JP5426366B2 - 静油圧式無段変速機を備えた車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、静油圧式無段変速機（ＨＳＴ；Hydrostatic Transmission）を備えた車両に適用される車両の制御装置に関する。

ホイールローダ、ホイール式ショベル、ブルドーザ、フォークリフト等の作業車両には、静油圧式無段変速機（ＨＳＴ；Hydrostatic Transmission：以下、適宜、ＨＳＴという）と呼ばれるトランスミッションが搭載されている。図７に示すように、エンジン４の出力軸に連結される油圧ポンプ１と、駆動輪５に連結される油圧モータ２、油圧ポンプ１と油圧モータ２とを連通する閉回路３とによって閉回路のＨＳＴが構成される。

エンジン４によって油圧ポンプ１が駆動され、車両進行方向に応じて油圧ポンプ１の一方のポート１ａから圧油が吐出される。油圧ポンプ１が吐出された圧油は、一方の油路３ａを介して圧油が油圧モータ２の一方のポート２ａに流入される。これにより油圧モータ２が回転され駆動輪５が駆動される。油圧モータ２の他方のポート２ｂから圧油が流出され、他方の油路３ｂを介して圧油が油圧ポンプ１の他方のポート１ｂに吸込まれる。

このとき、ＨＳＴを搭載した車両が坂道を走行していると、車両が重力によって加速し、駆動輪５が油圧モータ２の駆動力以上に回される。このため、油圧モータ２は、駆動輪５によって回転駆動され高圧の圧油が吸込み側の油路３ｂに吐出される。すると、高圧の圧油が吸込み側の油路３ｂを介して油圧ポンプ１のポート１ｂに押込まれ、油圧ポンプ１がエンジン４を回転駆動することになる。このためエンジン４、油圧ポンプ１、油圧モータ２が定格の回転数を超えて回転し（オーバーランし）、油膜切れ、キャビテーション等の問題を引き起こすおそれがある。
また、車両が高速で降坂中、オペレータがシフトダウン操作を行い、油圧モータ２の容量が大きくなると、より大量の高圧の圧油が吸込み側の油路３ｂに吐出される。すると、高圧の圧油が吸込み側の油路３ｂを介して油圧ポンプ１のポート１ｂに押込まれ、油圧ポンプ１がエンジン４を回転駆動することになり、エンジン４、油圧ポンプ１のオーバーランが起こり易くなる。よって、シフトダウンの際は、エンジン４または油圧ポンプ１が定格の回転数を超えないと判断した場合にシフトダウンを行う必要がある。

下記特許文献１ないし３には、ＨＳＴを搭載した車両に関し、車速が所定値以上に達すると、オーバーランを抑制したり、シフトダウンを禁止するという発明が記載されている。

特許文献１には、車速センサで検出された車速と、予め設定された制限車速との差に応じてＨＳＴの油圧モータの容量を調整して、オーバーランを防止するという発明が記載されている。

特許文献２には、車速センサで検出された車速が所定値に達すると、ＨＳＴの油圧モータの容量を所定の制動力が発生する容量まで増加させて、オーバーランを防止するという発明が記載されている。

特許文献３には、ＨＳＴの油圧モータに連結された車軸回転数センサで検出された車軸の回転数（車速）が、油圧モータの許容回転数を超えた場合に、油圧モータの回転数を減少させて、オーバーランを防止するという発明が記載されている。また、この特許文献３には、シフトダウンの操作が行なわれると、シフトダウンによりＨＳＴの油圧モータの回転数が許容回転数を超えるかどうかを判断し、許容回転数を超えると判断した場合には、シフトダウンを禁止し、油圧モータの回転数を減少させた後、シフトダウンを実行し、オーバーランを防止するという発明が記載されている。
特開２００４-２８２２９号公報 特開２００１-２３５０３２号公報 特開平１１-６２８４５号公報

上述した各特許文献に記載された発明は、いずれも車速センサで検出された車速とオーバーラン制御を行なう条件である目標車速により、車速が目標車速に達したことをもってオーバーラン制御すべきと判定し、車速に制限を加える制御を行なうというものである。

しかし、車速を判定条件にすると、坂道の勾配や積載物（車重）などが変わったことにより加速力が変化した場合、最適な制御ができないことがある。

例えば、オーバーラン制御を行なう条件である、目標車速とオーバーランする車速との差を狭くした場合、坂道の勾配が緩やかだったり、積載物（車重）が軽い場合には、車両が坂道を走行する場合、車速が緩やかに上昇するため、オーバーラン制御が正確にできる。しかし、逆に、坂道の勾配が急だったり、積載物（車重）が重い場合には、車速が急上昇するため、制御のタイミングが遅れ、オーバーランを引き起こす可能性がある。

また、逆に、オーバーラン制御を行なう条件である、目標車速とオーバーランする車速との差を広げ、坂道の勾配が急だったり、積載物（車重）が重い場合を想定した目標車速をセットした場合、坂道の勾配が緩やかだったり、積載物（車重）が軽い場合には、早めにオーバーラン制御を行なってしまうため、低い車速からオーバーラン制御が行なわれてしまう。このため車速制御が必要でない時期に不必要に車速が抑えられてしまうため、走行に時間を要し、作業時間が長くなり、作業効率が損なわれることになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、油圧モータ等のオーバーランを抑制すべき時期を正確に判定して、作業効率の低下を招かないようにすることを解決課題とするものである。

第１発明は、
エンジン出力軸に連結される油圧ポンプと、駆動輪に連結される油圧モータと、前記油圧
ポンプと前記油圧モータとを連通する閉回路とを含んで構成された静油圧式無段変速機（
ＨＳＴ；Hydrostatic Transmission）を備えた車両に適用される車両の制御装置であって
、
車両の進行方向を検出する車両進行方向検出手段と、
前記油圧ポンプの吐出ポート側と吸込みポート側の圧油の圧力を検出する圧力検出手段
と、
前記油圧モータの容量を制限することでシフトダウンが行なわれるシフトダウン手段と
、
前記シフトダウン手段にシフトダウンを行なわせることを指示するシフトダウン指示手
段と、
検出された車両進行方向と検出された油圧ポンプの吐出ポート側と吸込みポート側の検
出圧とに基づいて、前記油圧ポンプの吐出ポート側の圧力と前記油圧ポンプの吸込みポー
ト側の圧力との差圧を算出する差圧算出手段と、
算出された差圧に応じて、前記シフトダウン指示手段の指示にかかわらず前記シフトダ
ウン手段によるシフトダウンを禁止するように制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする。

第２発明は、第１発明において、
前記制御手段による制御を実行するための条件は、車速が所定しきい値よりも大きいとい
う条件が更に付加されていること
を特徴とする。

第１発明では、図３Ｂに示すように、差圧算出手段では、検出された車両進行方向Ｆ、Ｎ
、Ｒと検出された油圧ポンプ１の各ポート１ａ、１ｂ側の検出圧Ｐａ、Ｐｂとに基づいて
、同様に差圧ΔＰが算出される（図３Ｂのステップ１０３、１０４、１０５）。

第２発明は、図３Ｂのステップ１０２に示すように、第１発明において、車速Ｖが所定し
きい値Ｖｔｈよりも大きいという条件（ステップ１０２の判断ＮＯ）を更に付加した上で
、シフトダウンを禁止する制御が行われる。

第５発明は、図３Ｂのステップ１０２に示すように、第１発明、第２発明、第３発明、第４発明において、車速Ｖが所定しきい値Ｖｔｈよりも大きいという条件（ステップ１０２の判断ＮＯ）を更に付加した上で、オーバーランを抑制する制御（第１発明）またはシフトダウンを禁止する制御（第２発明）またはオーバーランを抑制する制御とシフトダウンを禁止する制御（第３発明）が行われる。

本発明によれば、オーバーランを抑制する制御を行なうタイミングを正確に判定することができる。このため車両１００が不必要に低い速度で走行することが回避され、作業時間の短縮が図られ、作業効率の低下が抑制される。

以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１Ａは、実施例の静油圧式無段変速機（ＨＳＴ；Hydrostatic Transmission）と、このＨＳＴを制御するコントローラ１０と、操作装置３０と、センサ４１Ａ、４１Ｂ、４２、４３の構成を示している。これらＨＳＴ、コントローラ１０、操作装置３０、センサ４０（４１Ａ、４１Ｂ、４２、４３、４４、４５、４６）は、車両１００に搭載されている。車両１００は、たとえばホイールローダ、ホイール式ショベル、ブルドーザ、フォークリフト等の作業車両を想定している。

同図１Ａに示すように、エンジン４の出力軸４ａに、入力軸が連結される油圧ポンプ１と、駆動輪５に駆動軸５ａを介して、出力軸が連結される油圧モータ２、油圧ポンプ１と油圧モータ２とを連通する閉回路３とによって閉回路のＨＳＴが構成されている。

閉回路３は、油路３ａと油路３ｂとからなる。油路３ａは、油圧ポンプ１の一方のポート１ａと油圧モータ２の一方のポート２ａとを連通している。油路３ｂは、油圧ポンプ１の他方のポート１ｂと油圧モータ２の他方のポート２ｂとを連通している。

油圧ポンプ１は、可変容量型で２方向流れ、１方向回転型の油圧ポンプである。油圧ポンプ１の斜板１ｃの傾転量は、容量調整弁６によって調整される。容量調整弁６は、電磁比例弁７Ａ、７Ｂから与えられる油圧信号に応じて駆動される。電磁比例弁７Ａに制御電流が加えられると、電磁比例弁７Ａから油圧信号が容量調整弁６に加えられ、油圧ポンプ１の一方のポート１ａから制御電流に応じた容量ｑp（ｃｃ/ｒｅｖ）の圧油が吐出されるように、油圧ポンプ１の斜板１ｃが駆動される。同様に、電磁比例弁７Ｂに制御電流が加えられると、電磁比例弁７Ｂから油圧信号が容量調整弁６に加えられ、油圧ポンプ１の他方のポート１ｂから制御電流に応じた容量ｑp（ｃｃ/ｒｅｖ）の圧油が吐出されるように、油圧ポンプ１の斜板１ｃが駆動される。

油圧モータ２は、可変容量型で２方向流れ、２方向回転型の油圧モータである。油圧モータ２の斜板２ｃの傾転量は、容量調整弁８によって調整される。容量調整弁８は、電磁比例弁９から与えられる油圧信号に応じて駆動される。電磁比例弁９に制御電流が加えられると、電磁比例弁９から油圧信号が容量調整弁８に加えられ、油圧モータ２の一方のポートから他方のポートへ、制御電流に応じた容量ｑM（ｃｃ/ｒｅｖ）の圧油が流入出されるように、油圧モータ２の斜板２ｃが駆動される。

油圧ポンプ１の一方のポート１ａが吐出ポート側となるときに、駆動輪５が前進方向（Ｆ）側に駆動され、油圧ポンプ１の他方のポート１ｂが吐出ポート側となるときに、駆動輪５が後進方向（Ｒ）側に駆動される。

コントローラ１０は、モータ容量制限計算部１１と、モータ制御電流計算部１２と、インチング率計算部１４と、エンジン回転ポンプ容量指令変換部１５と、降坂判定部１６と、第１の乗算部１８と、第２の乗算部１９と、ポンプ制御電流計算部２０とから構成されている。降坂判定部１６は、差圧算出手段１６ａと、変速禁止判定部１３と、ブレーキ率計算部１７とを含んで構成されている。

本実施例のＨＳＴでは、自動的に変速が行なわれる。すなわち、油圧ポンプ１と油圧モータ２の変速比
ｒ＝ｑp/ｑM
を自動的に変化させることで、変速が行なわれる。油圧モータ２の容量ｑMをより小さな値に制限することで、油圧モータ２は高回転、低トルクとなり、油圧ポンプ１と油圧モータ２の変速比ｒ（＝ｑp/ｑM）が高くなり、シフトアップが行なわれる。また油圧モータ２の容量ｑMをより大きな値に制限することで、油圧モータ２は低回転、高トルクとなり、油圧ポンプ１と油圧モータ２の変速比ｒ（＝ｑp/ｑM）が低くなり、シフトダウンが行なわれる。このような油圧モータ２の容量ｑMの制限値は、コントローラ１０のモータ容量制限計算部１１で演算される。つまりモータ容量制限計算部１１は、シフトダウン手段を構成している。

また、本実施例のＨＳＴでは、油圧ポンプ１の容量ｑpを小さくすることで、ＨＳＴブレーキをかけるようにしている。すなわち、油圧ポンプ１の容量ｑpを小さくすることで、油圧モータ２の回転速度つまり車速が減速される。本実施例では、後述するように、油圧ポンプ１の容量ｑpにブレーキ率Ｋ１またはＫ２を乗算することでＨＳＴブレーキをかけるようにしている。ブレーキ率Ｋ１またはＫ２が１よりも小さくなるほど、ＨＳＴブレーキ力が大きくなる。なお、ブレーキ率Ｋ１は、インチングペダル３２の踏み込み量に対応するインチング率で定められるブレーキ率のことである。また、ブレーキ率Ｋ２は、図２（ｂ）で定義されるブレーキ率のことである。

圧力センサ４１Ａ、４１Ｂはそれぞれ、油路３ａ、３ｂに設けられている。圧力センサ４１Ａ、４１Ｂはそれぞれ、油圧ポンプ１のポート１ａ側、１ｂ側の圧油の圧力Ｐａ、Ｐｂを検出する。なお、圧力センサ４１Ａ、４１Ｂは、自動変速のタイミングを決定するために用いられるセンサとして、既存の車両に備えられているものをそのまま利用することができる。

エンジン回転数センサ４２は、エンジン４の出力軸４ａに設けられている。エンジン回転数センサ４２は、エンジン４の回転数Ｎｅを検出する。

車速センサ４３は、駆動輪５の駆動軸５ａに設けられている。車速センサ４３は、車両１００の速度Ｖを検出する。

操作装置３０は、シフトダウン指示手段としての速度調整ダイヤル３１と、インチングペダル３２と、シフトレバー３３とから構成されている。操作装置３０は、車両１００の運転室内に設けられている。

速度調整ダイヤル３１は、操作量に応じた速度までシフトダウンさせることを指示するシフトダウン指示手段を構成している。速度調整ダイヤル３１の操作量は、ポテンショメータ４６にて検出され、シフトダウン手段としてのモータ容量制限計算部１１に入力される。

インチングペダル３２は、マニュアル操作によってＨＳＴブレーキをかけるために設けられている。インチングペダル３２の踏込み量に応じてブレーキ率Ｋ１が変化し、油圧ポンプ１の容量ｑｐが変化する。インチングペダル３２には、インチングペダル操作量検出センサ４５が設けられている。インチングペダル操作量検出センサ４５は、インチングペダル３２の踏込み操作量を検出する。

シフトレバー３３は、車両１００の前進走行（Ｆ）、中立（Ｎ）、後進走行（Ｒ）を選択するために設けられている。シフトレバー３３には、車両進行方向検出手段としてのシフト位置センサ４４が設けられている。シフト位置センサ４４は、シフトレバー３３で現在選択されている車両１００の進行方向、つまり前進走行（Ｆ）、中立（Ｎ）、後進走行（Ｒ）を検出する。

図２（ａ）は、変速禁止判定部１３に予め記憶されているシフトダウン判定テーブルの内容を示している。また、図２（ｂ）は、ブレーキ計算部１７に予め記憶されているブレーキ率テーブルの内容を示している。

図２（ａ）の横軸は、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力と吸込みポート側の圧力との差圧ΔＰであり、縦軸は、シフトダウンの「禁止」の判定、シフトダウンの禁止の「解除」の判定である。差圧ΔＰの大きさに応じて、シフトダウンの禁止、または禁止の解除の判定がなされる。差圧ΔＰがＰ１以上の値をとるときシフトダウンの禁止の解除の判定がなされ、差圧ΔＰがＰ２以下の値をとるときシフトダウンの禁止の判定がなされる。なお、差圧ΔＰが０付近では、ハンチングの防止のため、ヒステリシスを設けている。

図２（ｂ）の横軸は、同様に差圧ΔＰであり、縦軸は、ブレーキ率Ｋ２である。差圧ΔＰの大きさに応じて、ブレーキ率Ｋ２が変化する。差圧ΔＰがＰ３以上の値をとるときブレーキ率Ｋ２は１となり、差圧ΔＰがＰ３よりも低い値をとるときブレーキ率Ｋ２は１よりも小さくなる。

図３Ａは、コントローラ１０で行われる処理の手順を示したフローチャートである。以下、同図３Ａを併せ参照してコントローラ１０で行なわれる処理について説明する。

コントローラ１０の降坂判定部１６には、シフト位置センサ４４で検出されたシフトレバー３３の現在の進行方向、つまり前進走行（Ｆ）、中立（Ｎ）、後進走行（Ｒ）が入力され、また圧力センサ４１Ａ、４１Ｂで検出された油圧ポンプ１のポート１ａ側、１ｂ側の圧油の圧力Ｐａ、Ｐｂが入力される。また、車速センサ４３で検出された車速Ｖが車速情報として入力される（ステップ１０１）。

つぎに、車速Ｖが所定のしきい値Ｖthよりも大きいか否か、つまり、
Ｖ＞Ｖｔｈ …（１）
が成立している否かが判断される。

車速Ｖが所定のしきい値Ｖth以下である場合には（ステップ１０２の判断ＮＯ）、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力と吸込みポート側の圧力との差圧ΔＰの大きさにかかわりなく、降坂判定部１６のブレーキ率計算部１７でブレーキ率Ｋ２が強制的に１に設定され、容量
ｑp＝Ｋ１・ｑｐ´ …（２）
が得られるように油圧ポンプ１の容量が制御される（ステップ１０６）とともに、降坂判定部１６の変速禁止判定部１３で、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力と吸込みポート側の圧力との差圧ΔＰの大きさにかかわりなく、シフトダウン禁止が解除されるとの判定がなされ、速度調整ダイヤル３１で今回調整された変速比ｒにシフトダウンされるように、油圧モータ２の容量ｑMが制御される（ステップ１０７）。

すなわち、車両１００が降坂中であっても積載物が重く車重が大きいときには、車速Ｖが低い段階で、差圧ΔＰが図２のしきい値（Ｐ３、Ｐ２）よりも小さくなり、それによって車速Ｖが低い段階で、車両１００が不要に減速され、作業効率が損なわれることになる。そこで、車速Ｖがしきい値Ｖｔｈに達していない段階では、たとえ差圧ΔＰがしきい値以下になったとしても、車両１００を減速させる制御を行わないようにしたものである。

これに対して、車速Ｖが所定のしきい値Ｖthよりも大きい場合には（ステップ１０２の判断ＹＥＳ）、車両１００を減速させる制御を許容するものとして、つぎのステップ１０３に進む。

ここで車両１００が降坂中であるか否かはつぎのようにして判定することができる。

・ 車両１００が前進走行で降坂
シフトレバー３３の選択位置が前進走行（Ｆ）または中立（Ｎ）、かつ
Ｐａ＜Ｐｂ …（３）
・ 車両１００が後進走行で降坂
シフトレバー３３の選択位置が後進走行（Ｒ）、かつ
Ｐａ＞Ｐｂ …（４）
すなわち、ＨＳＴを搭載した車両１００が坂道を下るとき、駆動輪５が重力によって回される。このため、たとえば車両１００が前進走行している場合、油圧モータ２が駆動輪５によって回転駆動され高圧Ｐｂの圧油が吸込み側の油路３ｂに吐出される。この結果、吸込み側の圧力Ｐｂの方が吐出側の圧力Ｐａよりも大きくなる。車両後進中は、吸込み側の圧力Ｐａの方が吐出側の圧力Ｐｂよりも大きくなる。

そこで、車両１００が前進進行方向Ｆであるときは（ステップ１０３の判断ＮＯ）、差圧ΔＰを、ΔＰ＝Ｐａ−Ｐｂと定義して算出して、上記（３）式から、車両１００が降坂中であるか判断すればよい（ステップ１０５）。一方、車両１００が後進方向Ｒであるときは（ステップ１０３の判断ＹＥＳ）、差圧ΔＰを、ΔＰ＝Ｐｂ−Ｐａと定義して算出して、上記（４）式から、車両１００が降坂中であるか判断すればよい（ステップ１０４）。上述の差圧ΔＰの算出は、差圧算出手段１６ａによって行われる。

車両１００が前進走行Ｆのときには、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力Ｐａと吸込みポート側の圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）に応じて、ブレーキ率Ｋ２が図２（ｂ）のブレーキ率テーブルより読み出される。また車両１００が後進走行Ｒのときには、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力Ｐｂと吸込みポート側の圧力Ｐａとの差圧ΔＰ（＝Ｐｂ−Ｐａ）に応じて、ブレーキ率Ｋ２が図２（ａ）のブレーキ率テーブルより読み出される。この処理は、コントローラ１０のブレーキ率計算部１７で行われる。

コントローラ１０のエンジン回転ポンプ容量指令変換部１５には、回転数センサ４２で検出されたエンジン回転数Ｎｅが入力され、エンジン回転数Ｎｅに対応する油圧ポンプ１の容量ｑｐ´に変換される。エンジン回転数Ｎｅが大きくなるほど油圧ポンプ１の容量ｑｐ´が大きくなるように、油圧ポンプ１の容量ｑｐ´が求められる。

コントローラ１０の第１の乗算部１８では、油圧ポンプ１の容量ｑｐ´に、ブレーキ率Ｋ２を乗算して、
Ｋ２・ｑｐ´
を求める処理が行われる。

コントローラ１０のインチング率計算部１４には、インチングペダル操作量検出センサ４５で検出されたインチングペダル３２の踏込み操作量が入力され、このインチングペダル３２の踏込み量に対応するインチング率、つまりブレーキ率Ｋ１が求められる。インチングペダル３２の踏込み量が大きくなるほど、ブレーキ率Ｋ１が小さくなり、ＨＳＴブレーキ力が大きくなるように、ブレーキ率Ｋ１が求められる。

第２の乗算部１９では、ブレーキ率Ｋ１と、ブレーキ率Ｋ２が乗算されたポンプ容量Ｋ２・ｑｐ´とを乗算して、ポンプ容量ｑp、
ｑp＝Ｋ１・Ｋ２・ｑｐ´ …（５）
を求める処理が行なわれる。

コントローラ１０のポンプ制御電流計算部２０では、ブレーキ率Ｋ１およびＫ２が乗算されたポンプ容量ｑp（＝Ｋ１・Ｋ２・ｑｐ´）を油圧ポンプ１で得るための制御電流が生成されて、電磁比例弁７Ａまたは７Ｂに出力される。これにより油圧ポンプ１の斜板１ｃの傾転量が調整されて、油圧ポンプ１の容量ｑpが上記（５）式で示される容量に制限される。ここで、差圧ΔＰがしきい値Ｐ３以下となるとブレーキ率Ｋ２が１よりも小さくなり油圧ポンプ１の容量ｑpは低い容量に制限される。これにより油圧ポンプ１の容量ｑｐを制御し制限される。この結果、油圧モータ２の回転速度、つまり車速も減速される。これにより、エンジン４および／または油圧ポンプ１および／または油圧モータ２のオーバーランが抑制される。これに対して、差圧ΔＰがしきい値Ｐ３よりも大きくなると、上記ステップ１０６と同様にブレーキ率Ｋ２が１に設定され、上記（２）式（ｑp＝Ｋ１・ｑｐ´）のごとくブレーキ率Ｋ１に応じて油圧ポンプ１の容量が制限されることになる（ステップ１０８）。

一方、車両１００が前進走行のときには、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力Ｐａと吸込みポート側の圧力Ｐｂとの差圧ΔＰ（＝Ｐａ−Ｐｂ）に応じて、シフトダウン禁止（または禁止の解除）の判定結果が図２（ａ）のシフトダウン判定テーブルより読み出される。また車両１００が後進走行のときには、油圧ポンプ１の吐出ポート側の圧力Ｐｂと吸込みポート側の圧力Ｐａとの差圧ΔＰ（＝Ｐｂ−Ｐａ）に応じて、シフトダウン禁止（または禁止の解除）の判定が図２（ａ）のシフトダウン判定テーブルより読み出される。この処理は、コントローラ１０の変速禁止判定部１３で行われる。

差圧ΔＰがしきい値Ｐ２以下となりシフトダウン禁止の判定結果が図２（ａ）のシフトダウン判定テーブルより読み出された場合について以下説明する。

コントローラ１０のモータ容量制御計算部１１には、センサ４６で検出された速度調整ダイヤル３１の操作量が入力されるとともに、シフトダウン禁止の判定結果が入力される。

速度調整ダイヤル３１は、ダイヤル操作量に応じて、油圧ポンプ１と油圧モータ２の変速比
ｒ＝ｑp/ｑM
を調整するものである。シフトダウン禁止の判定結果が入力された場合には、速度調整ダイヤル３１で今回、調整された変速比ｒが前回の変速比ｒ´よりも小さくシフトダウンがなされる変速比であるときには、前回の変速比ｒ´が維持されシフトダウンが禁止されるように、油圧モータ２の容量ｑMが小さい値に制限される。

コントローラ１０のモータ制御電流計算部１２では、ポンプ容量ｑp（＝Ｋ１・Ｋ２・ｑｐ´）と、前回の変速比ｒ´を用いてモータ容量ｑM（＝ｑp/ｒ´）が求められ、この容量ｑMを油圧モータ２で得るための制御電流が生成されて、電磁比例弁９に出力される。これにより油圧モータ２の斜板２ｃの傾転量が調整されて、油圧モータ２の容量が、シフトダウンが禁止された低い容量に制限される。

一方、差圧ΔＰがしきい値Ｐ１以上となりシフトダウン禁止解除の判定結果が図２（ａ）のシフトダウン判定テーブルより読み出された場合には、上記ステップ１０７と同様に、速度調整ダイヤル３１で今回、調整された変速比ｒにシフトダウンされるように、油圧モータ２の容量ｑMが制御される（ステップ１０９）。

以上説明した実施例では、車速Ｖが所定のしきい値Ｖｔｈ以下であるときに（ステップ１０２の判断ＮＯ）、ブレーキ率Ｋ２を強制的に１に設定するとともに（ステップ１０６）、強制的にシフトダウン禁止解除とし（ステップ１０７）、車速Ｖが所定のしきい値Ｖｔｈ以上であるときに（ステップ１０２の判断ＹＥＳ）、差圧ΔＰに対応するブレーキ率Ｋ２をブレーキ率テーブルから読み出す（ステップ１０８）とともに、差圧ΔＰに対応するシフトダウン禁止（または禁止解除）判定結果をシフトダウン判定テーブルから読み出す（ステップ１０９）ようにしているが、車速Ｖの大きさの判定結果如何にかかわらず、差圧ΔＰに対応するブレーキ率Ｋ２をブレーキ率テーブルから読み出す（ステップ１０８）とともに、差圧ΔＰに対応するシフトダウン禁止（または禁止解除）判定結果をシフトダウン判定テーブルから読み出す（ステップ１０９）ような実施も可能である。

この場合のフローチャートは図４Ａに示すごとくなる。すなわち、図３Ａにおける、車速Ｖの大きさを判断するステップ１０２の処理およびブレーキ率Ｋ２を強制的に１に設定するステップ１０６並びに強制的にシフトダウン禁止解除とするステップ１０７の処理が省略され、ステップ１０１の処理を終えるとステップ１０３、ステップ１０８、ステップ１０９の手順で順次処理が行われる。

つぎに本実施例による効果について説明する。

図５は、車両１００が坂道を下っているときに車体に作用する力を示した図である。図５は、車重ｍの車両１００が、勾配θの坂道を、重力ｍｇに対応する力Ｆ＝ｍｇ・ｓｉｎθと、タイヤ摩擦、エンジンブレーキ等に対応する力Ｆ´とが釣り合って走行している様子を示している。

図６（ａ）は、車両１００が平坦地を前進走行しているときに圧力センサ４１Ａ、４１Ｂそれぞれで検出される吐出側圧力Ｐａ、吸込み側圧力Ｐｂを、時間ｔの経過に応じて示した図である。

図６（ｂ）は、車両１００が前進走行しつつ下りの坂道を降坂しているときに圧力センサ４１Ａ、４１Ｂそれぞれで検出される吐出側圧力Ｐａ、吸込み側圧力Ｐｂを、時間ｔの経過に応じて示した図である。図６（ｂ）において、実線で示すＬ１は、坂道の傾斜角θが小さいか、または/および車両１００の重量ｍが小さい場合の吸込み側圧力Ｐｂの時間変化を示し、破線で示すＬ２は、坂道の傾斜角θが大きいか、または/および車両１００の重量ｍが大きい場合の吸込み側圧力Ｐｂの時間変化を示している。

図５、図６（ａ）に示すように、車両１００が平坦地を走行中には、重力によって車両１００が下り方向に加速される度合いがほぼ０であるため、油圧ポンプ１の吸込み側圧力Ｐｂが吐出側圧力Ｐａを上回ることがなく、車両降坂制御、シフトダウンを禁止する制御は、行なわれない。

図５、図６（ｂ）に示すように、坂道の傾斜角θが小さいか、または/および車両１００の重量ｍが小さい場合には、重力によって車両１００が下り方向に加速される度合いが小さいため、吸込み側圧力Ｐｂが高圧になる時期が遅く、遅い時刻ｔ１で差圧ΔＰがマイナスに転じしきい値（Ｐ３、Ｐ２）以下となるため、遅いタイミングで車両降坂制御、シフトダウンを禁止する制御が有効となり、オーバーランが防止される（実線Ｌ１）。これに対して、坂道の傾斜角θが大きいか、または/および車両１００の重量ｍが大きい場合には、重力によって車両１００が下り方向に加速される度合いが大きいため、吸込み側圧力Ｐｂが高圧になる時期が早く、早い時刻ｔ２で差圧ΔＰがマイナスに転じしきい値（Ｐ３、Ｐ２）以下となるため、早めに車両降坂制御、シフトダウンを禁止する制御が有効となり、オーバーランが防止される（破線Ｌ２）。

このように本実施例によれば、オーバーランを抑制する制御を行なうタイミングを正確に判定することができる。このため車両１００が不必要に低い速度で走行することが回避され、作業時間の短縮が図られ、作業効率の低下が抑制される。

なお、本実施例では、車両降坂制御とシフトダウンを禁止する制御の２つの制御を同時に行ないオーバーランを防止している。しかし、車両降坂制御、シフトダウンを禁止する制御のいずれか一方のみの制御でオーバーランを防止することも可能である。

本実施例では、車両進行方向検出手段と、油圧ポンプの吐出ポート側と吸込みポート側の検出圧とに基づいて、油圧ポンプ１の容量を調整することにより、オーバーランを抑制するようにしているが、図１Ｂに示すように、エンジン４を制御する電子装置５０が車両１００に搭載されている場合には、エンジン４のスロットル量、つまりエンジン回転数を制限することにより、オーバーランを抑制してもよい。

図１Ｂは、前述の図１Ａに対応する構成図である。

図１Ｂの構成に対応するフローチャートは、図３Ｂ、図４Ｂに示される。図３Ｂは、前述の図３Ａに対応するフローチャートであり、図４Ｂは、前述の図４Ａに対応するフローチャートである。

図１Ｂに示すように、本実施例装置では、図１Ａの構成に対して、エンジン４のスロットル量、つまりエンジン回転数を制御するエンジン制御電子装置５０が付加されるとともに、降坂判定部１６にスロットル制限率計算部５１が付加されている。

スロットル制限率計算部５１では、図２（ｃ）に例示されるデータテーブルにしたがいスロットル制限率Ｋ３が計算される。

図２（ｃ）に示されるスロットル制限率テーブルは、前述の図２（ｂ）に示すブレーキ率テーブルにおいて、ブレーキ率Ｋ２をスロットル制限率Ｋ３に置換したものであり、同様に、差圧ΔＰに対してスロットル制限率Ｋ３が対応づけられている。スロットル制限率テーブルは、差圧ΔＰに応じてエンジン４のスロットル量、つまりエンジン回転数を制限するために設けられている。スロットル制限率Ｋ３が１から小さくなるにつれてエンジン４のスロットル量が絞られ、エンジン回転数の上限値が低くなる。

図３Ｂに示すフローチャートでは、前述の図３Ａのフローチャートに対して、ステップ１１１、ステップ１１０が付加されている。

ステップ１１１では、前述のステップ１０８と同様に、差圧ΔＰに応じてスロットル制限率テーブルからスロットル制限率Ｋ３が読み出されてエンジン４のスロットル量、つまりエンジン回転数が制御される。

ステップ１１０では、前述のステップ１０６と同様に、スロットル制限率Ｋ３が強制的に１に設定されて、エンジン４のスロットル量、つまりエンジン回転数が制限される。

図４Ｂに示すフローチャートでは、前述の図４Ａのフローチャートに対して、図３Ｂのステップ１１１が付加されている。

図３Ｂ、図４Ｂに示すように、前述の図３Ａ、図４Ａの処理と同様に、ステップ１０４ないしはステップ１０５に示される差圧ΔＰを算出する処理を終えると、スロットル制限率計算部５１では、図２（ｃ）に示すスロットル制限率テーブルにしたがい、差圧ΔＰに応じてスロットル制限率Ｋ３が計算される。スロットル制限率計算部５１で計算されたスロットル制限率Ｋ３の情報はエンジン制御電子装置５０に送られる。エンジン制御電子装置５０は、送られてきたスロットル制限率Ｋ３に応じてエンジン４のスロットル量を調整してエンジン回転数を制御する（図３Ｂ、図４Ｂのステップ１１１）。

また、図３Ｂに示すように、前述の図３Ａの処理と同様に、車速Ｖの大きさがしきい値Ｖｔｈ以下であると判断された場合（ステップ１０２の判断がＮＯ）には、スロットル制限率Ｋ３が強制的に１に設定され、同様にして、スロットル制限率Ｋ３の情報がエンジン制御電子装置５０に送られる。この結果、スロットル制限率Ｋ３に応じてエンジン４のスロットル量を調整してエンジン回転数を制御する（図３Ｂのステップ１１０）。

なお、本実施例では、図１Ａ、図１Ｂに示すように、可変容量型の油圧ポンプ１と可変容量型の油圧モータ２とからなるＨＳＴを想定して説明したが、可変容量型の油圧ポンプ１と固定容量型の油圧モータ２とからなるＨＳＴに、本発明を適用してもよく、固定容量型の油圧ポンプ１と可変容量型の油圧モータ２とからなるＨＳＴに、本発明を適用してもよい。

図１Ａは、実施例のＨＳＴと、このＨＳＴを制御するコントローラと、操作装置と、センサの構成図である。 図１Ｂは、図１Ａと一部が異なる構成例で、エンジン制御電子装置を用いてエンジンの回転数を制限する装置構成例である。 図２（ａ）は、シフトダウン判定テーブルの内容を示した図で、図２（ｂ）は、ブレーキ率テーブルの内容を示した図で、図２（ｃ）は、スロットル制限率テーブルの内容を示した図である。 図３Ａは、図１Ａの構成に対応するフローチャートである。 図３Ｂは、図１Ｂの構成に対応するフローチャートである。 図４Ａは、図１Ａの構成に対応する他の実施例のフローチャートである。 図４Ｂは、図１Ｂの構成に対応する他の実施例のフローチャートである。 図５は、車両が坂道を下っているときに車体に作用する力を示した図である。 図６（ａ）は、車両が前進走行しつつ車両が平坦地を走行しているときに検出される吐出側圧力、吸込み側圧力を、時間の経過に応じて示した図で、図６（ｂ）は、車両が前進走行しつつ下りの坂道を降坂しているときに検出される吐出側圧力、吸込み側圧力を、時間の経過に応じて示した図である。 図７は、ＨＳＴの構成図である。

符号の説明

１ 油圧ポンプ、２ 油圧モータ、３ 閉回路、１０ コントローラ、４１Ａ、４１Ｂ圧力センサ、４３ 車速センサ、４４ シフト位置センサ

Claims (2)

1. エンジン出力軸に連結される油圧ポンプと、駆動輪に連結される油圧モータと、前記油圧
   ポンプと前記油圧モータとを連通する閉回路とを含んで構成された静油圧式無段変速機（
   ＨＳＴ；Hydrostatic Transmission）を備えた車両に適用される車両の制御装置であって
   、
   車両の進行方向を検出する車両進行方向検出手段と、
   前記油圧ポンプの吐出ポート側と吸込みポート側の圧油の圧力を検出する圧力検出手段
   と、
   前記油圧モータの容量を制限することでシフトダウンが行なわれるシフトダウン手段と
   、
   前記シフトダウン手段にシフトダウンを行なわせることを指示するシフトダウン指示手
   段と、
   検出された車両進行方向と検出された油圧ポンプの吐出ポート側と吸込みポート側の検
   出圧とに基づいて、前記油圧ポンプの吐出ポート側の圧力と前記油圧ポンプの吸込みポー
   ト側の圧力との差圧を算出する差圧算出手段と、
   算出された差圧に応じて、前記シフトダウン指示手段の指示にかかわらず前記シフトダ
   ウン手段によるシフトダウンを禁止するように制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする静油圧式無段変速機を備えた車両の制御装置。
2. 前記制御手段による制御を実行するための条件は、車速が所定しきい値よりも大きいとい
   う条件が更に付加されていること
   を特徴とする請求項１に記載の静油圧式無段変速機を備えた車両の制御装置。

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