JP5092060B1 - 作業車両及び作業車両の制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の課題は、走行操作性を向上させることができる作業車両及び作業車両の制御方法を提供することにある。
【解決手段】作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材と、制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。制御部は、走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限することにより最大牽引力を低減させるトラクション制御を行う。制御部は、トラクション制御において、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータの上限容量を増大させる。
【選択図】図7

Description

本発明は、作業車両及び作業車両の制御方法に関する。
一般的に、ホイールローダ等の作業車両には、いわゆるHST(HydroStatic Transmission)を搭載しているものがある。HST式の作業車両は、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出された作動油によって走行用油圧モータを駆動する。これにより、作業車両が走行する。このようなHST式の作業車両では、エンジン回転速度、油圧ポンプの容量、走行用油圧モータの容量などを制御することによって、車速および牽引力を制御することができる(特許文献1参照)。
上記の作業車両では、オペレータは、トラクション制御を選択することができる。トラクション制御は、走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限することにより最大牽引力を低減させる制御である。図10は、駆動回路圧と走行用油圧モータの容量とを規定するモータ容量−駆動回路圧特性の一例を示している。例えば、走行用油圧モータの上限容量がMaに設定されると、トラクション制御が行われていない状態よりも最大牽引力が低下する。また、上限容量がMbに設定されると、最大牽引力がさらに低下する。
一方、上記の作業車両では、図11に示すような、ポンプ容量−駆動回路圧特性に基づいて油圧ポンプの容量を制御する。図中のL11〜L16は、エンジン回転速度に応じて変化するポンプ容量−駆動回路圧特性を示すラインである。駆動回路圧は、油圧ポンプから走行用油圧モータに送られる作動油の油圧である。ポンプ容量−駆動回路圧特性は、エンジン回転速度が増大するほど、L11からL16へ向かってが変化する。また、L12に示すように、駆動回路圧が増大するとポンプ容量が低減され、駆動回路圧が低下するとポンプ容量が増大するようにされている。この作業車両には、走行用油圧回路の保護のために、カットオフ弁が設けられている。カットオフ弁は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧力値を超えないように減圧する。このため、図11のL14に示すように、ポンプ容量が所定のポンプ容量値Qx以下の場合にカットオフ弁が作用して、駆動回路圧が減圧されてカットオフ圧力値Pxで一定となる。
特開2008−275012号公報
上記の作業車両では、エンジン回転速度が低速から中速までの範囲では、駆動回路圧はエンジン回転速度の増大に応じて増大する。しかし、エンジン回転速度が中速から高速までの範囲では、エンジン回転速度の増大に関わらず駆動回路圧はカットオフ圧力値で略一定となる。例えば、図12に示すように、エンジン回転速度がゼロからN3までの範囲であるときには、エンジン回転速度の増大に応じて駆動回路圧が増大する。図12において、エンジン回転速度N1,N2,N3は、図11に示すポンプ容量−駆動回路圧特性L11,L12,L13のエンジン回転速度にそれぞれ対応している。また、図12において、エンジン回転速度N4,N5,N6は、図11に示すポンプ容量−駆動回路圧特性L14,L15,L16のエンジン回転速度にそれぞれ対応している。図12に示すように、エンジン回転速度がN4以上であるときには、エンジン回転速度の増大に関わらず、駆動回路圧はカットオフ圧力値Pxで一定となる。
上記のように、駆動回路圧がカットオフ圧力値Pxである状態でトラクション制御が実行されていると、走行用油圧モータの容量は、設定された上限容量で一定となっている。従って、エンジン回転速度が増大しても、駆動回路圧及び走行用油圧モータの容量は略一定のまま増大しない。このため、エンジン回転速度が中速以上の範囲では、オペレータがアクセル操作部材を操作してエンジン回転速度を増大させても、牽引力が略一定のまま増大しない。従って、アクセル操作部材の操作と実際の牽引力の変化とが一致せず、走行操作性が低下する。
本発明の課題は、走行操作性を向上させることができる作業車両及び作業車両の制御方法を提供することにある。
本発明の第1の態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材と、制御部とを備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。制御部は、走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限することにより最大牽引力を低減させるトラクション制御を行う。制御部は、トラクション制御において、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータの上限容量を増大させる。
本発明の第2の態様に係る作業車両は、第1の態様の作業車両であって、制御部は、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度が、所定の閾値以上であるときに、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータの上限容量を増大させる。
本発明の第3の態様に係る作業車両は、第2の態様の作業車両であって、制御部は、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度が、所定の閾値より小さいときには、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度に関わらず走行用油圧モータの上限容量を一定値に設定する。
本発明の第4の態様に係る作業車両は、第1から第3の態様のいずれかの作業車両であって、走行用油圧モータの傾転角を制御することで走行用油圧モータの容量が制御される。
本発明の第5の態様に係る作業車両の制御方法は、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材とを備える作業車両の制御方法である。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。本態様に係る作業車両の制御方法は、走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限することにより最大牽引力を低減させるトラクション制御を行い、トラクション制御において、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータの上限容量を増大させることを含む。
本発明の第1の態様に係る作業車両では、トラクション制御においてアクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータの上限容量が増大する。このため、アクセル操作部材の操作に応じて、牽引力を増大させることができる。これにより、走行操作性を向上させることができる。
本発明の第2の態様に係る作業車両では、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度が、所定の閾値以上であるときに、上記の走行用油圧モータの上限容量の増大が行われる。このため、オペレータが、アクセル操作部材をある程度大きく操作したときに、牽引力が増大しないという違和感を感じることを抑えることができる。これにより、走行操作性を向上させることができる。
本発明の第3の態様に係る作業車両では、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度が、所定の閾値より小さいときには、上記の走行用油圧モータの上限容量の増大が行われない。これにより、トラクション制御において、牽引力の不要な増大を抑えることができる。
本発明の第4の態様に係る作業車両では、走行用油圧モータの傾転角を制御することで走行用油圧モータの上限容量を設定することができる。
本発明の第5の態様に係る作業車両の制御方法では、トラクション制御においてアクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータの上限容量が増大する。このため、アクセル操作部材の操作に応じて、牽引力を増大させることができる。これにより、走行操作性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る作業車両の構成を示す側面図。 本発明の一実施形態に係る作業車両に搭載されたHSTシステムを示す油圧回路図。 エンジンの出力トルク線の一例を示す図。 ポンプ容量−駆動回路圧特性の一例を示す図。 モータ容量−駆動回路圧特性の一例を示す図。 作業車両の車速−牽引力線図の一例を示す図。 上限容量情報の一例を示す図。 トラクション比率情報の一例を示す図。 トラクション制御の実行が選択されているときの牽引力とエンジン回転速度との関係を示す図。 従来技術におけるモータ容量−駆動回路圧特性の一例を示す図。 従来技術におけるポンプ容量−駆動回路圧特性の一例を示す図。 従来技術におけるエンジン回転速度と駆動回路圧との関係を示す図。
以下、本発明の一実施形態に係る作業車両50について、図面を用いて説明する。図1は、作業車両50の側面図である。作業車両50は、ホイールローダである。作業車両50は、車体51と、作業機52と、複数のタイヤ55と、キャブ56と、を備えている。作業機52は、車体51の前部に装着されている。作業機52は、ブーム53とバケット54とリフトシリンダ19とバケットシリンダ26とを有する。ブーム53は、バケット54を持ち上げるための部材である。ブーム53は、リフトシリンダ19によって駆動される。バケット54は、ブーム53の先端に取り付けられている。バケット54は、バケットシリンダ26によってダンプおよびチルトされる。キャブ56は、車体51上に載置されている。
図2は、作業車両50に搭載された油圧駆動機構30の構成を示すブロック図である。油圧駆動機構30は、主として、エンジン1、第2油圧ポンプ2、チャージポンプ3、第1油圧ポンプ4、走行用油圧モータ10、エンジンコントローラ12a、車体コントローラ12、駆動油圧回路20を有している。油圧駆動機構30では、第1油圧ポンプ4がエンジン1によって駆動されることにより作動油を吐出する。走行用油圧モータ10が、第1油圧ポンプ4から吐出された作動油によって駆動される。そして、走行用油圧モータ10が上述したタイヤ55を回転駆動することにより、作業車両50が走行する。すなわち、油圧駆動機構30では、いわゆる1ポンプ1モータのHSTシステムが採用されている。
エンジン1は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン1で発生した出力トルクが、第2油圧ポンプ2、チャージポンプ3、第1油圧ポンプ4等に伝達される。油圧駆動機構30には、エンジン1の実回転速度を検出するエンジン回転速度センサ1aが設けられている。また、エンジン1には、燃料噴射装置1bが接続されている。後述するエンジンコントローラ12aは、設定された目標エンジン回転速度に応じて燃料噴射装置1bを制御することにより、エンジン1の出力トルク(以下、「エンジントルク」と呼ぶ)と回転速度とを制御する。
第1油圧ポンプ4は、エンジン1によって駆動されることにより作動油を吐出する。第1油圧ポンプ4は、可変容量型の油圧ポンプである。第1油圧ポンプ4から吐出された作動油は、駆動油圧回路20を通って走行用油圧モータ10へと送られる。具体的には、駆動油圧回路20は、第1駆動回路20aと第2駆動回路20bとを有する。作動油が、第1油圧ポンプ4から第1駆動回路20aを介して走行用油圧モータ10に供給されることにより、走行用油圧モータ10が一方向(例えば、前進方向)に駆動される。作動油が、第1油圧ポンプ4から第2駆動回路20bを介して走行用油圧モータ10に供給されることにより、走行用油圧モータ10が他方向(例えば、後進方向)に駆動される。
駆動油圧回路20には、駆動回路圧検出部17が設けられている。駆動回路圧検出部17は、第1駆動回路20a又は第2駆動回路20bを介して走行用油圧モータ10に供給される作動油の圧力(以下、「駆動回路圧」)を検出する。具体的には、駆動回路圧検出部17は、第1駆動回路圧センサ17aと第2駆動回路圧センサ17bとを有する。第1駆動回路圧センサ17aは、第1駆動回路20aの油圧を検出する。第2駆動回路圧センサ17bは、第2駆動回路20bの油圧を検出する。第1駆動回路圧センサ17aと第2駆動回路圧センサ17bとは、検出信号を車体コントローラ12に送る。また、第1油圧ポンプ4には、第1油圧ポンプ4の吐出方向を制御するためのFR切換部5とポンプ容量制御シリンダ6とが接続されている。
FR切換部5は、車体コントローラ12からの制御信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ6への作動油の供給方向を切り換える電磁制御弁である。FR切換部5は、ポンプ容量制御シリンダ6への作動油の供給方向を切り換えることにより、第1油圧ポンプ4の吐出方向を切り換える。具体的には、FR切換部5は、第1駆動回路20aへの吐出と第2駆動回路20bへの吐出とに第1油圧ポンプ4の吐出方向を切り換える。ポンプ容量制御シリンダ6は、ポンプパイロット回路32を介して作動油を供給されることにより駆動され、第1油圧ポンプ4の傾転角を変更する。
ポンプパイロット回路32には、ポンプ容量制御部7が配置されている。ポンプ容量制御部7は、ポンプ容量制御シリンダ6をポンプパイロット回路32と作動油タンクとのいずれかに接続する。ポンプ容量制御部7は、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。ポンプ容量制御部7は、ポンプ容量制御シリンダ6内の作動油の圧力を制御することにより、第1油圧ポンプ4の傾転角を調整する。
ポンプパイロット回路32は、カットオフ弁47を介してチャージ回路33と作動油タンクとに接続されている。カットオフ弁47のパイロットポートは、シャトル弁46を介して第1駆動回路20aと第2駆動回路20bとに接続されている。シャトル弁46は、第1駆動回路20aの油圧と第2駆動回路20bの油圧とのうち大きい方をカットオフ弁47のパイロットポートに導入する。これにより、カットオフ弁47のパイロットポートには駆動回路圧が印加される。カットオフ弁47は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧より低いときには、チャージ回路33とポンプパイロット回路32とを連通させる。これにより、作動油がチャージ回路33からポンプパイロット回路32に供給される。カットオフ弁47は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧以上になると、ポンプパイロット回路32を作動油タンクに連通させて、ポンプパイロット回路32の作動油を作動油タンクに逃がす。これにより、ポンプパイロット回路32の油圧が低下することにより、第1油圧ポンプ4の容量が低減され、駆動回路圧の上昇が抑えられる。
チャージポンプ3は、エンジン1によって駆動され、駆動油圧回路20へと作動油を供給するためのポンプである。チャージポンプ3は、チャージ回路33に接続されている。チャージポンプ3は、チャージ回路33を介してポンプパイロット回路32に作動油を供給する。チャージ回路33は、第1チェック弁41を介して第1駆動回路20aに接続されている。第1チェック弁41は、チャージ回路33から第1駆動回路20aへの作動油の流れを許容するが、第1駆動回路20aからチャージ回路33への作動油の流れを規制する。また、チャージ回路33は、第2チェック弁42を介して第2駆動回路20bに接続されている。第2チェック弁42は、チャージ回路33から第2駆動回路20bへの作動油の流れを許容するが、第2駆動回路20bからチャージ回路33への作動油の流れを規制する。また、チャージ回路33は、第1リリーフ弁43を介して第1駆動回路20aに接続されている。第1リリーフ弁43は、第1駆動回路20aの油圧が所定の圧力より大きくなったときに開かれる。チャージ回路33は、第2リリーフ弁44を介して第2駆動回路20bに接続されている。第2リリーフ弁44は、第2駆動回路20bの油圧が所定の圧力より大きくなったときに開かれる。また、チャージ回路33は、低圧リリーフ弁45を介して作動油タンクに接続されている。低圧リリーフ弁45は、チャージ回路33の油圧が所定のリリーフ圧より大きくなったときに開かれる。これにより、駆動回路圧が所定のリリーフ圧を越えないように調整される。また、低圧リリーフ弁45の所定のリリーフ圧は、第1リリーフ弁43のリリーフ圧、及び、第2リリーフ弁44のリリーフ圧と比べて、かなり低い。従って、駆動回路圧がチャージ回路33の油圧より低くなったときには、第1チェック弁41又は第2チェック弁42を介して、作動油がチャージ回路33から駆動油圧回路20へ供給される。
第2油圧ポンプ2は、エンジン1によって駆動される。第2油圧ポンプ2から吐出された作動油は、作業機用油圧回路31を介してリフトシリンダ19に供給される。これにより、作業機52が駆動される。また、第2油圧ポンプ2から吐出された作動油は、作業機用油圧回路31を介してステアリングシリンダ(図示せず)に供給される。これにより、作業車両1の向きが変更される。第2油圧ポンプ2の吐出圧は、吐出圧センサ39によって検出される。吐出圧センサ39は、検出信号を車体コントローラ12に送る。作業機用油圧回路31には、作業機制御弁18が設けられている。作業機制御弁18は、作業機操作部材23の操作量に応じて駆動される。作業機制御弁18は、パイロットポートに印加されるパイロット圧に応じて、リフトシリンダ19に供給される作動油の流量を制御する。作業機制御弁18のパイロットポートに印加されるパイロット圧は、作業機操作部材23のパイロット弁23aによって制御される。パイロット弁23aは、作業機操作部材23の操作量に応じたパイロット圧を作業機制御弁18のパイロットポートに印加する。これにより、作業機操作部材23の操作量に応じてリフトシリンダ19が制御される。作業機制御弁18のパイロットポートに印加されるパイロット圧は、PPC圧センサ21によって検出される。また、リフトシリンダ19に供給される作動油の圧力は、ブーム圧センサ22によって検出される。PPC圧センサ21及びブーム圧センサ22は、検出信号を車体コントローラ12に送る。また、リフトシリンダ19には、ブーム角度検出部38が設けられている。ブーム角度検出部38は、後述するブーム角度を検出する。ブーム角度検出部38は、ブーム53の回転角度を検出するセンサである。或いは、ブーム角度検出部38は、リフトシリンダ19のストローク量を検出し、ストローク量からブーム53の回転角度が演算されてもよい。ブーム角度検出部38は、検出信号を車体コントローラ12に送る。なお、バケットシリンダ26も、リフトシリンダ19と同様に、制御弁によって制御されるが、図2においては図示を省略している。
走行用油圧モータ10は、可変容量型の油圧モータである。走行用油圧モータ10は、第1油圧ポンプ4から吐出された作動油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。走行用油圧モータ10には、モータシリンダ11aと、モータ容量制御部11bとが設けられている。モータシリンダ11aは、走行用油圧モータ10の傾転角を変更する。モータ容量制御部11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。モータ容量制御部11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいてモータシリンダ11aを制御する。モータシリンダ11aとモータ容量制御部11bとは、モータパイロット回路34に接続されている。モータパイロット回路34は、チェック弁48を介して第1駆動回路20aに接続されている。チェック弁48は、第1駆動回路20aからモータパイロット回路34への作動油の流れを許容するが、モータパイロット回路34から第1駆動回路20aへの作動油の流れを規制する。モータパイロット回路34は、チェック弁49を介して第2駆動回路20bに接続されている。チェック弁49は、第2駆動回路20bからモータパイロット回路34への作動油の流れを許容するが、モータパイロット回路34から第2駆動回路20bへの作動油の流れを規制する。チェック弁48,49により、第1駆動回路20aと第2駆動回路20bとのうち大きい方の油圧、すなわち駆動回路圧の作動油が、モータパイロット回路34に供給される。モータ容量制御部11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて、モータパイロット回路34からモータシリンダ11aへの作動油の供給方向および供給流量を切り換える。これにより、車体コントローラ12は、走行用油圧モータ10の容量を任意に変えることができる。また、走行用油圧モータ10の最大容量や最小容量を任意に設定することができる。
油圧駆動機構30には、車速センサ16が設けられている。車速センサ16は、車速を検出する。車速センサ16は、車速信号を車体コントローラ12に送る。車速センサ16は、例えば、タイヤ駆動軸の回転速度を検出することにより、車速を検出する。
作業車両50は、アクセル操作部材13aと、前後進切換操作部材14と、トラクション制御選択部材15とを備えている。
アクセル操作部材13aは、オペレータが目標エンジン回転速度を設定するための部材である。アクセル操作部材13aは、例えばアクセルペダルであり、オペレータによって操作される。アクセル操作部材13aは、アクセル操作量センサ13と接続されている。アクセル操作量センサ13は、ポテンショメータなどで構成されている。アクセル操作量センサ13は、アクセル操作部材13aの操作量(以下、「アクセル操作量」と呼ぶ)を示す開度信号をエンジンコントローラ12aへと送る。オペレータは、アクセル操作量を調整することによって、エンジン1の回転速度を制御することができる。
前後進切換操作部材14は、オペレータによって操作され、前進位置と後進位置と中立位置とに切り換えられる。前後進切換操作部材14は、前後進切換操作部材14の位置を示す操作信号を車体コントローラ12に送る。オペレータは、前後進切換操作部材14を操作することによって、作業車両50の前進と後進とを切り換えることができる。
トラクション制御選択部材15は、例えばスイッチである。トラクション制御選択部材15は、オペレータによって操作され、後述するトラクション制御の実行を選択するための部材である。トラクション制御は、トラクション制御が行われていない状態(以下、「通常状態」と呼ぶ)よりも最大牽引力を低減する制御である。オペレータは、トラクション制御選択部材15でトラクション制御の実行を選択することによって最大牽引力を低減させることができる。トラクション制御選択部材15は、トラクション制御選択部材15の選択位置を示す操作信号を車体コントローラ12へ送る。
エンジンコントローラ12aは、CPUなどの演算装置や各種のメモリなどを有する電子制御部である。エンジンコントローラ12aは、設定された目標回転速度が得られるように、エンジン1を制御する。図3にエンジン1の出力トルク線を示す。エンジン1の出力トルク線は、エンジン1の回転速度と、各回転速度においてエンジン1が出力できる最大のエンジントルクの大きさとの関係を示す。図3において、実線L100は、アクセル操作量が100%であるときのエンジン出力トルク線を示している。このエンジン出力トルク線は、例えばエンジン1の定格又は最大のパワー出力に相当する。なお、アクセル操作量が100%とは、アクセル操作部材13aが最大に操作されている状態を意味する。また、破線L75は、アクセル操作量が75%であるときのエンジン出力トルク線を示している。エンジンコントローラ12aは、エンジントルクがエンジン出力トルク線以下となるようにエンジン1の出力を制御する。このエンジン1の出力の制御は、例えば、エンジン1への燃料噴射量の上限値を制御することにより行われる。
車体コントローラ12は、CPUなどの演算装置や各種のメモリなどを有する電子制御部である。車体コントローラ12は、本発明の制御部に相当する。車体コントローラ12は、各検出部からの出力信号に基づいて各制御弁を電子制御することにより、第1油圧ポンプ4の容量と走行用油圧モータ10の容量とを制御する。
具体的には、車体コントローラ12は、エンジン回転速度センサ1aが検出したエンジン回転速度に基づいて指令信号をポンプ容量制御部7に出力する。これにより、ポンプ容量と駆動回路圧との関係が規定される。図4に、ポンプ容量−駆動回路圧特性の一例を示す。ポンプ容量−駆動回路圧特性は、ポンプ容量と駆動回路圧との関係を示す。図中のL11〜L16は、エンジン回転速度に応じて変更されるポンプ容量−駆動回路圧特性を示すラインである。具体的には、車体コントローラ12が、エンジン回転速度に基づいてポンプ容量制御部7の流量を制御することにより、ポンプ容量−駆動回路圧特性がL11〜L16に変更される。これにより、ポンプ容量がエンジン回転速度及び駆動回路圧に対応したものに制御される。ポンプ容量−駆動回路圧特性は、エンジン回転速度が増大するほど、L11からL16へ向かってが変化する。また、L11−L13に示すように、駆動回路圧が増大するとポンプ容量が低減され、駆動回路圧が低下するとポンプ容量が増大するようにされている。L14に示すポンプ容量−駆動回路圧特性では、ポンプ容量が所定のポンプ容量値Qx1以下の場合には、カットオフ弁47が作用することにより、駆動回路圧が上述したカットオフ圧力値Pxで一定となっている。L15に示すポンプ容量−駆動回路圧特性では、ポンプ容量が所定のポンプ容量値Qx2以下の場合には、カットオフ弁47が作用することにより、駆動回路圧が上述したカットオフ圧力値Pxで一定となっている。L16に示すポンプ容量−駆動回路圧特性では、ポンプ容量が所定のポンプ容量値Qx3以下の場合には、カットオフ弁47が作用することにより、駆動回路圧が上述したカットオフ圧力値Pxで一定となっている。Qx1<Qx2<Qx3である。すなわち、駆動回路圧がカットオフ圧力値Pxで一定となるときのポンプ容量は、エンジン回転速度の増大に応じて増大する。
車体コントローラ12は、エンジン回転速度センサ1aおよび駆動回路圧検出部17からの出力信号を処理して、モータ容量の指令信号をモータ容量制御部11bに出力する。ここでは、車体コントローラ12は、車体コントローラ12に記憶されているモータ容量−駆動回路圧特性を参照して、エンジン回転速度の値と駆動回路圧の値とからモータ容量を設定する。車体コントローラ12は、この設定したモータ容量に対応する傾転角の変更指令をモータ容量制御部11bに出力する。図5に、モータ容量−駆動回路圧特性の一例を示す。図中の実線L21は、エンジン回転速度がある値の状態における、駆動回路圧に対するモータ容量を定めたラインである。ここでのモータ容量は、走行用油圧モータ10の傾転角に対応している。駆動回路圧がある一定の値以下の場合までは傾転角は最小(Min)である。その後、駆動回路圧の上昇に伴って傾転角も次第に大きくなる(実線の傾斜部分L22)。そして、傾転角が最大(Max)となった後は、駆動回路圧が上昇しても傾転角は最大傾転角Maxを維持する。傾斜部分L22は、駆動回路圧の目標圧力を規定している。すなわち、車体コントローラ12は、駆動回路圧が目標圧力よりも大きくなると走行用油圧モータの容量を増大させる。また、駆動回路圧が、目標圧力よりも小さくなると走行用油圧モータの容量を低減させる。目標圧力は、上述したカットオフ圧力値Pxよりも小さい。また、目標圧力は、エンジン回転速度に応じて定められる。すなわち、図5に示す傾斜部分L22は、エンジン回転速度の増減に応じて上下するように設定される。具体的には、傾斜部分L22は、エンジン回転速度が低ければ、駆動回路圧がより低い状態から傾転角が大きくなり、駆動回路圧がより低い状態で最大傾転角に達するように制御される(図5における下側の破線の傾斜部分L23参照)。反対にエンジン回転速度が高ければ、駆動回路圧がより高くなるまで最小傾転角Minを維持し、駆動回路圧がより高い状態で最大傾転角Maxに達するように制御される(図5における上側の破線の傾斜部分L24参照)。これにより、図6においてL1で示すように、作業車両は、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる。なお、図6は、アクセル操作量が最大であるときの車速−牽引力線図である。また、図5において傾斜部分L22は、理解の容易のために、傾斜を強調して示しているが、実際には略水平である。従って、駆動回路圧が、目標圧力に達すると、モータ容量は、最小値(或いは最小制限値)と、最大値(或いは最大制限値)との間で切り換わる。ただし、駆動回路圧が目標圧力に達したときに即時に指令値が変更されるのではなく、時間遅れが生じる。この時間遅れが、傾斜部L22が存在する理由である。
車体コントローラ12は、トラクション制御選択部材15が操作されることにより、トラクション制御を実行する。トラクション制御は、走行用油圧モータ10の容量を通常状態での最大容量よりも小さい上限容量に制限することによって車両の最大牽引力を通常状態の最大牽引力よりも低減させる制御である。車体コントローラ12は、トラクション制御選択部材15の操作に応じて、走行用油圧モータ10の上限容量を低下させる。車体コントローラ12は、アクセル操作量が、所定の閾値以上であるときに、アクセル操作量の増大に応じて走行用油圧モータ10の上限容量を増大させる。また、車体コントローラ12は、アクセル操作量が、所定の閾値より小さいときには、アクセル操作量に関わらず走行用油圧モータの上限容量を一定値に設定する。図5に示すように、車体コントローラ12は、トラクション制御選択部材15によってトラクション制御が選択されており、且つ、アクセル操作量が所定の閾値より小さいときには、上限容量をMaxからMaに変更する。車体コントローラ12は、モータ容量制御部11bに指令信号を出力する。上限容量がMaに設定されると、車速−牽引力特性は図6のラインLaのように変化する。これにより、通常状態での車速−牽引力特性を示すラインL1と比べて最大牽引力が低下する。
車体コントローラ12は、上述したトラクション制御での走行用油圧モータ10の上限容量を、図7に示すような上限容量情報Lmaに基づいて決定する。上限容量情報Lmaは、アクセル操作量に対する走行用油圧モータ10の上限容量を規定する。図7に示すように、上限容量情報Lmaでは、アクセル操作量が所定の閾値Athより小さいときには、走行用油圧モータ10の上限容量は、アクセル操作量に関わらずMaで一定である。アクセル操作量が所定の閾値Ath以上であるときには、走行用油圧モータ10の上限容量は、アクセル操作量の増大に応じて増大する。例えば、最大操作量を100%とすると、所定の閾値Athは50%であってもよい。
図8は、トラクション比率とアクセル操作量との関係を規定するトラクション比率情報Lraを示している。トラクション比率とは、通常状態での最大牽引力を100%としたときのトラクション制御での最大牽引力の割合を示している。すなわち、上述した上限容量情報Lmaは、トラクション比率情報Lraで示すトラクション比率とアクセル操作量との関係が実現されるように設定される。トラクション比率情報Lraにおいて、アクセル操作量が所定の閾値Athより小さいときには、トラクション比率はRaで一定である。アクセル操作量が所定の閾値Athより大きいときには、アクセル操作量に応じてトラクション比率が増大する。ただし、アクセル操作量が最大操作量Amaxであるときには、トラクション比率は100%より小さい。
以上のように、本実施形態に係る作業車両50では、トラクション制御においてアクセル操作量の増大に応じて走行用油圧モータ10の上限容量が増大する。具体的には、トラクション制御の実行が選択されているときには、従来技術のように走行用油圧モータ10の上限容量がMaに固定されるのではなく、アクセル操作量に応じてMaよりも大きな値に変化する。従って、アクセル操作部材15の操作に応じて、牽引力を増大させることができる。これにより、走行操作性を向上させることができる。
図9は、トラクション制御の実行が選択されているときの牽引力とエンジン回転速度との関係を示している。図9において、エンジン回転速度N1−N6は、それぞれ図4に示すポンプ容量−駆動回路圧特性L11−L16のエンジン回転速度に対応している。例えば、エンジン回転速度がN1であるときに、ポンプ容量−駆動回路圧特性がL11となる。また、エンジン回転速度がN4であるときに、ポンプ容量−駆動回路圧特性がL14となる。図9において実線L31は、本実施形態に係る作業車両50の牽引力とエンジン回転速度との関係を示している。破線L31’は、比較例に係る作業車両の牽引力とエンジン回転速度との関係を示している。比較例に係る作業車両では、トラクション制御の実行が選択されているときには、アクセル操作量に関わらず走行用油圧モータ10の上限容量をMa(図5参照)で一定に設定する。このため、エンジン回転速度がN4以上である状態では、牽引力は、Fxで一定となり、エンジン回転速度が増大しても牽引力は殆ど増大しない。これに対して、本実施形態に係る作業車両50では、L31で示すように、エンジン回転速度がN4以上であっても、牽引力は、エンジン回転速度の増大に応じて増大する。このように、本実施形態に係る作業車両50では、アクセル操作部材15の操作に応じて、牽引力を増大させることができるので、走行操作性を向上させることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施形態では、本発明が適用される作業車両として、ホイールローダを例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、HSTを搭載した他の作業車両に対して、本発明を適用することができる。
上記実施形態では、1つの油圧ポンプと走行用油圧モータを含む1ポンプ1モータのHSTシステムを搭載した作業車両50を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、1つの第1油圧ポンプと2つの走行用油圧モータを含む、1ポンプ2モータのHSTシステムを搭載した作業車両に対して、本発明を適用してもよい。
トラクション制御は複数の制御モードを有してもよい。各制御モードにおいて、牽引力を段階的に低下させることができる。或いは、トラクション制御は、オペレータが選択した所望の大きさに牽引力を低下させてもよい。
上記の実施形態では、アクセル操作量の増大に応じて走行用油圧モータ10の上限容量が増大されているが、エンジン回転速度の増大に応じて走行用油圧モータ10の上限容量が増大されてもよい。すなわち、上限容量情報は、エンジン回転速度に対する走行用油圧モータ10の上限容量を規定するものであってもよい。
本発明によれば、走行操作性を向上させることができる作業車両及び作業車両の制御方法を提供することができる。
1 エンジン
4 第1油圧ポンプ
10 走行用油圧モータ
12 車体コントローラ
13a アクセル操作部材
15 トラクション制御選択部材
50 作業車両

Claims (5)

  1. エンジンと、
    前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
    前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される走行用油圧モータと、
    前記エンジンの目標回転速度を設定するために操作されるアクセル操作部材と、
    前記走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限することにより最大牽引力を低減させるトラクション制御を行い、前記トラクション制御において前記アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて前記走行用油圧モータの上限容量を増大させる制御部と、
    を備える作業車両。
  2. 前記制御部は、前記アクセル操作部材の操作量又は前記エンジン回転速度が、所定の閾値以上であるときに、前記アクセル操作部材の操作量又は前記エンジン回転速度の増大に応じて前記走行用油圧モータの上限容量を増大させる、
    請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記制御部は、前記アクセル操作部材の操作量又は前記エンジン回転速度が、前記所定の閾値より小さいときには、前記アクセル操作部材の操作量又は前記エンジン回転速度に関わらず前記走行用油圧モータの上限容量を一定値に設定する、
    請求項2に記載の作業車両。
  4. 前記走行用油圧モータの傾転角を制御することで前記走行用油圧モータの容量が制御される、
    請求項1から3のいずれかに記載の作業車両。
  5. エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される走行用油圧モータと、前記エンジンの目標回転速度を設定するために操作されるアクセル操作部材と、を備える作業車両の制御方法であって、
    前記走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限することにより最大牽引力を低減させるトラクション制御を行い、前記トラクション制御において前記アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度の増大に応じて前記走行用油圧モータの上限容量を増大させる、
    作業車両の制御方法。
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