、削除を施したものが含まれる。例えば、前記第1及び第2の実施形態においては、作業車両としてホイールローダ1を例にとって説明したが、ダンプトラック等の他の作業車両に本発明を適用することもできる。
It should be noted that the scope of the present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, but includes those in which the above-described embodiment is appropriately changed, added, or deleted without changing the gist of the present invention. For example, in the first and second embodiments, the
1 ホイールローダ
8 作業機
31 アクセルペダル
32 ブレーキペダル
41 エンジン
43 トルクコンバータ装置
44 トランスミッション
46 ロックアップクラッチ
49 走行装置
51 油圧ポンプ
61 車体コントローラ
64 アクセル操作量検出装置
65 ブレーキ操作量検出装置
69 傾斜角センサ
72 ROM
83 アクセル閾値記憶部
84 ブレーキ閾値記憶部
85 トルク閾値記憶部
DESCRIPTION OF
83 Acceleration threshold
Claims (5)
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから作動油が供給され動作する油圧アクチュエータと、
前記エンジンから出力される動力がトルクコンバータを介して伝えられる走行装置と、
ブレーキペダルの踏込により前記走行装置に制動力を付与する制動装置と、
前記トルクコンバータの出力軸と入力軸とを連結するか遮断するかを切り替えるロックアップ装置と、
車体の走行状態に応じて前記ロックアップ装置の前記出力軸と前記入力軸の連結、遮断を制御する制御装置とを備えた作業車両において、
前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルの踏込状態に基づき解除条件を判定し、前記解除条件に基づき前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するよう前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする作業車両。 An engine whose number of rotations increases or decreases when the accelerator pedal is depressed;
A hydraulic pump driven by the engine;
A hydraulic actuator that is supplied with hydraulic oil from the hydraulic pump and operates;
A traveling device in which power output from the engine is transmitted via a torque converter;
A braking device that applies a braking force to the traveling device by depressing a brake pedal;
A lockup device that switches between connecting and disconnecting the output shaft and the input shaft of the torque converter;
In a work vehicle including a control device that controls connection and disconnection of the output shaft and the input shaft of the lockup device according to a traveling state of a vehicle body,
The control device determines a release condition based on a depression state of the accelerator pedal and the brake pedal in a state where the output shaft and the input shaft of the torque converter are connected, and based on the release condition, the torque converter A work vehicle that controls the lock-up device to release the connection between the output shaft and the input shaft.
前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルが踏み込まれたことを前記解除条件として、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The control device includes the output shaft of the torque converter as a release condition when the accelerator pedal and the brake pedal are depressed in a state where the output shaft and the input shaft of the torque converter are connected. A work vehicle, wherein the lockup device is controlled to release the connection with the input shaft.
前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダルが踏み込まれず、かつ前記ブレーキペダルが踏み込まれたとき、前記トルクコンバータの前記入力軸の減速度に基づく慣性トルクが所定の閾値を超えることを前記解除条件として前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The control device reduces the input shaft of the torque converter when the accelerator pedal is not depressed and the brake pedal is depressed while the output shaft and the input shaft of the torque converter are connected. The work vehicle, wherein the lockup device is controlled so as to release the connection between the output shaft and the input shaft of the torque converter with the release condition that an inertia torque based on speed exceeds a predetermined threshold. .
前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダルが踏み込まれ、かつ前記ブレーキペダルが踏み込まれていないとき、前記エンジンの出力トルク及び前記トルクコンバータの前記入力軸の減速度に基づく慣性トルクより算出された発生トルクが所定の閾値を超えることを前記解除条件として前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
When the accelerator pedal is depressed and the brake pedal is not depressed in a state where the output shaft and the input shaft of the torque converter are connected, the control device outputs the engine output torque and the torque. The connection between the output shaft and the input shaft of the torque converter is released with the release condition that the generated torque calculated from the inertia torque based on the deceleration of the input shaft of the converter exceeds a predetermined threshold. A work vehicle characterized by controlling a lock-up device.
前記車体に傾斜角センサを備え、
前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記傾斜角センサにより検出される平地又は降坂状態及び登坂状態と、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルの踏込状態に基づき前記解除条件を判定し、前記解除条件に基づき前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するよう前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする作業車両。
The work vehicle according to claim 1,
The vehicle body includes an inclination angle sensor,
The control device includes a flat ground or a downhill state and an uphill state detected by the inclination angle sensor in a state where the output shaft and the input shaft of the torque converter are coupled, and the accelerator pedal and the brake pedal. A work vehicle that determines the release condition based on a stepped-on state and controls the lockup device to release the connection between the output shaft and the input shaft of the torque converter based on the release condition.
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