JP4925591B2 - 建設機械の制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、トランスミッションを備えた走行用動力伝達装置と、走行装置に制動をかけるブレーキとを備えた建設機械において、走行用動力伝達装置の故障を回避することのできる制御装置及びその制御方法に関する。

従来から、走行装置を有する車体に作業機を取り付け、エンジンと、トランスミッションを備えた走行用動力伝達装置と、走行装置に制動をかけるブレーキとを備えた建設機械が、数多く用いられている。これらの建設機械としては、例えばブルドーザ、油圧ショベル等がある。特許文献１には、従来技術による建設機械の例としてブルドーザが記載されている。

以下、図９を用いて、特許文献１に記載された建設機械について説明する。ブルドーザ７１は、車体１ａの下部に設けた左右１対の走行装置２，２と、車体１ａの前方に取り付けた作業機５とを備えている。車体１ａの内側前部に設けたエンジン３の動力を、継手８６を介して係合された走行用動力伝達装置８０に伝達し、走行用動力伝達装置８０によってスプロケット８５ａを回転駆動している。

同スプロケット８５ａにより、前記左右１対の走行装置２，２を駆動することができる。走行用動力伝達装置８０は、エンジン３側に設けた動力取出し用ギアボックス（以下、ＰＴＯと言う。）８１と、トルクコンバータ８２と、トランスミッション８３と、横軸装置８４と、左右の終減速機８５，８５とを備えている。横軸装置８４内には、トランスミッション８３の出力動力を左右の終減速機８５，８５に伝達する横軸８４ａと、左右の終減速機８５，８５への動力伝達／遮断を行う左右のクラッチ８４ｃ，８４ｃと、走行装置２，２に制動をかける左右のブレーキ８４ｂ，８４ｂとが設けられている。

車体１ａの後側上部に載置された運転室４内の略中央部には、運転席４ａが設けられており、運転席４ａの前方にはブレーキペダル４５及びスロットルレバー４７が備えられている。また、運転席４ａの側方には変速レバー４６が備えられている。ブレーキペダル４５の踏込み操作によってブレーキ８４ｂのオン／オフ駆動（制動／解除の切換え）を行うことができ、変速レバー４６の切換操作によってトランスミッション８３の中立／発進／速度段選択の各切換がなされる。スロットルレバー４７の操作によって、エンジン３の回転数すなわち燃料噴射量（以下、スロットル開度と言う。）の操作が行われる。

また、運転席４ａには、ブルドーザ７１を左右に旋回させる左右１対の操向レバー（図示せず）を備えている。同左右の操向レバーを操作することにより、操作された操向レバーに対応した側のクラッチ及びブレーキの断続を制御することができる。これにより、左右の走行装置２，２における制御された側を停止させて、ブルドーザ７１を旋回させることができる。

ブルドーザにおけるクラッチ及びブレーキを制御することによって、登板走行状態、降坂走行状態、高負荷走行状態、エンジン低回転走行状態、高速走行状態等の各種作業状態に応じて、クラッチ及びブレーキのモジュレーション特性を変更させることができる。モジュレーション特性を変更させることによって、最適の特性を選択し、操向レバーの操作時にスムーズな旋回性能を得るとともに、コントロール性を向上させている。
特開２００２−１９３１３７号公報

しかしながら、上記のような従来技術による建設機械においては、操向操作時におけるクラッチ及びブレーキの制御に関しては有効であるものの、走行停止時のブレーキ制御や高負荷作業時のブレーキ及びトランスミッションの制御に関しては、次に述べるような幾つかの問題があり、これらの問題に対しては解決手段が無く、課題として残されていた。なお、以下において説明を簡潔にするため、必要な場合を除いては、操作レバー又はブレーキペダルが、中立又は原点位置にある状態をオフと、同オフからそれぞれが操作された状態をオンという。

（１）建設機械では操作性向上のために、一般的にスロットルレバー４７は手を放しても操作位置が保持されるようになっている。このため、オペレータは作業機５の操作に専念することができる。この構成のため従来の建設機械では、次のような問題が発生する。

即ち、例えば、ブルドーザ７１において、オペレータが変速レバー４６をオン（中立以外の速度段）に操作して、例えば押土作業や地雷の除去作業を行っている途中で、ブレーキペダル４５をオン操作して車両の走行速度を減速又は停止しようとする。このとき、走行用動力伝達装置８０内において大出力状態（通常、トランスミッション８３の減速比が大きい。）となっている横軸８４ａとブレーキ８４ｂとが競合してしまうことになる。そのため、クラッチやブレーキ８４ｂの発熱及び早期磨耗、走行用動力伝達装置８０内におけるシャフト、ギヤ（何れも図示せず。）の破損等の故障が誘発されてしまう危険性が発生する。

（２）変速レバー４６による速度段の選択操作は、掘削、運土、整地、等の作業状態に合わせて、オペレータが各速度段を使い分けすることができるようにマニュアルシフトとなっている。この構成のため従来の建設機械では、次のような問題が発生する。

オペレータが変速レバー４６を高い速度段に入れて重掘削の押土作業や地雷の除去作業を行っているとき、例えば、地雷の爆発等により作業負荷が過大になった場合でもトランスミッション８３が自動的にシフトダウンすることはなく、トルクコンバータ８２がスリップ率１００％（以下、ストール状態と言う。）の状態となってしまう。

しかし、このストール状態の弊害をオペレータが理解せずに、作業を続行してストール状態をそのまま継続させた状態であったり、又はストール状態の発生を繰り返している状態であると、トルクコンバータ８２がオーバヒートを起こしてしまう危険性がある。また、ストール状態により高温に晒された内部流体の劣化を招く危険性が発生する。

（３）ブルドーザ７１を停止させる場合に、仮にトランスミッション８３のみを中立に切り換えて、ブレーキ８４ｂをオンする（制動をかける）ことを怠ったときには、このときたまたま車両が傾斜地を走行中であれば、トランスミッション８３が中立にありブレーキ８４ｂがオフの状態となっているので、車両が傾斜地に沿って不意に下方に移動してしまう危険性が発生する。また、地雷除去作業中に地雷が爆発した場合には、爆風によって車両が後退してしまう事態が発生する。

本発明は上記の問題点に着目してなされたもので、変速レバーとブレーキペダルの連携操作又は変速レバーによる速度段の選択操作が不適切に行われた場合でも、走行用動力伝達装置を適切な状態に作動させることで、走行用動力伝達装置の故障、及びオペレータの操作ミスによる車両の不意な移動を回避することのできる建設機械の制御装置及びその制御方法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、本願発明は、エンジンを搭載し、下部に走行装置を有する車体と、前記車体に取り付けられた作業機と、前記エンジンの動力を前記走行装置に伝達する走行用動力伝達装置と、前記走行用動力伝達装置におけるトランスミッションの減速比を切り換える変速レバーと、走行装置に制動を掛けるブレーキとを備えた建設機械において、
前記走行用動力伝達装置にかかる走行負荷を検出する負荷検出手段と、前記負荷検出手段による検出信号を入力し、入力した前記検出信号に基づいて走行負荷が予め設定した所定値を超えたと判断したときに、前記トランスミッションに対して中立指令を出力するコントローラと、を備えたことを最も主要な特徴となしている。

また、本願発明では、コントローラによる制御時にブレーキを作動させる制御を併せて行うこと、また、負荷検出手段の構成を限定したことを主要な特徴となしている。

更に、本願発明では、コントローラからの制御状態を表示するモニタ装置を設けたことを主要な特徴となしている。

本願発明に係わる建設機械の各制御方法としては、本願発明に係わる建設機械の各制御装置における制御について、その制御方法を限定したことを最も主要な特徴と成している。

本願発明によると、例えば、変速レバーを中立以外の速度段にして走行しつつ地雷の除去作業を行っている途中で、地雷の爆発等に対応するためオペレータがブレーキペダルの踏込み操作のみで走行速度の減速又は走行の停止を行ったとしても、トランスミッションを自動的に中立に戻すことができる。

本願発明によると、オペレータが変速レバーを例えば軽作業に適した高い速度段に入れて重作業を行っている場合でも、トルクコンバータがストール状態になる以前にトランスミッションを自動的に中立にすることができる。即ち、例えば、地雷除去作業中に、地雷の爆発等により作業負荷が過大になった場合でも、トランスミッションを自動的にシフトダウンすることができる。

このため、トルクコンバータのストール状態が継続してしまう事態やストール状態が繰り返し起きてしまう事態を回避することができる。これによって、変速レバーによる速度段の選択操作が不適切な状態で操作された場合でも、トルクコンバータにおけるオーバヒートやトルクコンバータに供給される内部流体が高温に晒されることによる劣化を防止することができる。

また、コントローラからの指令により、トランスミッションを中立に戻したとき、同時にブレーキを作動させて走行装置に制動をかけることもできる。これにより、例えば傾斜地における作業中であっても、トランスミッションが中立になるだけでなくブレーキが作動するので建設機械が傾斜面に沿って自然に下降してしまう危険性が防止できる。

また、例えば、地雷除去作業中に地雷が爆発した場合等であっても、走行用動力伝達装置等に対して過大の負荷が加わるのを防止するとともに、建設機械の走行を停止させることができる。走行を自動停止させることにより、運転席が爆発位置まで移動することが防止され、爆発に伴う爆風、破片等からオペレータを守ることができる。

更に、走行用動力伝達装置の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサを、走行用動力伝達装置にかかる負荷を検出する負荷検出手段として用いることができる。即ち、走行用動力伝達装置がトルクコンバータを有する場合には、周知のとおり、エンジンのトルク性能曲線とトルクコンバータの性能曲線とを組合わせて計算したトルクコンバータ出力軸トルク曲線上で、各回転速度におけるトルクとスリップ率を読み取ることができる。

このため、回転速度センサで検出した回転速度を用いることで、その時における走行用動力伝達装置の負荷トルクとトルクコンバータのスリップ率、つまり走行装置にかかる負荷（走行負荷）を容易に検出することができる。これによって、例えばトルクコンバータのスリップ率の許容上限値を予め設定しておき、回転速度センサで得られる回転速度に対応するトルクコンバータのスリップ率が前記許容上限値を超えたときに過負荷と判断することができる。過負荷と判断したときには、トランスミッションを中立に戻す制御を行わせることができる。

また、走行用動力伝達装置がトルクコンバータを有しないダイレクト式の場合には、前記回転速度センサで得られる回転速度によってエンジンの回転速度を容易に算出することができる。従って、エンジンのトルク性能曲線上において、走行用動力伝達装置の負荷すなわち走行負荷を容易に検出することができる。

このことから、エンジンの回転速度の許容範囲を予め設定しておき、例えば最大トルク点以上等の所定値に設定しておき、回転速度センサで検出した回転速度に対応するエンジンの回転速度が最大トルク点よりも低くなったときに、トランスミッションを中立に戻す制御を行わせることができる。エンジンの回転速度が最大トルク点よりも低くなったときにも、エンジンのストップ所謂エンストの回避と燃費の悪化とを防止できる。

本願発明では、モニタ装置を設けることによって、オペレータは、建設機械の制御状態を容易に把握することができる。このため、コントローラからの指令により建設機械が自動制御されてもて、オペレータは戸惑うことがなく次に行うべき操作を迅速に判断することができる。またこのとき、先に行った操作の適否を認識することができる。これによって、建設機械の操作に不慣れなオペレータであっても、建設機械を能率良く操作することができ、またオペレータによる不適切な操作の頻度を減らすことができる。

本願発明に係わる建設機械の各制御方法の発明では、上述した建設機械の制御装置における制御を有効に行わせることができる。即ち、走行用動力伝達装置にかかる走行負荷が予め設定した所定値を超えたときには、トランスミッションを中立にする制御を行わせることができる。

走行用動力伝達装置にかかる走行負荷が予め設定した所定値を超えたときに、トランスミッションを中立にする制御においては、同時にブレーキをオンにして作動させる制御を行わせることもできる。

そして、制御状態をオペレータに知らせる制御を行わせることができる。このように、本願発明では、ブレーキ操作とトランスミッションを切換える変速レバーの操作とが、互いに連動して行われずそれぞれ不適切な状態で操作されたとしても、ブレーキの作動状態とトランスミッションの切換え位置とを連動させた適切な状態となるように制御することができる。従って、建設機械の操作に不慣れなオペレータが建設機械を操作する場合であっても、建設機械を能率良く操作することができ、またオペレータによる不適切な操作の頻度を減らすことができる。

以下に、本願発明に係る建設機械の制御装置及び同制御装置を用いた制御方法の好ましい実施形態について、図１〜図５を参照して詳述する。尚、建設機械としてブルドーザを例に挙げて説明する。

まず、図１、図２により、建設機械の構成要素の説明をする。
図１〜図２において、建設機械１は、車体１ａの下部に左右１対の走行装置２，２を備え、車体１ａの前方には作業機５を取り付けている。車体１ａの前部内側にはエンジン３が搭載され、エンジン３にはエンジン３を制御するエンジンコントローラ３ａが取り付けられている。

エンジン３の後部には走行用動力伝達装置１０（図３において後述する。）を連結している。エンジン３からの動力は、走行用動力伝達装置１０を介して左右１対の走行装置２，２に伝達され、左右１対の走行装置２，２を駆動している。走行用動力伝達装置１０の後部には、走行用動力伝達装置１０の負荷（すなわち走行装置２，２の負荷）を検出する負荷検出手段５１（図３において後述する。）が取り付けられている。

車体１ａの後部側上部には運転室４が配設されている。運転室４内には、略中央部に運転席４ａが配設され、左寄りにコントローラ４０が配設されている。運転室４内で、運転席４ａの前方には、駐車ブレーキレバー４１、左操向レバー４３、右操向レバー４４、ブレーキペダル４５、スロットルレバー４７及びモニタパネル４９が、また運転席４ａの左側には変速レバー４６が夫々配設されている。

次に図３を用いて、上記の各構成要素を用いた建設機械の制御回路を説明する。尚、図３において実細線は油圧経路を示し、破線はパイロット油圧経路、一点鎖線は電気的な操作信号経路、二点鎖線は電気的なフィードバック信号経路、三点鎖線は集合体（ユニット）を表す包囲線をそれぞれ示している。また、以降の制御回路図においても、制御回路図で記載した線の意味は同じようになっている。

図３において、エンジンコントローラ３ａ（図３の下部に示す。）は、信号経路４７ａを介してコントローラ４０に接続されている。また、走行用動力伝達装置１０（図３の下部に示す。）は、動力源としてのエンジン３の出力動力を、ＰＴＯ１１、同ＰＴＯ１１の一動力出力軸に連結したトルクコンバータ１２、トランスミッション１３、横軸装置１６、及び左右の終減速機１９，１９を経由して左右スプロケット１９ａ，１９ａに伝達している。左右１対の走行装置２，２に伝達された動力によって、左右１対の走行装置２，２は駆動される。

横軸装置１６の後面側には、トランスミッション１３の出力軸（図示せず。）の回転速度を検出する回転速度センサ５１が取り付けられている。回転速度センサ５１は、走行用動力伝達装置１０の負荷を検出する負荷検出手段として機能し、信号経路５１ａを介してコントローラ４０に接続している。

また、トランスミッション１３には、変速用の油圧ポート１５が所定数配設され、油圧ポート１５の上には変速弁ユニット１４が取付けられている。変速弁ユニット１４は、図３の上部側における三点鎖線の枠線１４で示している。変速弁ユニット１４は、複数の切換弁から構成（詳細は後述する。）され、各切換弁はそれぞれ信号経路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅを介してコントローラ４０に接続している。

また、横軸装置１６の内部には、トランスミッション１３の出力動力を左右の終減速機１９，１９に分配伝達する横軸１６ａと、油圧の付加で開放される所謂ネガティブ式のクラッチ１７，１７及びブレーキ１８，１８とが配設されている。クラッチ１７，１７及びブレーキ１８，１８は、横軸１６ａと左右の終減速機１９，１９との間にそれぞれ設けられている。

横軸装置１６の上面側の左右には、それぞれクラッチ１７及びブレーキ１８を操作する油圧ポート１７ａ，１８ａが設けられている。同左右それぞれの油圧ポート１７ａ，１８ａ上には、それぞれ左右の操向弁ユニット３３，３４が取付けられている。左右の操向弁ユニット３３，３４は、図３の中央部における三点鎖線の枠線３３．３４で示している。左右の操向弁ユニット３３，３４は、複数の切換弁から構成（詳細は後述する。）され、各操向弁ユニット３３，３４は、それぞれ信号経路４１ａ，４３ａ，４３ｂと信号経路４４ａ，４４ｂとを介してコントローラに接続している。

また、ＰＴＯ１１には、ポンプ５とポンプ６とが取付けられている。ポンプ５は、変速弁ユニット１４及び操向弁ユニット３３，３４の夫々にパイロット油圧を供給し、ポンプ６は、トランスミッション１３、クラッチ１７，１７、及びブレーキ１８，１８にそれぞれ操作用油圧を供給する。ポンプ５，６は、それぞれ油圧管路５ａ，６ａを介して変速弁ユニット１４と操向弁ユニット３３，３４とにそれぞれ接続している。

駐車ブレーキレバー４１には、同駐車ブレーキレバー４１のブレーキオン位置かオフ（ブレーキ解除）位置かを検出する駐車ブレーキ操作検出センサ４１ｓが設けられている。左操向レバー４３及び右操向レバー４４には、それぞれ左操向レバー４３、右操向レバー４４が操作されたか否かを検出する左右操向操作検出センサ４３ｓ，４４ｓが設けられている。

ブレーキペダル４５には、同ブレーキペダル４５が踏み込まれている（制動をかける位置）のか否かを検出するブレーキ踏込み検出センサ４５ｓが設けられている。変速レバー４６には、同変速レバー４６で選択された速度段及び中立を検出する変速レバー位置検出センサ４６ｓが設けられている。更に、スロットルレバー４７には、同スロットルレバー４７の操作量を検出するスロットル操作量検出センサ４７ｓが設けられている。

これらの駐車ブレーキ操作検出センサ４１ｓ、左右操向操作検出センサ４３ｓ，４４ｓ、ブレーキ踏込み検出センサ４５ｓ、及び変速レバー位置検出センサ４６ｓは、例えばリミットスイッチ等により構成されている。また、スロットル操作量検出センサ４７ｓは、例えばポテンショメータ等によって構成されている。

駐車ブレーキ操作検出センサ４１ｓ、左右操向操作検出センサ４３ｓ，４４ｓ、ブレーキ踏込み検出センサ４５ｓ、変速レバー位置検出センサ４６ｓ、及びスロットル操作量検出センサ４７ｓで検出されたそれぞれの検出信号は、それぞれ信号経路４１ｍ，４３ｍ，４４ｍ，４５ｍ，４６ｍ，４７ｍを介してコントローラ４０に入力される。

モニタパネル４９は、コントローラ４０の制御状態をオペレータに知らせるためのモニタ装置として設けられている。本実施形態では液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器又はキャラクタ表示器から構成されている。モニタパネル４９は、信号経路４９ｍを介してコントローラ４０に接続している。

次に図３〜図４を用いて、前記構成要素の制御機能を説明する。
図３〜図４において、後述する走行自動制御の説明を容易にする目的で、先ずオペレータの操作（以下、マニュアルモードと言う。）による制御機能の説明をする。

駐車ブレーキレバー４１を解除方向に操作すると、駐車ブレーキ操作検出センサ４１ｓにより駐車ブレーキレバー４１が解除方向に操作されたことを検出する。前記検出した検出信号は、信号経路４１ｍを介してコントローラ４０に入力される。コントローラ４０は、入力した前記出信号に基づいてブレーキ開放指令を求める。求めたブレーキ開放指令を、信号経路４１ａを介して操向弁ユニット３３のパイロット弁３３ｐに出力する。

これにより、パイロット弁３３ｐは４個のロック弁３３ｑ、３３ｑ、３３ｑ、３３ｑを閉じる。４個のロック弁３３ｑ、３３ｑ、３３ｑ、３３ｑが閉じられることにより、横軸装置１６の左側に配設した油圧ポート１７ａ，１８ａに接続する油圧経路３３ｅ、３３ｆ、及び横軸装置１６の右側に配設した油圧ポート１７ａ，１８ａに接続する油圧経路３４ｅ、３４ｆをそれぞれ常時ドレーンする油圧経路３３ｇ、３３ｈ、３４ｇ、３４ｈが閉じられる。

従って、ポンプ６からの圧油を、ブレーキ弁３３ｄ，３４ｄ及び油圧管路３３ｆ、３４ｆを介してブレーキ１８，１８に供給することができる。この結果、左右のネガティブ式のクラッチ１７，１７及びブレーキ１８，１８が、常時オン状態即ち駐車状態から解除されて、左右のクラッチ１７，１７はオンとなり、かつブレーキ１８，１８はオフとなって、建設機械は走行可能状態となる。このとき、以下に述べる操作が可能となる。

左操向レバー４３を操作すると、コントローラ４０は入力した左操向操作検出センサ４３ｓからの検出信号に基づいて操向指令を求める。求めた操向指令は信号経路４３ａ，４３ｂを介して、操向弁ユニット３３のパイロット弁３３ａ，３３ｂに出力される。すると、パイロット弁３３ａ，３３ｂの作動によって、車両左側クラッチ１７の操作用のクラッチ弁３３ｃ及び車両左側ブレーキ１８の操作用のブレーキ弁３３ｄが、それぞれ切換えられて、左クラッチ１７をオフ（切断）状態とし、かつ左ブレーキ１８をオン（制動）状態とするように圧油制御が行われる。

これによって、建設機械の左方向への操向が可能となる。また、右操向レバー４４を操作した場合には、上記と同様にして建設機械の右方向への操向が可能となる。右操向レバー４４を操作した場合については、上述した左操向レバー４３を操作した場合の説明から容易に類推できるものとして、その説明を省略する。

ブレーキペダル４５を踏込み操作すると、ブレーキ踏込み検出センサ４５ｓによりブレーキペダル４５が踏込み操作されたことを検出する。検出した検出信号は、コントローラ４０に入力される。コントローラ４０は入力した前記検出信号に基づいて、ブレーキオン指令を信号経路４３ｂ，４４ｂを介して左右の操向弁ユニット３３，３４におけるパイロット弁３３ｂ，３４ｂに出力する。これにより、パイロット弁３３ｂ，３４ｂが切換えられて、引き続きブレーキ弁３３ｄ，３４ｄの切り換えが行われ、左右のブレーキ１８，１８がオン（制動）状態となる。

また変速レバー４６を操作すると、変速レバー位置検出センサ４６ｓにより検出した変速信号がコントローラ４０に入力される。コントローラ４０は入力した前記変速信号に対応した変速指令を作成し、信号経路４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄ，４６ｅを介して変速弁ユニット１４におけるパイロット弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅにそれぞれ出力する。これによって、各パイロット弁１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅが制御されて、それぞれ前進弁１４ｆ、後進弁１４ｇ、１速弁１４ｈ、２速弁１４ｊ、３速弁１４ｋが選択的に操作されることになる。これにより、トランスミッション１３の中立、発進、変速の各制御を行うことができる。

そして、スロットルレバー４７を操作すると、スロットル操作量検出センサ４７ｓにより検出した操作量信号がコントローラ４０に入力される。コントローラ４０は入力した前記操作量信号に対応した燃料噴射量指令を作成し、信号経路４７ａを介して前記燃料噴射量指令をエンジンコントローラ３ａに出力する。エンジンコントローラ３ａは入力した燃料噴射量指令に基づき燃料噴射量を制御する。これによって、エンジン３の回転速度を制御することができる。

次に、図４に基づいて、コントローラ４０による制御機能の概要説明を行う。コントローラ４０は、例えばマイクロコンピュータ等の演算装置を主体として構成されている。詳細な制御手順は後述するが、コントローラ４０は、入力した変速レバー位置検出センサ４６ｓの検出信号及びブレーキ踏込み検出センサ４５ｓの検出信号に基づいて次のような判断を行い、同判断に基づいた制御を行う。

即ち、変速レバー４６が中立以外の速度段に、かつブレーキペダル４５が踏み込まれた状態にそれぞれ操作されているものとコントローラ４０が判断したときには、変速弁ユニット１４に対してトランスミッション１３を中立にする指令を出力する。これにより、走行用動力伝達装置１０に加わる過負荷とそれによる破損とを防ぐことができる。また、コントローラ４０の行った上述の制御の状態をモニタパネル４９に表示させる。これにより、モニタパネル４９を見たオペレータの判断を待つことができるようになっている。

また、コントローラ４０は、変速レバー４６が中立に操作され、かつブレーキペダル４５が解除された状態になっていると判断したときには、パイロット弁３３ｂ，３４ｂを介してブレーキ弁３３ｄ，３４ｄに対してブレーキオン指令を出力する。これにより、ブレーキ操作の遅れによって、例えば、傾斜地にある車両の下降を防ぐと共に、コントローラ４０の行った上述の制御の状態をモニタパネル４９に表示させる。これにより、オペレータの判断を待つことができるようになっている。

さらにコントローラ４０は、入力した回転速度センサ５１の検出信号に基づいて、走行用動力伝達装置１０の負荷とそれによるトルクコンバータ１２のスベリ率を求めることができる。例えば、オペレータが変速レバー４６を高速段に入れた状態で、押土作業や地雷の除去作業を行っており、地雷の爆発等により走行用動力伝達装置１０に高負荷が加わり、トルクコンバータ１２における前記求めたスベリ率が例えば９０％以上即ちストールに近い状態になったとコントローラ４０が判断したときには、コントローラ４０は、変速弁ユニット１４に対して中立の指令を出力するとともに、ブレーキ弁３３ｄ，３４ｄに対してブレーキオンの指令を出力する。

これによって、トルクコンバータ１２におけるオーバヒートやトルクコンバータ１２に対する作動油の内部劣化を防止することができる。また、コントローラ４０は、上記の行った制御の状態をモニタパネル４９に表示させ、オペレータに対して変速レバー４６のシフトダウンを促すようにすることができる。

次に、図５に示す制御フローチャートに基づいて、コントローラ４０の制御手順を詳細に説明する。尚、制御の初期状態として、ステップＳ０において、エンジン３は稼動中であって、駐車ブレーキレバー４１はオン（制動）しているものとする。

まず、ステップＳ１において、駐車ブレーキレバー４１が解除されたか否かの判断を行う。駐車ブレーキレバー４１が解除されていないと判断したときには、ステップＳ１に戻り、前記の判断を繰り返して行い、駐車ブレーキレバー４１が解除されるまで待つ。駐車ブレーキレバー４１が解除されているものと判断したときには、ステップＳ２に移る。

ステップＳ２では、操向弁ユニット３３，３４におけるパイロット弁３３ｐに対して駐車ブレーキ解除指令を出力して、４個のロック弁３３ｑを遮断する。これにより、ブレーキ弁３３ｄ，３４ｄ及びクラッチ弁３３ｃ，３４ｃの作動を可能とする。次にステップＳ３に移る。

ステップＳ３では、変速レバー４６が中立か否かの判断を行う。変速レバー４６が中立のときには、ステップＳ１１に移る。ステップＳ１１では、パイロット弁３３ｂ，３４ｂを介してブレーキ弁３３ｄ，３４ｄにブレーキオン指令を出力して、ブレーキ１８，１８を作動させて車両に対して制動をかけ、車両の移動を防止する。

次にステップＳ１２に移り、ブレーキペダル４５が踏み込まれているか否かの判断を行う。ブレーキペダル４５が踏み込まれていればステップＳ１へ戻って以上の処理を繰り返して行う。ブレーキペダル４５が踏み込まれていないときには、ステップＳ１３に移る。

ステップＳ１３では、モニタパネル４９（モニタ装置）に対して、例えば、図６に示す如く、「ブレーキ１８をオンして待機中であり、変速レバー４６での速度段選択操作を待っている」旨の制御状態を表示する。これによって、オペレータに対して自動制動中であることを知らせることができる。その後、ステップＳ１に戻って、以上の処理を繰り返す。

なお、仮に、ステップＳ０において、駐車ブレーキレバー４１の掛け忘れによってオフ
（ブレーキが解除されている状態）の場合であっても、ステップＳ１，Ｓ２を経てステップＳ３において、変速レバー４６が中立であると判断されたときには、ステップＳ１１に移って自動的にブレーキ１８をオンにすることができる。

ステップＳ３において、変速レバー４６が中立以外の速度段に選択されている場合には、次にステップＳ２１に移る。ステップＳ２１では、ブレーキペダル４５が解放されているか否かの判断を行う。ブレーキペダル４５が解放されていない（踏み込まれている）場合には、ステップＳ２２に移る。

ステップＳ２２では、変速弁ユニット１４に対して中立の指令を出力し、パイロット弁３３ｂ，３４ｂを制御して、ブレーキ弁３３ｄ，３４ｄに対してブレーキオン指令を出力する。これにより、走行用動力伝達装置１０に過負荷が加わるのを防止することができる。更に、モニタパネル４９に対して、例えば図７に示すように、「変速レバー４６の選択速度段に基づく変速制御の実行を留保していて、ブレーキペダル４５が放されるのを待っている」旨の制御状態を表示する。その後ステップＳ３に戻る。ステップＳ３において、変速レバー４６が中立に戻されるか、又はステップＳ２１でブレーキペダル４５が放されるのを待つ。

ステップＳ２１において、ブレーキペダル４５が放されているときには、ステップＳ３１に移る。ステップＳ３１では、パイロット弁３３ｂ，３４ｂを介してブレーキ弁３３ｄ，３４ｄに対してブレーキオフ指令を出力し、変速弁ユニット１４に対して、変速レバー４６で選択している速度段への変速指令を出力する。また、モニタパネル４９に対する前記制御状態の表示を消す。

その後、ステップＳ３２に移って、作業の続行を行う。次いで、ステップＳ３３に移り、走行用動力伝達装置１０の負荷（以下、単に走行負荷と言う。）が所定の許容値以下か否かの判定を行う。

ここで、上記ステップＳ３３における走行負荷の許容合否の判定は、次にようにして行われる。即ち、まず、回転速度センサ５１で検出した回転速度（トランスミッション１３の出力軸の回転速度）を、その時における変速弁ユニット１４に対して指令している速度段でのトランスミッション１３の減速比を用いて、トルクコンバータ１２の出力軸での回転速度に置換えた値（以下、等価回転速度と言う。）に変換する。

次に、エンジン３のトルク性能曲線とトルクコンバータ１２の性能曲線とを組合わせて予め計算したトルクコンバータ出力軸トルク曲線を用いて、前記求めた等価回転速度におけるトルクとスリップ率とを求める。求めたスリップ率が、所定許容範囲の上限値、即ちスリップ継続が行われても、同スリップ継続を許容できるものとして予め設定したスリップ率の上限値よりも低いか否かの判定を行っている。

なお、正確には、前記トルクコンバータ出力軸トルク曲線は、エンジン３のスロットル開度をパラメータにして、所定スロットル開度毎に対応したトルクコンバータ出力軸トルク曲線のデータとして、コントローラ４０内の記憶部（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成される。図示せず。）に記憶しておいたものである。これにより、オペレータが仮にスロットルレバー４７を全開にしない状態で作業を行った場合でも、その時のスロットル開度に応じて上述したと同様にして等価回転速度に基づいてスリップ率を正しく求めることができる。

ステップＳ３３において、走行負荷が予め設定した上限値以下（適正）であると判断したときには、ステップＳ１に戻って以上の処理を繰り返すことになる。走行負荷が予め設定した上限値以上（過大）であると判断したときには、ステップＳ３４に移る。

ステップＳ３４では、変速レバー位置検出センサ４６ｓで検出した変速信号に基づいて、変速レバー４６がシフトダウンされたか否かの判断を行う。シフトダウンされなかったときには、ステップＳ３５に移る。ステップＳ３５では、変速弁ユニット１４に対してトランスミッション１３の中立指令を出力し、パイロット弁３３ｂ，３４ｂを介してブレーキ弁３３ｄ，３４ｄに対してブレーキオン指令を出力する。

これにより、車両の移動を防止する。また、モニタパネル４９に対して、例えば図８に示すように、「トルクコンバータ１２の過熱防止の目的で変速レバー４６の選択速度段での変速実行を留保しており、変速レバー４６のシフトダウンを待っている」旨の制御状態の表示をする。その後、ステップＳ３４に戻って、オペレータによりシフトダウンされるのを待つ。ステップＳ３４において、シフトダウンが行われたときには、ステップＳ３１に戻って、以上の処理を繰り返す。

なお、ステップＳ３４において、変速レバー４６が操作されて１速までシフトダウンされた場合には、建設機械は一般的に１速においては走行装置２がスリップするまでの大きな牽引力を有するように１速の減速比が設定されているので、トルクコンバータ１２がストールに近い状態となることはない。このため、１速の状態で再度ステップＳ３４に至ることはない。

従って、ステップＳ３４とステップＳ３５とによるループ状態から抜け出せない事態は生じない。また、１速の状態でも走行装置２がスリップする場合には、オペレータは状況を目で確認することができるので、作業機５の負荷を軽減する以外の解決方法を選択することができる。

図５に示した制御手順において、コントローラ４０は、変速レバー４６が中立にあるときに、ブレーキペダル４５も解放された状態であれば、ブレーキ１８，１８を自動的にオン（制動）にする制御を行う。即ち、例えば車両が傾斜地にあったとしたとき、変速レバー４６が中立でブレーキペダル４５が開放されていれば、車両は傾斜地の斜面に沿って自動的に降下してしまうが、ステップＳ１１〜Ｓ１３によってブレーキ１８，１８が自動的にオン（制動）されるので、車両が降下してしまうのを防止することができる。

また、例えば、建設機械が地雷の除去作業を行っている場合に、地雷の爆発が生じた場合などにおいても、変速レバー４６が中立でブレーキペダル４５が開放されていれば、爆風によって車両が後退してしまう事態が発生するが、ブレーキ１８，１８が自動的にオン（制動）されるので、このような事態の発生を防止することができる。

コントローラ４０は、変速レバー４６が中立以外の速度段に選択されているときに、ブレーキペダル４５の踏み込み操作がされていれば、トランスミッション１３を自動的に中立に制御する。これにより、例えば、建設機械が地雷の除去作業を行っている場合に、地雷の爆発が生じた場合などにおいても、ステップＳ２１〜Ｓ２２によってトランスミッション１３を中立にすることができる。このため、トランスミッション１３が中立になっていないときには地雷の爆発によって走行用動力伝達装置１０に過負荷が加わってしまうが、トランスミッション１３を中立にしているので過負荷が走行用動力伝達装置１０に加わるのを防止できる。

また、コントローラ４０が、トルクコンバータ１２がストールに近い状態で使用されていることを判断したときには、コントローラ４０は、ステップＳ３１〜Ｓ３６によってトランスミッション１３を自動的に中立に戻るように制御するので、トルクコンバータ１２が過熱するのを防止することができる。

このように本願発明では、変速レバー４６とブレーキペダル４５との間での連携操作、又は変速レバー４６による速度選択操作が不適切に操作された場合であっても、走行用動力伝達装置１０を適切な状態に作動させることができ、走行用動力伝達装置１０の故障を防止できる。

なお、上記実施形態では、オペレータに対してコントローラ４０の制御状態を知らせるモニタ装置としてのモニタパネル４９での表示内容を、図６〜図８で例示したように文字によるメッセージ表示としている。しかし、モニタパネル４９における表示内容は例示した文字による表示に限定されるものではない。例えば、ランプを点灯又は点滅させること、数種類のアラームメッセージ毎に対応して配した複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を選択的に点灯又は点滅させることなど、他の公知の表示方法を用いることもできる。また、モニタ装置としては、音声や警報等によってオペレータに制御状態を知らせることも、またこれらの表示方法を適宜組み合わせて用いることもできる。

なおまた、走行用動力伝達装置１０の負荷を検出する負荷検出手段として、トランスミッション１３の出力軸回転速度を検出する回転速度センサ５１を用いているが、負荷検出手段としては、回転速度センサ５１に限定されるものではない。例えば、ＣＣＤ等の撮像素子を車両の所定箇所に配設しておき、画像処理によって車両の対地速度を検出する検出手段を用いたり、超音波距離計を用いて対地速度を検出する検出手段を用いたりして、車両の対地速度を検出し、検出した対地速度とエンジン３のスロットル開度とを比較することによって、走行用動力伝達装置１０の負荷を検出するように構成することもできる。

なおさらに、走行負荷が過大か否かの判定において、トルクコンバータ１２のスリップ率を用いているが、これに限定されるものではない。例えば、トルクコンバータ１２を有しない走行用動力伝達装置においては、エンジン回転速度又はエンジンの負荷トルク等を用いて走行負荷の過大についての判断を行うこともできる。

以上はブルドーザを例にとって、本願発明に係わる実施形態について説明を行ったが、本願発明の適用は、ブルドーザに限定されるものではなく限ることなく、他の、エンジンと、ブレーキを含む走行用動力伝達装置とを備えた建設機械に対しても普遍的に上記と同様に実施することが可能であり、上記と同様の作用効果を奏し得るものである。

エンジンと、ブレーキを含む走行用動力伝達装置とを備えた車両に対して、本願発明を有効に適用することができる。

建設機械の側面図である。(実施例) 建設機械の上面図である。(実施例) 建設機械の制御回路図である。(実施例) 建設機械の制御ブロック図である。(実施例) 建設機械の制御フローチャートである。(実施例) モニタ装置の表示例である。(実施例) モニタ装置の表示例である。(実施例) モニタ装置の表示例である。（実施例） 建設機械の側面図である。（従来例）

符号の説明

１ 建設機械
１ａ 車体
２ 走行装置
３ エンジン
３ａ エンジンコントローラ
５ 作業機
１０ 走行用動力伝達装置
１２ トルクコンバータ
１３ トランスミッション
１８ ブレーキ
４０ コントローラ
４５ ブレーキペダル
４５ｓ ブレーキ踏込み検出センサ
４６ 変速レバー
４６ｓ 変速レバー位置検出センサ
４９ モニタパネル（モニタ装置）
５１ 回転速度センサ（負荷検出手段）

Claims (7)

1. エンジン（3）を搭載し、下部に走行装置（2）を有する車体と、
   前記車体に取り付けられた作業機（5）と、前記エンジン（3）の動力を前記走行装置（2）に伝達する走行用動力伝達装置（10）と、前記走行用動力伝達装置（10）におけるトランスミッション（13）の減速比を切り換える変速レバー（46）と、走行装置（2）に制動を掛けるブレーキ（18）とを備えた建設機械において、
   前記走行用動力伝達装置（10）にかかる走行負荷を検出する負荷検出手段（51）と、
   前記負荷検出手段（51）による検出信号を入力し、入力した前記検出信号に基づいて走行負荷が予め設定した所定値を超えたと判断したときに、前記トランスミッション（13）に対して中立指令を出力するコントローラ（40）と、を備えたことを特徴とする建設機械の制御装置。
2. 前記コントローラ（40）が、前記トランスミッション（13）に中立指令を出力するときに、同時に前記ブレーキ（18）をオンにする指令を出力してなることを特徴とする請求項１記載の建設機械の制御装置。
3. 前記負荷検出手段（51）が、走行用動力伝達装置（10）の出力軸の回転速度を検出する回転速度センサであることを特徴とする請求項１又は２記載の建設機械の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の制御装置において、
   オペレータに制御状態を知らせるモニタ装置（49）を備え、
   前記コントローラ（40）が、オペレータの操作とは異なる制御指令を出力するときに、同制御指令に基づく制御状態を知らせる指令をモニタ装置（49）に対して出力してなることを特徴とする建設機械の制御装置。
5. エンジン（3）を搭載し、下部に走行装置（2）を有する車体と、前記車体に取り付けられた作業機（5）と、前記エンジン（3）の動力を前記走行装置（2）に伝達する走行用動力伝達装置（10）と、前記走行用動力伝達装置（10）におけるトランスミッション（13）の減速比を切り換える変速レバー（46）と、ブレーキペダル（45）の踏み込み操作に応じて走行装置（2）に制動を掛けるブレーキ（18）とを備えた建設機械における制御方法に
   おいて、
   前記走行用動力伝達装置（10）にかかる走行負荷を検出すること、
   前記検出した走行負荷が予め設定した所定値を超えたとき、前記トランスミッション（13）を中立にすること、を特徴とする建設機械の制御方法。
6. 前記トランスミッション（13）を中立にするとき、同時に前記ブレーキ（18）をオンにすることを特徴とする請求項５記載の制御方法。
7. 請求項５または６に記載の建設機械の制御方法において、
   前記制御方法においてオペレータの操作とは異なる制御を行うときには、同制御による制御状態をオペレータに知らせることを特徴とする制御方法。

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