JP6416787B2 - 作業車両及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両及びその制御方法に関するに関する。

作業車両では、エンジンからの駆動力により油圧ポンプを駆動する。そして、油圧ポンプから吐出された作動油によって作業機が駆動される。一方、エンジンからの駆動力は、走行装置にも分配される。これにより、走行装置が駆動されることで、作業車両が走行する。また、エンジン回転速度は、オペレータがアクセルペダルなどのアクセル操作部材を操作することにより変更される（例えば特許文献１参照）。

作業機の速度は、作業機に供給される作動油の流量に応じて決まる。オペレータが作業機レバーなどの作業機操作部材を操作すると、作業機制御弁の開口面積が変更される。これにより、作業機に供給される作動油の流量が変更される。また、油圧ポンプはエンジンによって駆動されるため、エンジン回転速度が変更されることによっても、作動油の流量が変更される。従って、オペレータは、作業機操作部材とアクセル操作部材とを操作することで、作業機の速度を調整することができる。

特開２００４−１４４２５４号公報

作業機の速度を増大させる場合、例えばオペレータは、作業機レバーを大きく倒すと共に、アクセルペダルを踏み込む。これにより、作業機制御弁の開口面積を増大させると共にエンジン回転速度を増大させることで、作業機の速度を上昇させることができる。しかし、エンジンからの駆動力は走行装置にも分配されるため、エンジン回転速度が上昇すると、車速も上昇してしまう。このため、オペレータは、ブレーキペダルなどのブレーキ操作部材を操作することで、車速の増大を抑えながら、作業機の速度を調整する。

このように、オペレータは、作業機操作部材とアクセル操作部材とブレーキ操作部材とを同時に操作することで、作業機の速度と車速とを調整する。しかし、このような複合的な操作は、高度な技術を要するものであり、容易ではない。

本発明の課題は、容易な操作で作業機の速度と車速とを調整することができる作業車両及びその制御方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、走行装置と、アクセル操作部材と、作業機操作部材と、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。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。アクセル操作部材は、エンジン回転速度を変更するための部材である。作業機操作部材は、作業機を操作するための部材である。制御部は、作業機操作部材の操作量が増大したときに、エンジン回転速度を増大させることで、作業機の速度を増大させる。

本態様に係る作業車両では、オペレータが作業機操作部材を操作すると、エンジン回転速度が制御部によって自動的に増大される。このため、オペレータは、アクセル操作部材の操作によらずに作業機操作部材の操作によって、作業機の速度を調整することができる。これにより、容易な操作で作業機の速度と車速とを調整することができる。

好ましくは、作業車両は、動力伝達装置をさらに備える。動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、モータとを有し、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達する。動力伝達装置は、モータの回転速度を変化させることによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比を変化させるように構成されている。制御部は、モータの出力トルクを制御することにより、車両の牽引力を制御する。

この場合、作業機の速度を増大させるためにエンジン回転速度が増大しても、制御部が、モータの出力トルクを制御することにより、車両の牽引力の増大を抑えることができる。このため、オペレータは、車速の増大を抑えるための操作を行うことなく、作業機の速度を作業機操作部材の操作によって調整することができる。これにより、さらに容易な操作で作業機の速度と車速とを調整することができる。

好ましくは、制御部は、アクセル操作部材の操作量に基づいて走行装置での目標牽引力である要求牽引力を決定し、車両の牽引力が要求牽引力となるように、モータの出力トルクを制御する。この場合、作業機の速度を増大させるためにエンジン回転速度が増大しても、アクセル操作部材の操作量に応じて車速を調整することができる。

好ましくは、制御部は、作業機操作部材の操作量が、所定操作量以下であるときには、作業機操作部材の操作量の増大に応じて、油圧ポンプの吐出容量を増大させる。作業機操作部材の操作量が、所定操作量であるときに、油圧ポンプの吐出容量が最大容量となる。制御部は、作業機操作部材の操作量が、所定操作量より大きいときに、作業機操作部材の操作量の増大に応じてエンジン回転速度を増大させる。

なお、本明細書において、容量とは、油圧ポンプが1回転するごとに吐出される作動油の量を意味する。また、流量とは、単位時間当たりに油圧ポンプが吐出する作動油の量を意味する。

この場合、油圧ポンプの吐出容量が最大容量になるまでは、油圧ポンプの吐出容量を制御することで、作業機の速度が制御される。そして、油圧ポンプの吐出容量が最大容量に達したときに、エンジン回転速度による作業機の速度制御を行われる。これにより、燃費を向上させることができる。

好ましくは、制御部は、作業機操作部材の操作量と油圧ポンプへの要求流量との関係を規定する要求流量情報を記憶する記憶部を有する。制御部は、要求流量情報を参照して、作業機操作部材の操作量に対応する要求流量を決定する。制御部は、要求流量と油圧ポンプの吐出容量とに基づいて、エンジン回転速度を決定する。この場合、作業機操作部材の操作量に応じた作業機の速度が得られるように、エンジン回転速度を決定することができる。

好ましくは、作業車両は、作業機制御弁と、容量制御装置とをさらに備える。作業機制御弁は、作業機に供給される油圧を制御する。容量制御装置は、ロードセンシング弁を含み、油圧ポンプの吐出圧と、作業機制御弁の出口油圧との差圧が所定の値となるように、油圧ポンプの吐出容量を制御する。ロードセンシング弁を有する容量制御装置によって油圧ポンプの吐出容量が制御される場合、作業機制御弁の差圧を補償する必要がある。上述のように制御部が、要求流量と油圧ポンプの吐出容量とに基づいて、エンジン回転速度を決定することにより、要求流量と作業機制御弁の差圧を補償するための出力増加分を考慮して、エンジン回転速度を決定することができる。

好ましくは、制御部は、作業機操作部材の操作量の増大に応じてエンジン回転速度を増大させるときには、要求牽引力をアクセル操作部材の操作量に基づいて決定される値よりも低減させる。この場合、従来の作業車両に近い挙動を実現することができる。すなわち、従来の作業車両では、作業機の速度を増大させるためにオペレータが作業機操作部材を操作すると、油圧ポンプに分配される駆動力が増大することで、走行装置に分配される駆動力が低減する。このため、オペレータが作業機操作部材を操作すると、牽引力が低下するという挙動が車両に現れる。本態様に係る作業車両では、このような従来の作業車両に近い挙動を実現することで、オペレータへの違和感を抑えることができる。

好ましくは、制御部は、作業機操作部材の操作前よりも牽引力が低減されるように、要求牽引力を低減させる。この場合、従来の作業車両に近い挙動を実現することで、オペレータへの違和感を抑えることができる。

好ましくは、動力伝達装置は、遊星歯車機構を有する。好ましくは、制御部は、作業機操作部材の操作量に関らず牽引力が維持されるように、要求牽引力を低減させる。遊星歯車機構を備える作業車両では、エンジン回転速度が増大すると、エンジンに接続されている遊星歯車機構の慣性により、牽引力が僅かに増大する場合がある。従って、エンジン回転速度の制御による作業機の速度制御が行われることによってエンジン回転速度が増大すると、当該速度制御が行われない場合と比べて、牽引力が増大する。このような牽引力の増大はオペレータに違和感を与える可能性がある。

そこで、作業機操作部材の操作に関らず牽引力が維持されるように要求牽引力を低減させることで、エンジン回転速度の制御による作業機の速度制御が行われても、牽引力が、作業機操作部材の操作前の大きさに維持される。その結果、オペレータへの違和感を抑えることができる。

好ましくは、制御部は、要求牽引力に所定の削減率を乗じることで、要求牽引力を低減させる。この場合、要求牽引力を容易に低減することができる。

本発明の他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、作業機と、走行装置と、アクセル操作部材と、作業機操作部材と、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。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。アクセル操作部材は、エンジン回転速度を変更するための部材である。作業機操作部材は、作業機を操作するための部材である。本態様に係る制御方法は、作業機操作部材の操作量が増大したときに、エンジン回転速度を増大させることで、作業機の速度を増大させるステップを備える。

本態様に係る作業車両の制御方法では、オペレータが作業機操作部材を操作すると、エンジン回転速度が自動的に増大される。このため、オペレータは、アクセル操作部材の操作によらずに作業機操作部材の操作によって、作業機の速度を調整することができる。これにより、容易な操作で作業機の速度と車速とを調整することができる。

本発明に係る作業車両及びその制御方法では、容易な操作で作業機の速度と車速とを調整することができる。

実施形態に係る作業車両の側面図である。 作業車両の構成を示す模式図である。 動力伝達装置の構成を示す模式図である。 車速に対する第１モータ及び第２モータの回転速度の変化を示す図である。 モータへの指令トルクの決定処理を示すブロック図である。 トランスミッション要求決定部による処理を示すブロック図である。 要求スロットル決定部による処理を示すブロック図である。 作業機操作量と作業機ポンプの吐出流量との関係を示すグラフである。 作業機の速度制御でのパラメータの変化を示すタイミングチャートである。 他の実施形態に係る作業機の速度制御でのパラメータの変化を示すタイミングチャートである。 第1変形例に係る動力伝達装置を示す模式図である。 第2変形例に係る動力伝達装置を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の実施形態に係る作業車両1の側面図である。図1に示すように、作業車両1は、車体フレーム2と、作業機3と、走行輪4，5と、運転室6とを備えている。作業車両1は、ホイールローダであり、走行輪4，5が回転駆動されることにより走行する。作業車両1は、作業機3を用いて掘削等の作業を行うことができる。

車体フレーム2には、作業機3および走行輪4,5が取り付けられている。作業機3は、後述する作業機ポンプ23（図2参照）からの作動油によって駆動される。作業機3は、ブーム11とバケット12とを有する。ブーム11は、車体フレーム2に装着されている。作業機3は、リフトシリンダ13とバケットシリンダ14とを有している。リフトシリンダ13とバケットシリンダ14とは、油圧シリンダである。リフトシリンダ13の一端は車体フレーム2に取り付けられている。リフトシリンダ13の他端はブーム11に取り付けられている。リフトシリンダ13が作業機ポンプ23からの作動油によって伸縮することによって、ブーム11が上下に回動する。バケット12は、ブーム11の先端に取り付けられている。バケットシリンダ14の一端は車体フレーム2に取り付けられている。バケットシリンダ14の他端はベルクランク15を介してバケット12に取り付けられている。バケットシリンダ14が、作業機ポンプ23からの作動油によって伸縮することによって、バケット12が上下に回動する。

車体フレーム2には、運転室6が取り付けられている。運転室6は、車体フレーム2上に載置されている。運転室6内には、オペレータが着座するシートや、後述する操作装置などが配置されている。車体フレーム2は、前フレーム16と後フレーム17とを有する。前フレーム16と後フレーム17とは互いに左右方向に回動可能に取り付けられている。

作業車両1は、ステアリングシリンダ18を有している。ステアリングシリンダ18は、前フレーム16と後フレーム17とに取り付けられている。ステアリングシリンダ18は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ18が、後述するステアリングポンプ30からの作動油によって伸縮することによって、作業車両1の進行方向が左右に変更される。

図2は、作業車両1の構成を示す模式図である。図2に示すように、作業車両1は、エンジン21、動力取り出し装置22（以下、「PTO22」と呼ぶ）、動力伝達装置24、走行装置25、操作装置26、制御部27などを備えている。

エンジン21は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン21の出力は、エンジン21のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。燃料量の調整は、エンジン21に取り付けられた燃料噴射装置28を制御部27が制御することで行われる。作業車両1は、エンジン回転速度検出部31を備えている。エンジン回転速度検出部31は、エンジン回転速度を検出し、エンジン回転速度を示す検出信号を制御部27へ送る。

作業車両1は、作業機ポンプ23と、ステアリングポンプ30と、トランスミッションポンプ29とを有する。作業機ポンプ23と、ステアリングポンプ30と、トランスミッションポンプ29とは、油圧ポンプである。PTO22（Power Take Off）は、これらの油圧ポンプ23，30，29に、エンジン21からの駆動力の一部を伝達する。すなわち、PTO22は、これらの油圧ポンプ23，30，29と、動力伝達装置24とにエンジン21からの駆動力を分配する。

作業機ポンプ23は、エンジン21からの駆動力によって駆動される。作業機ポンプ23から吐出された作動油は、作業機制御弁41を介して、上述したリフトシリンダ13とバケットシリンダ14とに供給される。作業車両1は、作業機ポンプ圧検出部32を備えている。作業機ポンプ圧検出部32は、作業機ポンプ23からの作動油の吐出圧（以下、「作業機ポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、作業機ポンプ圧を示す検出信号を制御部27へ送る。

作業機ポンプ23は、可変容量型の油圧ポンプである。作業機ポンプ23の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、作業機ポンプ23の吐出容量が変更される。作業機ポンプ23には、第1容量制御装置42が接続されている。第1容量制御装置42は、制御部27によって制御され、作業機ポンプ23の傾転角を変更する。これにより、作業機ポンプ23の吐出容量が制御部27によって制御される。作業車両1は、第1傾転角検出部33を備えている。第1傾転角検出部33は、作業機ポンプ23の傾転角を検出し、傾転角を示す検出信号を制御部27へ送る。

なお、第1容量制御装置42は、ロードセンシング弁46（以下、「LS弁46」と呼ぶ）を有している。LS弁46は、作業機ポンプ23の吐出圧と、作業機制御弁41の出口油圧との差圧が所定の値となるように、作業機ポンプ23の吐出容量を制御する。詳細には、リフトシリンダ13への出口油圧と、バケットシリンダ14への出口油圧とのうち最大出口油圧がLS弁46に入力される。LS弁46は、作業機ポンプ23の吐出圧と最大出口油圧との差圧が所定の値となるように、作業機ポンプ23の吐出容量を制御する。

ステアリングポンプ30は、エンジン21からの駆動力によって駆動される。ステアリングポンプ30から吐出された作動油は、ステアリング制御弁43を介して、上述したステアリングシリンダ18に供給される。作業車両1は、ステアリングポンプ圧検出部34を備えている。ステアリングポンプ圧検出部34は、ステアリングポンプ30からの作動油の吐出圧（以下、「ステアリングポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、ステアリングポンプ圧を示す検出信号を制御部27へ送る。

ステアリングポンプ30は、可変容量型の油圧ポンプである。ステアリングポンプ30の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、ステアリングポンプ30の吐出容量が変更される。ステアリングポンプ30には、第2容量制御装置44が接続されている。第2容量制御装置44は、制御部27によって制御され、ステアリングポンプ30の傾転角を変更する。これにより、ステアリングポンプ30の吐出容量が制御部27によって制御される。作業車両1は、第2傾転角検出部35を備えている。第2傾転角検出部35は、ステアリングポンプ30の傾転角を検出し、傾転角を示す検出信号を制御部27へ送る。

トランスミッションポンプ29は、エンジン21からの駆動力によって駆動される。トランスミッションポンプ29は、固定容量型の油圧ポンプである。トランスミッションポンプ29から吐出された作動油は、後述するクラッチ制御弁VF，VR，VL，VHを介して動力伝達装置24のクラッチCF，CR，CL，CHに供給される。

PTO22は、エンジン21からの駆動力の一部を動力伝達装置24に伝達する。動力伝達装置24は、エンジン21からの駆動力を走行装置25に伝達する。動力伝達装置24は、エンジン21からの駆動力を変速して出力する。動力伝達装置24の構成については後に詳細に説明する。

走行装置25は、アクスル45と、走行輪4,5とを有する。アクスル45は、動力伝達装置24からの駆動力を走行輪4，5に伝達する。これにより、走行輪4，5が回転する。作業車両1は、車速検出部37を備えている。車速検出部37は、動力伝達装置24の出力軸63の回転速度（以下、「出力回転速度」と呼ぶ）を検出する。出力回転速度は車速に対応しているため、車速検出部37は、出力回転速度を検出することで車速を検出する。また、車速検出部37は、出力軸63の回転方向を検出する。出力軸63の回転方向は、作業車両1の進行方向に対応しているため、車速検出部37は、出力軸63の回転方向を検出することで作業車両1の進行方向を検出する進行方向検出部として機能する。車速検出部37は、出力回転速度及び回転方向を示す検出信号を制御部27に送る。

操作装置26は、オペレータによって操作される。操作装置26は、アクセル操作装置51と、作業機操作装置52と、変速操作装置53と、前後進操作装置54（以下、「FR操作装置54」）と、ステアリング操作装置57と、ブレーキ操作装置58と、を有する。

アクセル操作装置51は、アクセル操作部材51aと、アクセル操作検出部51bとを有する。アクセル操作部材51aは、エンジン21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51aが操作されることにより、エンジン21の回転速度が変更される。アクセル操作検出部51bは、アクセル操作部材51aの操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を検出する。アクセル操作検出部51bは、アクセル操作量を示す検出信号を制御部27へ送る。

作業機操作装置52は、作業機操作部材52aと作業機操作検出部52bとを有する。作業機操作部材52aは、作業機3を動作させるために操作される。作業機操作検出部52bは、作業機操作部材52aの位置を検出する。作業機操作検出部52bは、作業機操作部材52aの位置を示す検出信号を制御部27に出力する。作業機操作検出部52bは、作業機操作部材52aの位置を検出することで、作業機操作部材52aの操作量（以下、「作業機操作量」と呼ぶ）を検出する。

変速操作装置53は、変速操作部材53aと変速操作検出部53bとを有する。オペレータは、変速操作部材53aを操作することにより、動力伝達装置24の速度範囲を選択することができる。変速操作検出部53bは、変速操作部材53aの位置を検出する。変速操作部材53aの位置は、例えば1速及び2速など複数の速度範囲に対応している。変速操作検出部53bは、変速操作部材53aの位置を示す検出信号を制御部27に出力する。

FR操作装置54は、前後進操作部材54a（以下、「FR操作部材54a」）と、前後進位置検出部54b（以下、「FR位置検出部54b」）とを有する。オペレータは、FR操作部材54aを操作することにより、作業車両1の前進と後進とを切り換えることができる。FR操作部材54aは、前進位置(F)と中立位置(N)と後進位置(R)とに選択的に切り換えられる。FR位置検出部54bは、FR操作部材54aの位置を検出する。FR位置検出部54bは、FR操作部材54aの位置を示す検出信号を制御部27に出力する。

ステアリング操作装置57は、ステアリング操作部材57aを有する。ステアリング操作装置57は、ステアリング操作部材57aの操作に基づきパイロット油圧をステアリング制御弁43に供給することにより、ステアリング制御弁43を駆動する。なお、ステアリング操作部材57はステアリング操作部材57aの操作を電気信号に変換してステアリング制御弁43を駆動してもよい。オペレータは、ステアリング操作部材57aを操作することにより、作業車両1の進行方向を左右に変更することができる。

ブレーキ操作装置58は、ブレーキ操作部材58aとブレーキ操作検出部58bとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材58aを操作することにより、作業車両1の制動力を操作することができる。ブレーキ操作検出部58bは、ブレーキ操作部材58aの操作量（以下、「ブレーキ操作量」と呼ぶ）を検出する。ブレーキ操作検出部58bは、ブレーキ操作量を示す検出信号を制御部27に出力する。なお、ブレーキ操作量として、ブレーキオイルの圧力が用いられてもよい。

制御部27は、CPUなどの演算装置と、RAM及びROMなどのメモリとを有しており、作業車両1を制御するための処理を行う。また、制御部は、記憶部56を有する。記憶部56は、作業車両1を制御するためのプログラム及びデータを記憶している。

制御部27は、アクセル操作量に応じたエンジン21の目標回転速度が得られるように、指令スロットル値を示す指令信号を燃料噴射装置28に送る。制御部27によるエンジン21の制御については後に詳細に説明する。

制御部27は、作業機操作検出部52bからの検出信号に基づいて作業機制御弁41を制御することにより、油圧シリンダ13，14に供給される油圧を制御する。これにより、油圧シリンダ13，14が伸縮して、作業機3が動作する。

詳細には、記憶部56は、作業機操作量と作業機制御弁41への指令電流値との関係を規定する作業機制御弁指令値情報を記憶している。例えば、作業機制御弁指令値情報は、作業機操作量と作業機制御弁41への指令電流値との関係を規定するマップである。作業機制御弁指令値情報は、テーブル或いは数式などマップと異なる形態であってもよい。指令電流値に応じて作業機制御弁41の開口面積が決定される。作業機制御弁指令値情報は、作業機操作量が増大するほど作業機制御弁41の開口面積が増大するように、指令電流値を規定している。制御部27は、作業機制御弁指令値情報を参照して、作業機操作量から作業機制御弁41への指令電流値を決定する。

また、制御部27は、各検出部からの検出信号に基づいて、動力伝達装置24を制御する。制御部27による動力伝達装置24の制御については後に詳細に説明する。

次に、動力伝達装置24の構成について詳細に説明する。図3は、動力伝達装置24の構成を示す模式図である。図3に示すように、動力伝達装置24は、入力軸61と、歯車機構62と、出力軸63と、第1モータMG1と、第2モータMG2と、キャパシタ64と、を備えている。入力軸61は、上述したPTO22に接続されている。入力軸61には、PTO22を介してエンジン21からの回転が入力される。歯車機構62は、入力軸61の回転を出力軸63に伝達する。出力軸63は、上述した走行装置25に接続されており、歯車機構62からの回転を上述した走行装置25に伝達する。

歯車機構62は、エンジン21からの駆動力を伝達する機構である。歯車機構は、モータMG1, MG2の回転速度の変化に応じて、入力軸61に対する出力軸63の回転速度比を変化させるように構成されている。歯車機構62は、FR切換機構65と、変速機構66と、を有する。

FR切換機構65は、前進用クラッチCF（以下、「FクラッチCF」と呼ぶ）と、後進用クラッチCR（以下、「RクラッチCR」と呼ぶ）と、図示しない各種のギアとを有している。FクラッチCFとRクラッチCRとは、油圧式クラッチであり、各クラッチCF，CRには、トランスミッションポンプ29からの作動油が供給される。FクラッチCFへの作動油は、Fクラッチ制御弁VFによって制御される。RクラッチCRへの作動油は、Rクラッチ制御弁VRによって制御される。各クラッチ制御弁CF，CRは、制御部27からの指令信号によって制御される。

FクラッチCFの接続／切断とRクラッチCRの接続／切断とが切り換えられることによって、FR切換機構65から出力される回転の方向が切り換えられる。詳細には、車両の前進時には、FクラッチCFが接続され、RクラッチCRが切断される。車両の後進時には、FクラッチCFが切断され、RクラッチCRが接続される。

変速機構66は、伝達軸67と、第1遊星歯車機構68と、第2遊星歯車機構69と、Hi／Lo切替機構70と、出力ギア71と、を有している。伝達軸67は、FR切換機構65に連結されている。第1遊星歯車機構68及び第2遊星歯車機構69は、伝達軸67と同軸上に配置されている。

第1遊星歯車機構68は、第1サンギアS1と、複数の第1遊星ギアP1と、複数の第1遊星ギアP1を支持する第1キャリアC1と、第1リングギアR1とを有している。第1サンギアS1は、伝達軸67に連結されている。複数の第1遊星ギアP1は、第1サンギアS1と噛み合い、第1キャリアC1に回転可能に支持されている。第1キャリアC1の外周部には、第1キャリアギアGc1が設けられている。第1リングギアR1は、複数の遊星ギアP1に噛み合うとともに回転可能である。また、第1リングギアR1の外周には、第1リング外周ギアGr1が設けられている。

第2遊星歯車機構69は、第2サンギアS2と、複数の第2遊星ギアP2と、複数の第2遊星ギアP2を支持する第2キャリアC2と、第2リングギアR2とを有している。第2サンギアS2は第1キャリアC1に連結されている。複数の第2遊星ギアP2は、第2サンギアS2と噛み合い、第2キャリアC2に回転可能に支持されている。第2リングギアR2は、複数の遊星ギアP2に噛み合うとともに回転可能である。第2リングギアR2の外周には、第2リング外周ギアGr2が設けられている。第2リング外周ギアGr2は出力ギア71に噛み合っており、第2リングギアR2の回転は出力ギア71を介して出力軸63に出力される。

Hi／Lo切替機構70は、動力伝達装置24における駆動力伝達経路を、車速が高い高速モード（Hiモード）と車速が低い低速モード（Loモード）で切り替えるための機構である。このHi／Lo切替機構70は、Hiモード時に接続されるHクラッチCHと、Loモード時に接続されるLクラッチCLとを有している。HクラッチCHは、第1リングギアR1と第2キャリアC2とを接続又は切断する。また、LクラッチCLは、第2キャリアC2と固定端72とを接続又は切断し、第2キャリアC2の回転を禁止又は許容する。

なお、各クラッチCH，CLは油圧式クラッチであり、各クラッチCH，CLには、それぞれトランスミッションポンプ29からの作動油が供給される。HクラッチCHへの作動油は、Hクラッチ制御弁VHによって制御される。LクラッチCLへの作動油は、Lクラッチ制御弁VLによって制御される。各クラッチ制御弁VH，VLは制御部27からの指令信号によって制御される。

第1モータMG1及び第2モータMG2は、電気エネルギーによって駆動力を発生させる駆動モータとして機能する。また、第1モータMG1及び第2モータMG2は、入力される駆動力を用いて電気エネルギーを発生させるジェネレータとしても機能する。第1モータMG1に回転方向と逆方向のトルクが作用するように制御部27から指令信号が与えられた場合は、第1モータMG1はジェネレータとして機能する。第1モータMG1の出力軸には第1モータギアGm1が固定されており、第1モータギアGm1は第1キャリアギアGc1に噛み合っている。また、第1モータMG1には第1インバータI1が接続されており、この第1インバータI1に、第1モータMG1のモータトルクを制御するための指令信号が制御部27から与えられる。

第2モータMG2は、第1モータMG1と同様の構成である。第2モータMG2の出力軸には第2モータギアGm2が固定されており、第2モータギアGm2は第1リング外周ギアGr1に噛み合っている。また、第2モータMG2には第2インバータI2が接続されており、この第2インバータI2に、第2モータMG2のモータトルクを制御するための指令信号が制御部27から与えられる。

キャパシタ64は、モータMG1，MG2で発生するエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部として機能する。すなわち、キャパシタ64は、各モータMG1，MG2の合計発電量が多いときに、各モータMG1，MG2で発電された電力を蓄電する。また、キャパシタ64は、各モータMG1，MG2の合計電力消費量が多いときに、電力を放電する。すなわち、各モータMG1，MG2は、キャパシタ64に蓄えられた電力によって駆動される。或いは、キャパシタ64に蓄えられた電力によって、各モータMG1, MG2を駆動することもできる。なお、キャパシタに代えてバッテリーが用いられてもよい。

制御部27は、各種の検出部からの検出信号を受けて、モータMG1，MG2への指令トルクを示す指令信号を各インバータI1，I2に与える。なお、制御部27は、モータMG1，MG2の回転速度指令を出力してもよい。この場合、インバータI1，I2が回転速度指令に応じた指令トルクを計算して、モータMG1，MG2を制御する。また、制御部27は、各クラッチCF，CR，CH，CLのクラッチ油圧を制御するための指令信号を各クラッチ制御弁VF，VR，VH，VLに与える。これにより、動力伝達装置24の変速比及び出力トルクが制御される。以下、動力伝達装置24の動作について説明する。

ここでは、エンジン21の回転速度を一定に保ったまま車速が0から前進側に加速する場合における動力伝達装置24の概略動作を、図4を用いて説明する。図4は、車速に対する各モータMG1，MG2の回転速度を示したものである。エンジン21の回転速度が一定である場合には、車速は、動力伝達装置24の回転速度比に応じて変化する。回転速度比は、入力軸61の回転速度に対する出力軸63の回転速度の比である。従って、図4において車速の変化は、動力伝達装置24の回転速度比の変化に一致する。すなわち、図4は、各モータMG1，MG2の回転速度と動力伝達装置24の回転速度比との関係を示している。図4において、実線が第1モータMG1の回転速度、破線が第2モータMG2の回転速度を示している。

車速が0以上V1以下の領域では、LクラッチCLが接続され、HクラッチCHが切断される（Loモード）。このLoモードでは、HクラッチCHが切断されているので、第2キャリアC2と第1リングギアR1とが切断される。また、LクラッチCLが接続されるので、第2キャリアC2が固定される。

Loモードにおいては、エンジン21からの駆動力は、伝達軸67を介して第1サンギアS1に入力され、この駆動力は第1キャリアC1から第2サンギアS2に出力される。一方、第1サンギアS1に入力された駆動力は第1遊星ギアP1から第1リングギアR1に伝達され、第1リング外周ギアGr1及び第2モータギアGm2を介して第2モータMG2に出力される。第2モータMG2は、Loモードにおいては、主としてジェネレータとして機能しており、第2モータMG2によって発電された電力の一部は、キャパシタ64に蓄電される。また、第2モータMG2によって発電された電力の一部は、第1モータMG1の駆動に消費される。

また、Loモードにおいては、第1モータMG1は、主として電動モータとして機能する。第1モータMG1の駆動力は、第1モータギアGm1→第1キャリアギアGc1→第1キャリアC1→の経路で第2サンギアS2に出力される。以上のようにして第2サンギアS2に出力された駆動力は、第2遊星ギアP2→第2リングギアR2→第2リング外周ギアGr2→出力ギア71の経路で出力軸63に伝達される。

車速がV1を超える領域では、HクラッチCHが接続され、LクラッチCLが切断される（Hiモード）。このHiモードでは、HクラッチCHが接続されているので、第2キャリアC2と第1リングギアR1とが接続される。また、LクラッチCLが切断されるので、第2キャリアC2が切断される。従って、第1リングギアR1と第2キャリアC2の回転速度とは一致する。

Hiモードでは、エンジン21からの駆動力は第1サンギアS1に入力され、この駆動力は第1キャリアC1から第2サンギアS2に出力される。また、第1サンギアS1に入力された駆動力は、第1キャリアC1から第1キャリアギアGc1及び第1モータギアGm1を介して第1モータMG1に出力される。Hiモードでは、第1モータMG1は主としてジェネレータとして機能するので、この第1モータMG1で発電された電力の一部は、キャパシタ64に蓄電される。また、第1モータMG1で発電された電力の一部は、第2モータMG2の駆動に消費される。

また、第2モータMG2の駆動力は、第2モータギアGm2→第1リング外周ギアGr1→第1リングギアR1→HクラッチCHの経路で第2キャリアC2に出力される。以上のようにして第2サンギアS2に出力された駆動力は第2遊星ギアP2を介して第2リングギアR2に出力されるとともに、第2キャリアC2に出力された駆動力は第2遊星ギアP2を介して第2リングギアR2に出力される。このようにして第2リングギアR2で合わさった駆動力が、第2リング外周ギアGr2及び出力ギア71を介して出力軸63に伝達される。

なお、以上は前進駆動時の説明であるが、後進駆動時においても同様の動作となる。また、制動時には、第1モータMG1と第2モータMG2とのジェネレータ及びモータとしての役割は上記と逆になる。

次に、制御部27による動力伝達装置24の制御について説明する。制御部27は、第1モータMG1及び第2モータMG2のモータトルクを制御することにより、動力伝達装置24の出力トルクを制御する。すなわち、制御部27は、第1モータMG1及び第2モータMG2のモータトルクを制御することにより、作業車両1の牽引力を制御する。以下、第1モータMG1及び第2モータMG2へのモータトルクの指令値（以下、「指令トルク」と呼ぶ）の決定方法について説明する。

図5は、制御部27によって実行される処理を示す制御ブロック図である。図5に示すように、制御部27は、トランスミッション要求決定部84と、エネルギーマネジメント要求決定部85と、作業機要求決定部86と、を有する。

トランスミッション要求決定部84は、アクセル操作量Aacと出力回転速度Noutとに基づいて、要求牽引力Toutを決定する。詳細には、トランスミッション要求決定部84は、記憶部56に記憶されている要求牽引力特性情報D1に基づいて、出力回転速度Noutから要求牽引力Toutを決定する。要求牽引力特性情報D1は、出力回転速度Noutと要求牽引力Toutとの関係を規定する要求牽引力特性を示すデータである。

詳細には、図6に示すように、記憶部56は、基準となる要求牽引力特性を示すデータLout1（以下、「基準牽引力特性Lout1」と呼ぶ）を記憶している。基準牽引力特性Lout1は、アクセル操作量Aacが最大値すなわち100％であるときの要求牽引力特性である。基準牽引力特性Lout1は、変速操作部材53aによって選択される速度範囲に応じて定められる。トランスミッション要求決定部84は、基準牽引力特性Lout1に、牽引力比率FWRと車速比率VRとを乗じることによって、現在の要求牽引力特性Lout2を決定する。

記憶部56は、牽引力比率情報D2と車速比率情報D3とを記憶している。牽引力比率情報D2は、アクセル操作量Aacに対する牽引力比率FWRを規定する。車速比率情報D3は、アクセル操作量Aacに対する車速比率VRを規定する。トランスミッション要求決定部84は、アクセル操作量Aacに応じて牽引力比率FWRと車速比率VRとを決定する。トランスミッション要求決定部84は、基準牽引力特性Lout1に対して、要求牽引力を示す縦軸方向に牽引力比率FWR、出力回転速度Noutを示す横軸方向に車速比率VRを乗じることによって、アクセル操作量Aacに応じた現在の要求牽引力特性情報Lout2を決定する。

牽引力比率情報D2は、アクセル操作量Aacが大きくなるほど大きくなる牽引力比率FWRを規定している。車速比率情報D3は、アクセル操作量Aacが大きくなるほど大きくなる車速比率VRを規定している。ただし、アクセル操作量Aacが0であるときの牽引力比率FWRは0より大きい。同様に、アクセル操作量Aacが0であるときの車速比率VRは0より大きい。このため、アクセル操作部材51aの操作が行われていないときでも、要求牽引力Toutは、0より大きな値になる。すなわち、アクセル操作部材51aの操作が行われていないときでも、動力伝達装置24から牽引力が出力される。これにより、トルクコンバータ式の変速装置で生じるクリープと同様の挙動がEMT式の動力伝達装置24において実現される。

なお、要求牽引力特性情報D1は、出力回転速度Noutの減少に応じて増大する要求牽引力Toutを規定している。また、上述した変速操作部材53aが操作されると、トランスミッション要求決定部84は、変速操作部材53aによって選択された速度範囲に対応して、要求牽引力特性を変更する。例えば、変速操作部材53aによってシフトダウンが行われると、図6に示すように、要求牽引力特性情報がLout2からLout2’に変更される。これにより、出力回転速度Noutの上限値が低減される。すなわち、車速の上限値が低減される。

また、要求牽引力特性情報D1は、所定速度以上の出力回転速度Noutに対して、負の値の要求牽引力Toutを規定している。このため、選択されている速度範囲での出力回転速度の上限値よりも出力回転速度Noutが大きいときには、要求牽引力Toutが負の値に決定される。要求牽引力Toutが負の値であるときには、制動力が発生する。これにより、トルクコンバータ式の変速装置で生じるエンジンブレーキと同様の挙動がEMT式の動力伝達装置24において実現される。

図5に示すエネルギーマネジメント要求決定部85は、キャパシタ64での電力の残量に基づいてエネルギーマネジメント要求馬力Hemを決定する。エネルギーマネジメント要求馬力Hemは、キャパシタ64を充電するために動力伝達装置24が必要とする馬力である。例えば、エネルギーマネジメント要求決定部85は、キャパシタ64の電圧Vcaから、現在のキャパシタ充電量を決定する。エネルギーマネジメント要求決定部85は、現在のキャパシタ充電量が少なくなるほど、エネルギーマネジメント要求馬力Hemを大きくする。

作業機要求決定部86は、作業機ポンプ圧Pwpと作業機操作部材52aの操作量Awo（以下、「作業機操作量Awo」と呼ぶ）とに基づいて作業機要求馬力Hptoを決定する。本実施形態において、作業機要求馬力Hptoは、作業機ポンプ23に分配される馬力である。ただし、作業機要求馬力Hptoは、ステアリングポンプ30及び／又はトランスミッションポンプ29に分配される馬力を含んでもよい。

詳細には、作業機要求決定部86は、要求流量情報D4に基づいて、作業機操作量Awoから作業機ポンプ23の要求流量Qdmを決定する。要求流量情報D4は、記憶部56に記憶されており、要求流量Qdmと作業機操作量Awoとの関係を規定する。要求流量情報D4は、作業機操作量Awoが増大するほど要求流量Qdmが増大するような要求流量Qdmと作業機操作量Awoとの関係を規定する。作業機要求決定部86は、要求流量Qdmと作業機ポンプ圧Pwpとから作業機要求馬力Hptoを決定する。

また、作業機要求決定部86は、要求流量Qdmと作業機ポンプ23の吐出容量とに基づいて、作業機要求エンジン回転速度Nedmを決定する。詳細には、作業機要求決定部86は、要求流量Qdmを作業機ポンプ23の吐出容量で割ることによって、作業機要求ポンプ回転速度を決定する。そして、作業機要求決定部86は、エンジン21と作業機ポンプ23との間の回転要素の歯数及び伝達効率等の要因を考慮して、作業機要求ポンプ回転速度から作業機要求エンジン回転速度Nedmを決定する。

制御部27は、目標出力軸トルク決定部82と、目標入力軸トルク決定部81と、指令トルク決定部83と、を有する。

目標出力軸トルク決定部82は、目標出力軸トルクTo_refを決定する。目標出力軸トルクTo_refは、動力伝達装置24から出力されるトルクの目標値である。目標出力軸トルク決定部82は、トランスミッション要求決定部84によって決定された要求牽引力Toutに基づいて、目標出力軸トルクTo_refを決定する。すなわち、動力伝達装置24から出力される牽引力が、要求牽引力特性情報D1で規定されている要求牽引力特性に従うように、目標出力トルクTo_refが決定される。詳細には、要求牽引力Toutに所定の分配率を乗じることで、目標出力軸トルクTo_refを決定する。所定の分配率は、例えば、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとの合計が、エンジン21からの出力馬力を超えないように設定される。

目標入力軸トルク決定部81は、目標入力軸トルクTe_refを決定する。目標入力軸トルクTe_refは、動力伝達装置24に入力されるトルクの目標値である。目標入力軸トルク決定部81は、トランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとに基づいて、目標入力軸トルクTe_refを決定する。詳細には、目標入力軸トルク決定部81は、トランスミッション要求馬力Htmに所定の分配率を乗じた値と、エネルギーマネジメント要求馬力Hemとを合算してエンジン回転速度を乗じることにより、目標入力軸トルクTe_refを算出する。なお、トランスミッション要求馬力Htmは、上述した要求牽引力Toutに現在の出力回転速度Noutを乗じることで算出される。

指令トルク決定部83は、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとから、トルクバランス情報により、モータMG1, MG2への指令トルクTm1_ref, Tm2_refを決定する。トルクバランス情報は、動力伝達装置24でのトルクの釣り合いを満たすように目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとの関係を規定する。トルクバランス情報は、記憶部56に記憶されている。

上述したように、LoモードとHiモードとでは、動力伝達装置24における駆動力の伝達経路が異なる。このため、指令トルク決定部83は、LoモードとHiモードとでは、異なるトルクバランス情報を用いてモータMG1, MG2への指令トルクTm1_ref, Tm2_refを決定する。詳細には、指令トルク決定部83は、以下の数1に示す第1のトルクバランス情報を用いてLoモードでのモータMG1, MG2への指令トルクTm1_Low, Tm2_Lowを決定する。本実施形態において、第1のトルクバランス情報は、動力伝達装置24でのトルクの釣り合いの式である。
［数1］
Ts1_Low = Te_ref * r_fr
Tc1_Low = Ts1_Low * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr2_Low = To_ref * (Zod/Zo)
Ts2_Low = Tr2_Low * (Zs2/Zr2)
Tcp1_Low = Tc1_Low + Ts2_Low
Tm1_Low = Tcp1_Low * (-1) * (Zp1/Zp1d)
Tr1_Low = Ts1_Low * (Zr1/Zs1)
Tm2_Low = Tr1_Low * (-1) * (Zp2/Zp2d)
また、指令トルク決定部83は、以下の数2に示す第2のトルクバランス情報を用いてHiモードでのモータMG1, MG2への指令トルクTm1_Hi，Tm2_ Hiを決定する。本実施形態において、第2のトルクバランス情報は、動力伝達装置24でのトルクの釣り合いの式である。
［数2］
Ts1_Hi = Te_ref * r_fr
Tc1_Hi = Ts1_Hi * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr2_Hi = To_ref * (Zod/Zo)
Ts2_Hi = Tr2_Hi * (Zs2/Zr2)
Tcp1_Hi = Tc1_Hi + Ts2_Hi
Tm1_Hi = Tcp1_Hi * (-1) * (Zp1/Zp1d)
Tr1_Hi = Ts1_Hi * (Zr1/Zs1)
Tc2_Hi = Tr2_Hi * (-1) * ( (Zs2/Zr2) + 1 )
Tcp2_Hi = Tr1_Hi + Tc2_Hi
Tm2_Hi = Tcp2_Hi * (-1) * (Zp2/Zp2d)
ここで、各トルクバランス情報のパラメータの内容は以下の表1の通りである。

次に、制御部27によるエンジン21の制御について説明する。上述したように、制御部27は、指令信号を燃料噴射装置28に送ることでエンジン21を制御する。以下、燃料噴射装置28への指令スロットル値の決定方法について説明する。制御部27は、エンジン要求決定部87と、要求スロットル決定部89とを有する。

エンジン要求決定部87は、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとに基づいて、エンジン要求馬力Hdmを決定する。詳細には、エンジン要求決定部87は、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとを合算することにより、エンジン要求馬力Hdmを決定する。

要求スロットル決定部89は、エンジン要求馬力Hdmと、アクセル操作量Aacと、作業機要求エンジン回転速度Nedmとから、指令スロットル値Th_cmを決定する。詳細には、図7に示すように、記憶部56は、エンジントルク線Letとマッチング線Lmaとを記憶している。エンジントルク線Letは、エンジン21の出力トルクとエンジン回転速度Neとの関係を規定する。エンジントルク線Letは、レギュレーション領域Laと全負荷領域Lbとを含む。レギュレーション領域Laは、指令スロットル値Th_cmに応じて変化する（図7のLa’参照）。全負荷領域Lbは、定格点Pｒと、定格点Pｒよりも低エンジン回転速度側に位置する最大トルク点Pmとを含む。

マッチング線Lmaは、エンジン要求馬力Hdmから第1要求スロットル値Th_tm1を決定するための情報である。マッチング線Lmaは任意に設定することができるが、本実施形態においては、マッチング線Lmaは、エンジントルク線Letの全負荷領域Lbにおいて定格点Pｒよりも最大トルク点Pmに近い位置を通るように設定されている。

要求スロットル決定部89は、エンジン21の出力トルクがエンジン要求馬力Hdmに相当するトルクとなるマッチング点Pma1において、エンジントルク線Letとマッチング線Lmaとがマッチングするように、第1要求スロットル値Th_tm1を決定する。すなわち、エンジン要求馬力Hdmに相当する等馬力線Lhdmと、マッチング線Lmaとの交点が第1マッチング点Pma1として設定され、要求スロットル決定部89は、エンジントルク線Letのレギュレーション領域（La’参照）が第1マッチング点Pma1を通るように、第1要求スロットル値Th_tm1を決定する。

要求スロットル決定部89は、第1要求スロットル値Th_tm1と、アクセル操作量Aacに相当する第2要求スロットル値Th_tm2とのうち、小さい方を第3要求スロットル値Th_tm3として決定する。また、後述するエンジン回転速度による作業機3の速度制御が行われる場合には、要求スロットル決定部89は、作業機要求エンジン回転速度Nedmに基づいて第4要求スロットル値Th_tm4を決定する。詳細には、要求スロットル決定部89は、エンジントルク線Letのレギュレーション領域（La’ ’参照）が、等馬力線Lhdm上においてエンジン回転速度が作業機要求エンジン回転速度Nedmとなる点Pma2を通るように、第4要求スロットル値Th_tm4を決定する。要求スロットル決定部89は、第3要求スロットル値Th_tm3と第4要求スロットル値Th_tm4とのうちの大きいほうを指令スロットル値Th_cmとして決定する。なお、エンジン回転速度による作業機3の速度制御が行われない場合には、要求スロットル決定部89は、第3要求スロットル値Th_tm3を指令スロットル値Th_cmとして決定する。

次に、作業機3の速度制御について説明する。図8は、作業機操作量と作業機ポンプ23の吐出流量との関係を示すグラフである。作業機ポンプ23の吐出流量が増大するほど、作業機3の速度は増大する。従って、図8において作業機ポンプ23の吐出流量の変化は、作業機3の速度の変化を示している。なお、作業機操作量と作業機ポンプの吐出流量との関係は、必ずしも図8のように線形である必要はなく、変更されてもよい。

図8に示すように、制御部27は、作業機操作量の増大に応じて作業機ポンプ23の吐出流量を増大させる。制御部27は、作業機操作量に応じて作業機制御弁41への指令電流値を決定することで、作業機制御弁41の開口面積を制御する。上述したように、第1容量制御装置42は、ロードセンシング弁46によって、作業機ポンプ23の吐出圧と、作業機制御弁41の出口油圧との差圧が所定の値となるように、作業機ポンプ23の吐出容量を制御する。図8において、作業機操作量が0以上、a1未満であるときには、作業機操作量の増大に応じて作業機ポンプ23の吐出容量を増大させることで、作業機ポンプ23の吐出流量を増大させる。すなわち、作業機ポンプ23の吐出容量が制御されることによって、作業機3の速度が制御される。

そして、作業機操作量がa1に到達すると、作業機ポンプ23の吐出容量が最大容量となる。作業機操作量がa1以上になると、制御部27は、作業機要求エンジン回転速度Nedmに基づいて、指令スロットル値Th_cmを決定する。すなわち、作業機操作量がa1以上であるときには、要求スロットル決定部89は、作業機操作部材52aの操作量の増大に応じてエンジン回転速度を増大させる。これにより、作業機3の速度が増大する。なお、作業機操作量がa2以上では、吐出流量は上限値Qmaxで一定となる。

なお、以上のようなエンジン回転速度による作業機3の速度制御が行われる場合には、トランスミッション要求決定部84は、要求牽引力をアクセル操作部材51aの操作量に基づいて決定される値よりも低減させる。詳細には、図6に示すように、トランスミッション要求決定部84は、車速比率VRに所定の削減率を乗じることによって、要求牽引力を低減させる。所定の低減率は1より小さい値である。所定の削減率は、作業機操作量の増大に応じて増大するように設定される。或いは、所定の削減率は一定値であってもよい。

図9は、作業機3の速度制御でのパラメータの変化を示すタイミングチャートである。図9(B)に示すように、アクセル操作量はAac1で一定とする。図9(A)に示すように、作業機操作量が0であるときには（時点0〜t1）、図9(D)に示すように、作業機3の速度は0である。また、図9(C)に示すように、エンジン回転速度はNe1で一定であり、図9(E)に示すように、牽引力はF1で一定である。

作業機操作量が0から増大すると、作業機3の吐出容量が最大容量になるまでは、吐出容量の制御によって作業機3の速度が制御される。このため、エンジン回転速度は、Ne1で一定であるが、作業機3の速度は増大する（時点t1〜t2）。このとき、牽引力もF1で一定である。

作業機操作量がさらに増大して、作業機3の吐出容量が最大容量に達すると、エンジン回転速度を制御することで、作業機3の速度が制御される（時点t2〜t3）。このとき、作業機操作量が増大するほど、エンジン回転速度が増大して、作業機3の速度が増大する。また、作業機操作量が増大するほど、牽引力が低減される。

そして、作業機操作量がa2以上に達すると、エンジン回転速度はNe2で一定となる。作業機3の速度はV1で一定となる。牽引力はF2で一定となる。

本実施形態に係る作業車両1は以下の特徴を有する。

オペレータが作業機操作部材52aを操作すると、上述した作業機3の速度制御によってエンジン回転速度が自動的に増大される。このため、オペレータは、作業機3の速度をアクセル操作部材51aによらずに作業機操作部材52aの操作によって調整することができる。

また、作業車両1の牽引力が、要求牽引力特性で定められる牽引力となるように、モータMG1,MG2への指令トルクが決定される。このため、作業機3の速度制御によってエンジン回転速度が増大しても、牽引力の増大が抑えられる。従って、オペレータがブレーキ操作部材58aを操作することなく、車速の増大を抑えることができる。以上のように、本実施形態に係る作業車両1では、容易な操作で作業機3の速度と車速とを調整することができる。

要求牽引力は、アクセル操作量に基づいて決定される。そして、作業車両1の牽引力が要求牽引力となるように、モータMG1,MG2への指令トルクが決定される。従って、アクセル操作量に応じた牽引力が出力される。このため、作業機3の速度制御によってエンジン回転速度が増大しても、アクセル操作量に応じて車速を調整することができる。

作業機ポンプ23の吐出容量が最大容量になるまでは、吐出容量を制御することで、作業機3の速度が制御される。そして、作業機ポンプ23の吐出容量が最大容量に達したときに、エンジン回転速度による作業機3の速度制御が行われる。これにより、燃費を向上させることができる。

なお、作業車両1が高いエンジン回転速度で走行中に作業機操作部材52aが所定量、操作されたときの作業機3の速度は、作業車両1が低いエンジン回転速度で走行中に作業機操作部材52aが上記の所定量と同量、操作されたときの作業機3の速度と同じである。すなわち、作業機操作量と作業機3の速度との関係は、エンジン回転速度の高低によらず同じである。

エンジン回転速度による作業機3の速度制御が行われるときには、アクセル操作量に基づいて決定される値よりも要求牽引力が低減される。これにより、従来の作業車両に近い挙動を実現することができる。すなわち、従来の作業車両では、作業機3の速度を増大させるためにオペレータが作業機操作部材52aを操作すると、作業機ポンプ23に分配される駆動力が増大することで、走行装置25に分配される駆動力が低減する。このため、オペレータが作業機操作部材52aを操作すると、牽引力が低下するという挙動が車両に現れる。本実施形態に係る作業車両1では、このような従来の作業車両に近い挙動を実現することで、オペレータへの違和感を抑えることができる。

本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。

本発明は、上述したホイールローダに限らず、ブルドーザ、トラクタ、フォークリフト、或いはモータグレーダ等の他の種類の作業車両に適用されてもよい。

本発明は、EMTに限らずHMTなどの他の種類の変速装置に適用されてもよい。この場合、第1モータMG1は、油圧モータ及び油圧ポンプとして機能する。また、第2モータMG2は、油圧モータ及び油圧ポンプとして機能する。第1モータMG1と第2モータMG2とは、可変容量型のポンプ／モータであり、斜板或いは斜軸の傾転角が制御部27によって制御されることにより、容量が制御される。そして、上記の実施形態と同様にして算出された指令トルクTm1_ref, Tm2_refが出力されるように、第1モータMG1と第2モータMG2との容量が制御される。

動力伝達装置24の構成は上記の実施形態の構成に限られない。例えば、2つの遊星歯車機構68，69の各要素の連結、配置は、上記の実施形態の連結、配置に限定されるものではない。また、動力伝達装置24が備える遊星歯車機構の数は、2つに限らない。動力伝達装置24は１つの遊星歯車機構のみを有してもよい。あるいは、動力伝達装置24は、3つ以上の遊星歯車機構を有してもよい。

動力伝達装置24の制御は、上記の実施形態の制御に限られない。すなわち、上記の実施形態では、車速に応じて牽引力が連続的に変化する所定の車速−牽引力特性が得られるように、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとが決定される。しかし、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとは任意に設定されることができる。

トルクバランス情報は、上記の実施形態のようなトルクの釣り合いの式に限られない。例えば、トルクバランス情報は、表或いはマップなどの形式であってもよい。

作業機ポンプは1つに限らず、2つ以上の作業機ポンプが備えられてもよい。この場合、上述した吐出容量は、複数の作業機ポンプの吐出容量の合計となる。

エンジン回転速度の制御による作業機3の速度制御が行われる場合に、牽引力の低減が行われなくてもよい。或いは、牽引力の低減は、車速比率VRに所定の削減率を乗じる方法に限らず、他の方法が用いられてもよい。

上記の実施形態のように、遊星歯車機構を備える作業車両では、レバー操作に基づきエンジン回転速度が増大すると、エンジンに接続されている遊星歯車機構の慣性により、図10(E)において破線で示すように、牽引力が僅かに増大する。従って、上記のようにエンジン回転速度の制御による作業機3の速度制御が行われることによってエンジン回転速度が増大すると、当該速度制御が行われない場合と比べて、牽引力が増大する。このような牽引力の増大が作業車両の走行加速度の増加につながり、作業車両の車速の増加となる。このように作業機レバーの操作により車速が増加することでオペレータに違和感を与える可能性がある。

そこで、エンジン回転速度の制御による作業機3の速度制御が行われる場合に、作業機操作部材52aの操作に関らず牽引力が維持されるように上記の削減率が決定されてもよい。この場合、上記の制御によってエンジン回転速度が増大しても、作業機操作部材52aの操作量に関らず牽引力が維持されるように、要求牽引力が低減される。これにより、図10(E)において実線で示すように、牽引力が、作業機操作部材52aの操作前の大きさに維持される。その結果、オペレータへの違和感を抑えることができる。

作業機ポンプ23の容量が最大容量に到達する前に、エンジン回転速度の制御による作業機3の速度制御が行われてもよい。

動力伝達装置は、上述したような遊星歯車機構を用いた所謂スプリット方式の装置に限られず、他の方式の装置が採用されてもよい。例えば、図11は、第1変形例に係る動力伝達装置124を示す模式図である。図11に示す動力伝達装置124は、所謂シリーズ方式の動力伝達装置である。動力伝達装置124では、エンジン21は第1モータMG1での発電のみに使用される。第2モータMG2は、第1モータMG1で発電された電力を利用して、走行装置を駆動する。また、第2モータMG2は、減速時等にエネルギーを回生して発電を行う。

或いは、動力伝達装置は、上述したようなモータを利用する所謂ハイブリッド型の動力伝達装置に限られない。例えば、図12は第2変形例に係る動力伝達装置324を示す模式図である。動力伝達装置324は、所謂HST（Hydro Static Transmission）方式の装置である。動力伝達装置324は、走行用ポンプ301と走行用モータ302とを有している。走行用ポンプ301はエンジン21によって駆動される。走行用ポンプ301は、可変容量型の油圧ポンプであり、ポンプ容量制御装置303によって走行用ポンプ301の容量が制御される。走行用モータ302は、走行用ポンプ301から吐出された作動油によって駆動されることにより、走行装置を駆動する。走行用モータ302は、可変容量型の油圧モータであり、モータ容量制御装置304によって走行用モータ302の容量が制御される。そして、エンジン回転速度、走行用ポンプ301の容量、走行用モータ302の容量などを制御することによって、車速および牽引力が制御される。

なお、図11,12においては、上述した実施形態と同様の構成については同じ符号を付しており、それらの構成についての説明は省略する。

本発明によれば、容易な操作で作業機の速度を調整することができる作業車両及びその制御方法を提供することができる。

21…エンジン, 25…走行装置, 24…動力伝達装置, 61…入力軸, 63…出力軸, 27…制御部, 3…作業機, 23…作業機ポンプ, 52a…作業機操作部材, 51a…アクセル操作部材, MG1…第1モータ, MG2…第2モータ, 56…記憶部

Claims (12)

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作業機と、
   前記エンジンによって駆動される走行装置と、
   エンジン回転速度を変更するためのアクセル操作部材と、
   前記作業機を操作するための作業機操作部材と、
   前記作業機操作部材の操作量が増大したときに、前記エンジン回転速度を増大させることで、前記作業機の速度を増大させる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記作業機操作部材の操作量が、所定操作量以下であるときには、前記作業機操作部材の操作量の増大に応じて、前記油圧ポンプの吐出容量を増大させ、
   前記作業機操作部材の操作量が、前記所定操作量であるときに、前記油圧ポンプの吐出容量が最大容量となり、
   前記制御部は、前記作業機操作部材の操作量が、前記所定操作量より大きいときに、前記作業機操作部材の操作量の増大に応じて前記エンジン回転速度を増大させる、
   作業車両。
2. 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作業機と、
   前記エンジンによって駆動される走行装置と、
   エンジン回転速度を変更するためのアクセル操作部材と、
   前記作業機を操作するための作業機操作部材と、
   前記作業機操作部材の操作量が増大したときに、前記エンジン回転速度を増大させることで、前記作業機の速度を増大させる制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記作業機操作部材の操作量と前記油圧ポンプへの要求流量との関係を規定する要求流量情報を記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、前記要求流量情報を参照して、前記作業機操作部材の操作量に対応する前記要求流量を決定し、
   前記制御部は、前記要求流量と前記油圧ポンプの吐出容量とに基づいて、前記エンジン回転速度を決定する、
   作業車両。
3. 入力軸と、出力軸と、モータとを有し、前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達する動力伝達装置をさらに備え、
   前記動力伝達装置は、前記モータの回転速度を変化させることによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比を変化させるように構成されており、
   前記制御部は、前記モータの出力トルクを制御することにより、車両の牽引力を制御する、
   請求項１又は２に記載の作業車両。
4. 前記制御部は、前記アクセル操作部材の操作量に基づいて前記走行装置での目標牽引力である要求牽引力を決定し、車両の牽引力が前記要求牽引力となるように、前記モータの出力トルクを制御する、
   請求項３に記載の作業車両。
5. 前記作業機に供給される油圧を制御する作業機制御弁と、
   ロードセンシング弁を含み、前記油圧ポンプの吐出圧と、前記作業機制御弁の出口油圧との差圧が所定の値となるように、前記油圧ポンプの吐出容量を制御する容量制御装置と、
   をさらに備える、
   請求項２に記載の作業車両。
6. 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作業機と、
   前記エンジンによって駆動される走行装置と、
   エンジン回転速度を変更するためのアクセル操作部材と、
   前記作業機を操作するための作業機操作部材と、
   前記作業機操作部材の操作量が増大したときに、前記エンジン回転速度を増大させることで、前記作業機の速度を増大させる制御部と、
   入力軸と、出力軸と、モータとを有し、前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達する動力伝達装置と、
   を備え、
   前記制御部は、前記アクセル操作部材の操作量に基づいて前記走行装置での目標牽引力である要求牽引力を決定し、車両の牽引力が前記要求牽引力となるように、前記モータの出力トルクを制御し、
   前記制御部は、前記作業機操作部材の操作量の増大に応じて前記エンジン回転速度を増大させるときには、前記要求牽引力を前記アクセル操作部材の操作量に基づいて決定される値よりも低減させる、
   作業車両。
7. 前記制御部は、前記作業機操作部材の操作前よりも牽引力が低減されるように、前記要求牽引力を低減させる、
   請求項６に記載の作業車両。
8. 前記動力伝達装置は、遊星歯車機構を有し、
   前記制御部は、前記作業機操作部材の操作量に関らず牽引力が維持されるように、前記要求牽引力を低減させる、
   請求項６に記載の作業車両。
9. 前記制御部は、前記要求牽引力に所定の削減率を乗じることで、前記要求牽引力を低減させる、
   請求項６から８のいずれかに記載の作業車両。
10. 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作業機と、前記エンジンによって駆動される走行装置と、エンジン回転速度を変更するためのアクセル操作部材と、前記作業機を操作するための作業機操作部材と、を備える作業車両の制御方法であって、
    前記作業機操作部材の操作量が増大したときに、前記エンジン回転速度を増大させることで、前記作業機の速度を増大させるステップを備え、
    前記作業機操作部材の操作量が、所定操作量以下であるときには、前記作業機操作部材の操作量の増大に応じて、前記油圧ポンプの吐出容量を増大させ、
    前記作業機操作部材の操作量が、前記所定操作量であるときに、前記油圧ポンプの吐出容量が最大容量となり、
    前記作業機操作部材の操作量が、前記所定操作量より大きいときに、前記作業機操作部材の操作量の増大に応じて前記エンジン回転速度を増大させる、
    作業車両の制御方法。
11. 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作業機と、前記エンジンによって駆動される走行装置と、エンジン回転速度を変更するためのアクセル操作部材と、前記作業機を操作するための作業機操作部材と、前記作業機操作部材の操作量と前記油圧ポンプへの要求流量との関係を規定する要求流量情報を記憶する記憶部と、を備える作業車両の制御方法であって、
    前記要求流量情報を参照して、前記作業機操作部材の操作量に対応する前記要求流量を決定するステップと、
    前記要求流量と前記油圧ポンプの吐出容量とに基づいて、前記エンジン回転速度を決定するステップと、
    前記作業機操作部材の操作量が増大したときに、前記エンジン回転速度を増大させることで、前記作業機の速度を増大させるステップと、
    を備える作業車両の制御方法。
12. 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作業機と、前記エンジンによって駆動される走行装置と、エンジン回転速度を変更するためのアクセル操作部材と、前記作業機を操作するための作業機操作部材と、入力軸と出力軸とモータとを有し前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達する動力伝達装置と、を備える作業車両の制御方法であって、
    前記アクセル操作部材の操作量に基づいて前記走行装置での目標牽引力である要求牽引力を決定するステップと、
    車両の牽引力が前記要求牽引力となるように、前記モータの出力トルクを制御するステップと、
    前記作業機操作部材の操作量が増大したときに、前記エンジン回転速度を増大させることで、前記作業機の速度を増大させるステップと、
    を備える作業車両の制御方法。

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