JP6480368B2

JP6480368B2 - 作業車両

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Publication number: JP6480368B2
Application number: JP2016052722A
Authority: JP
Inventors: 祐樹抜井; 幸次兵藤; 勇青木; 田中　哲二; 哲二田中
Original assignee: KCM Corp
Current assignee: KCM Corp
Priority date: 2016-03-16
Filing date: 2016-03-16
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2036-03-16
Also published as: CN107921957B; EP3441272A4; JP2017165276A; EP3441272B1; US20180251026A1; CN107921957A; WO2017159133A1; US10773590B2; KR20180032629A; EP3441272A1; KR101942852B1

Description

本発明は、作業車両に関する。

ＨＳＴ（ＨｙｄｒｏＳｔａｔｉｃＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）車両をはじめとする作業車両は、エンジンから排出される排ガスを還元剤により浄化する還元装置を備える。還元剤の残量が予め定めた閾値以下となるとエンジン回転数の制限を開始し、ローアイドル回転数までエンジン回転数を低下させることにより、高出力運転を防止する構成が知られている。
特許文献１には、エンジン回転数の制限が開始された場合にエンジンストールを防止する構成が開示されている。

特開２０１５−７１９７６号公報

特許文献１に記載されている発明では、エンジン回転数がローアイドル回転数に制限された場合について述べられていない。したがって、ローアイドル回転数より大きいエンジン回転数でＨＳＴポンプが作動油の吐出を開始するように設定されていた場合に、ＨＳＴ車両が自走可能であるか明らかでない。
例えば、ローアイドル回転数より大きいエンジン回転数でＨＳＴポンプが作動油の吐出を開始するように設定していた場合、エンジン回転数がローエンジン回転数に制限されるとＨＳＴポンプが作動油を吐出しないことになり、自走することができない。

本発明の態様による作業車両は、エンジンと、前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、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圧油により駆動され車輪を駆動する油圧モータと、前記油圧ポンプと前記油圧モータとが閉回路接続されたＨＳＴ回路と、アクセルペダルと、前記アクセルペダルのペダル操作量を検出するアクセル操作量検出器と、前記エンジンの排気浄化に用いられる還元剤の状態を検出する還元剤センサと、前記還元剤センサの出力に基づき前記エンジンの回転数を制限するエンジン制限部と、前記回転センサ、前記アクセル操作量検出器、および前記還元剤センサのそれぞれと接続され、前記油圧ポンプもしくは前記油圧モータを制御する制御部と、を備える作業車両であって、前記制御部は、前記還元剤センサからの出力値が所定条件を満たさず、前記回転センサにより検出された前記エンジンの回転数が予め定めた回転数未満であり、かつ、前記アクセル操作量検出器により検出されたペダル操作量が予め定めた閾値より大きい場合に、前記エンジン制限部により前記エンジンの回転数が制限された状態であると判断して、前記エンジンの回転数とは独立して前記油圧ポンプもしくは前記油圧モータの傾転角を、前記作業車両が自走するのに必要な最小の走行駆動力に対応づけた前記傾転角に変更する。

本発明によれば、エンジン回転数が制限された状態でもＨＳＴ車両を自走させることができる。

ホイールローダ１００の側面図ホイールローダ１００の概略構成を示す図ポンプレギュレータ１８２の構成を示す図通常モードおよび制限モードにおける、車両コントローラ８から受信したペダル操作量と目標エンジン回転数の関係を示す図図５（ａ）はポンプ容積制御圧力と油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐとの関係を示す図、図５（ｂ）は、回転センサ７が出力する電流とポンプ容積制御圧力との関係を示す図、図５（ｃ）はエンジン１の回転数と回転センサ７が出力する電流との関係を示す図制限モードと通常モードにおける油圧ポンプ２のポンプ容積特性を比較する図動作モード決定プログラムの動作を示すフローチャート変形例１における動作モード決定プログラムの動作を示すフローチャート変形例２における動作モード決定プログラムの動作を示すフローチャート第２の実施の形態におけるペダル操作量、エンジン回転数とポンプ容積ｑｐとの関係を示す図第２の実施の形態における車両コントローラ８の動作を表すフローチャート第３の実施の形態における動作例を示す図

以下、図１〜図７を参照して、本発明に係るＨＳＴ車両であるホイールローダの第１の実施の形態を説明する。
（構成）
図１は、第１の実施の形態に係るＨＳＴ車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダ１００は、アーム１１１、バケット１１２、および、前輪１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１、機械室１２２、および、後輪１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。

アーム１１１はアームシリンダ１１７の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（クラウドまたはダンプ）する。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ１１６の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。

運転室１２１は、後述するアクセルペダル６、アクセル操作量検出器６ａ、前後進切換スイッチ１６、ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０、および不図示のエンジンキースイッチを備える。ただし第１の実施の形態では、ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０は常にＯＮに設定される。
機械室１２２には、後述するエンジン１が収められる。

図２は、第１の実施の形態に係るホイールローダの概略構成を示す図である。図２に示すように、ホイールローダは、いわゆるＨＳＴ走行駆動装置（走行系）を有しており、エンジン１により駆動される油圧ポンプ２と、油圧ポンプ２に閉回路接続される油圧モータ３とを有している。油圧ポンプ２から吐出される圧油により油圧モータ３が回転すると、油圧モータ３の出力トルクは不図示のギアボックス、不図示の出力軸、およびアクスル４を介して車輪１１３、１２３が回転し、ホイールローダ１００が走行する。

エンジン１は、エンジンコントローラ１ａにより回転数が制御される。なお本明細書にて、「回転数」は単位時間当たりの回転回数を表す物理量である。エンジン１の駆動力は、油圧ポンプ２、ＨＳＴチャージポンプ９、および固定容積型の油圧ポンプ（以下、作業用ポンプ１０と記す）に伝達される。
エンジンコントローラ１ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、およびＲＡＭを備えるマイクロコンピュータであり、車両コントローラ８を経由して受信する各種センサの出力に基づき、エンジン１の回転数を制御する。
油圧ポンプ２は、傾転角に応じて押しのけ容積（以下、ポンプ容積）ｑｐが変更される斜板式あるいは斜軸式の可変容積型の油圧ポンプである。油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐは、車両コントローラ８の出力に基づきエンジン回転数に独立して動作するポンプレギュレータ１８２により制御される。

油圧モータ３は、傾転角に応じて押しのけ容積（以下、モータ容積）が変更される斜板式あるいは斜軸式の可変容積型の油圧モータである。油圧モータ３のモータ容積は、車両コントローラ８の出力に基づきエンジン回転数とは独立して動作するモータレギュレータ１８３により制御される。モータレギュレータ１８３の構成および動作はポンプレギュレータ１８２と同様なので、以下では代表してポンプレギュレータ１８２の動作を説明する。また第１の実施の形態においては、モータ容積はある一定値に固定される。

（ポンプレギュレータの動作）
図３は、図２のポンプレギュレータ１８２の構成を示す図である。図３に示すように、ポンプレギュレータ１８２は傾転シリンダ３０と、前後進切換スイッチ１６の操作に応じて切り換わる前後進切換弁３１と、車両コントローラ８からの制御信号に応じて制御圧力を調節する電磁比例減圧弁（以下、電磁比例弁３２と記す）とを有する。

エンジン１により駆動されるＨＳＴチャージポンプ９からの圧油は、電磁比例弁３２を介して減圧され、制御圧力として前後進切換弁３１を介して傾転シリンダ３０に導かれる。なお、ＨＳＴチャージポンプ９の吐出圧力（１次圧力）は、リリーフ弁９ａにより所定値に規定される。傾転シリンダ３０には、前後進切換弁３１を介して制御圧力が供給され、制御圧力に応じてポンプ容積ｑｐが制御されるとともに、前後進切換弁３１の切換に応じて傾転シリンダ３０の動作方向が制御され、油圧ポンプ２の傾転方向が制御される。

前後進切換弁３１は、前後進切換スイッチ１６の位置に応じて車両コントローラ８から出力される制御信号に応じて切り換わる。この前後進切換弁３１を介して制御圧力が傾転シリンダ３０に供給され、傾転シリンダ３０の動作方向および動作量が制御される。その結果、油圧ポンプ２の傾転方向およびポンプ容積ｑｐが制御される。
前後進切換スイッチ１６が中立（Ｎ）位置に切り替えられると、傾転シリンダ３０の油室３０ａ，３０ｂのそれぞれはタンク圧となり、ピストン３０ｃは中立位置に位置する。このため、油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐは０となり、ポンプ吐出流量は０となる。

前後進切換スイッチ１６が前進（Ｆ）位置に切り替えられると、前後進切換弁３１がＡ側に切り替えられ、ＨＳＴチャージポンプ９からの圧油が電磁比例弁３２により減圧されて油室３０ａに作用する。油室３０ｂにはタンク圧が作用する。このため、傾転シリンダ３０の油室３０ａ，３０ｂに圧力差が生じ、ピストン３０ｃが図示右方向に変位して、油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐが増加する。油圧ポンプ２は前進側に回転し、エンジン回転数およびポンプ容積ｑｐに応じた吐出流量が油圧ポンプ２から吐出される。

前後進切換スイッチ１６が後進（Ｒ）位置に切り替えられると、前後進切換弁３１がＢ側に切り替えられ、ＨＳＴチャージポンプ９からの圧油が電磁比例弁３２により減圧されて油室３０ｂに作用する。油室３０ａにはタンク圧が作用する。このため、傾転シリンダ３０の油室３０ａ，３０ｂに圧力差が生じ、ピストン３０ｃが図示左方向に変位して、油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐが増加する。油圧ポンプ２は後進側に回転し、エンジン回転数およびポンプ容積ｑｐに応じた吐出流量が油圧ポンプ２から吐出される。

図２に戻って説明を続ける。
油圧モータ３は、可変容積型油圧モータである。油圧モータ３の容積（以下、モータ容積）は車両コントローラ８により制御される。油圧モータ３は、ＨＳＴ回路１５により接続された油圧ポンプ２から吐出される圧油により駆動される。
回転センサ７は、エンジン１の回転数を検出し、たとえば電流信号として車両コントローラ８に出力する。

車両コントローラ８は、ＣＰＵや記憶装置であるＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。車両コントローラ８は、いわばホイールローダ１００の制御部である。図２に示すように、車両コントローラ８には、アクセルペダル６のペダル操作量（ペダルストロークまたはペダル角度）を検出するアクセル操作量検出器６ａと、回転センサ７とが接続されている。

車両コントローラ８は、アクセル操作量検出器６ａで検出したアクセルペダル６のペダル操作量をエンジンコントローラ１ａに出力する。
車両コントローラ８には、車両の前後進を指令する前後進切換スイッチ１６が接続され、前後進切換スイッチ１６の操作位置（前進（Ｆ）／中立（Ｎ）／後進（Ｒ））が車両コントローラ８によって検出される。車両コントローラ８は、前後進切換スイッチ１６の操作位置に応じて、制御信号を図３に示す前後進切換弁３１に出力する。

車両コントローラ８は、エンジンコントローラ１ａ、油圧ポンプ２、油圧モータ３、アクセル操作量検出器６ａ、回転センサ７、圧力センサ１２、前後進切換スイッチ１６、尿素残量センサ１８、尿素品質センサ１９、およびＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０と信号線により接続される。車両コントローラ８は、アクセル操作量検出器６ａ、尿素残量センサ１８、および尿素品質センサ１９から受信した信号そのもの、またはそれらの信号に含まれる情報をエンジンコントローラ１ａに送信する。

ホイールローダ１００は、作業用ポンプ１０、コントロールバルブ１３、アクチュエータ１４、アーム１１１（図１）およびバケット１１２（図１）を含んで構成されるフロント作業装置（作業系）を備えている。作業用ポンプ１０は、エンジン１により駆動され、圧油を吐出する。
作業用ポンプ１０から吐出された圧油はコントロールバルブ１３を介して作業用のアクチュエータ１４に供給され、アクチュエータ１４が駆動される。コントロールバルブ１３は不図示のコントロールレバーにより操作され、作業用ポンプ１０からアクチュエータ１４への圧油の流れを制御する。なお、図２では、便宜上、アームシリンダ１１７、バケットシリンダ１１５を総称してアクチュエータ１４と記し、アーム用コントールバルブあるいはバケット用コントロールバルブを総称してコントロールバルブ１３と記している。

排ガス浄化装置１６０は、還元剤として、たとえば尿素水溶液（以下、尿素水と記す）を用いて、エンジン１から排出される排ガス中の窒素酸化物を浄化する処理を行う処理装置（不図示）と、処理装置に供給される尿素水を蓄える尿素水タンク１７と、尿素水タンク１７内の尿素水の残量を検出する尿素残量センサ１８と、尿素品質センサ１９とを備えている。

（エンジンコントローラの動作）
エンジンコントローラ１ａは、エンジン１の目標エンジン回転数の設定、およびエンジン１の実回転数を設定した目標エンジン回転数に近づけるために燃料噴射装置（不図示）の制御を行う。エンジンコントローラ１ａは、目標エンジン回転数の設定に影響する、通常モードと制限モードの２つの動作モードを有する。
エンジンコントローラ１ａは、通常モードでは車両コントローラ８から受信したペダル操作量に基づき目標エンジン回転数を決定する。エンジンコントローラ１ａは、制限モードでは車両コントローラ８から受信したペダル操作量に関わらず、エンジン１の目標エンジン回転数をローアイドル回転数とする。ただし、エンジン回転数の急激な変動を防止するために、エンジンコントローラ１ａは徐々にエンジン１の回転数を減少させる。

エンジンコントローラ１ａは、動作開始時には通常モードである動作モードを、エンジンコントローラ１ａから受信した尿素残量センサ１８の出力、および尿素品質センサ１９の出力に基づき、通常モードと制限モードとを切り替える。すなわちエンジンコントローラ１ａは、尿素水の残量が予め定めた閾値を下回る、または尿素水の品質が予め定めた閾値を下回ると制限モードに切り替える。またエンジンコントローラ１ａは、尿素水タンク１７への尿素水の追加などにより尿素水の残量が予め定めた閾値を上回り、なおかつ尿素水の品質が予め定めた閾値を上回ると通常モードに切り替える。ただし、エンジンコントローラ１ａは動作モードの変更、および現在の動作モードに関する情報を車両コントローラ８に出力しない。なお尿素水の品質が高い状態とは、尿素水の品質が予め定めた範囲内である状態や、不純物が少ない状態をいう。

図４は、通常モードおよび制限モードにおける、車両コントローラ８から受信したペダル操作量と目標エンジン回転数の関係を示す図である。図示実線が通常モードにおける特性を示し、図示破線が制限モードにおける特性を示す。ただし図４では車両コントローラ８から受信したペダル操作量の大きさの最小を０％、最大を１００％として表している。
通常モードでは、ペダル操作量が０％の場合に目標エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙに設定され、ペダル操作量の増加とともに目標エンジン回転数も増加する。そしてペダル操作量が１００％に達すると、目標エンジン回転数がハイアイドル回転数Ｎｘに設定される。
制限モードでは、ペダル操作量の大きさに関わらず、目標エンジン回転数はローアイドル回転数Ｎｙに固定される。

（車両コントローラの動作）
車両コントローラ８は、通常モードと制限モードの２つの動作モードを有する。車両コントローラ８は、動作モードにより油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐの決定方法を変更する。車両コントローラ８は、通常モードではエンジン１の回転数に基づきポンプ容積ｑｐを決定するが、制限モードではポンプ容積ｑｐを一定とする。
車両コントローラ８は、アクセル操作量検出器６ａ、回転センサ７、エンジンコントローラ１ａから受信した尿素残量センサ１８、および尿素品質センサ１９の出力に基づきエンジンコントローラ１ａの動作モードを推測し、エンジンコントローラ１ａと同一の動作モードに変更する。

（車両コントローラ｜通常モード）
車両コントローラ８は、アクセル操作量検出器６ａから受信するペダル操作量を後述する処理に利用するとともに、受信したペダル操作量をエンジンコントローラ１ａに伝達する。
図５は、通常モードにおける油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐの変化を示す図である。図５（ａ）は、車両コントローラ８からの出力に基づき決定される電磁比例弁３２の制御圧力（以下、ポンプ容積制御圧力）と、油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐとの関係を示す図である。図５（ｂ）は、回転センサ７が出力する電流とポンプ容積制御圧力との関係を示す図である。図５（ｃ）は、エンジン１の回転数と回転センサ７が車両コントローラ８に出力する電流との関係を示す図である。

図５（ｃ）に示すように、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ未満では回転センサ７の出力電流は最小のＩｍｉｎ、たとえば４ｍＡである。エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ以上に増加するとともに出力電流も増加し、ハイアイドル回転数Ｎｘ以上では、回転センサ７の出力電流は最大のＩｍａｘ、たとえば２０ｍＡ一定となる。
図５（ｂ）に示すように、回転センサ７の出力電流の増加／減少とポンプ容積制御圧力の増加／減少の傾向は一致しており、回転センサ７の出力電流が最小のＩｍｉｎの場合にポンプ容積制御圧力はＰｍｉｎとなり、回転センサ７の出力電流が最大のＩｍａｘの場合にポンプ容積制御圧力はＰｍａｘとなる。

図５（ａ）に示すように、ポンプ容積制御圧力がＰｍｉｎ未満では油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐはゼロである。ポンプ容積制御圧力がＰｍｉｎ以上に増加するとともに油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐも増加し、Ｐｍａｘ以上では、油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐはｑｐｍａｘに一定となる。ホイールローダ１００は移動を可能とするためには、ホイールローダ１００が自走するのに必要な最小の走行駆動力に対応づけた傾転角で制御されるときの少なくともｑｐ’ｍｉｎのポンプ容積を必要とする。ポンプ容積ｑｐ’ｍｉｎに対応する電磁比例弁３２の制御圧力はＰ’ｍｉｎであり、電磁比例弁３２の制御圧力Ｐ’ｍｉｎに対応する回転センサ７の出力電流はｌ’ｍｉｎであり、回転センサ７の出力電流ｌ’ｍｉｎに対応するエンジン回転数はＮ’ｙである。

（車両コントローラ｜制限モード）
図６を用いて制限モードにおける油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐの決定方法を説明する。
図６は、制限モードと通常モードにおける油圧ポンプ２のポンプ容積特性を比較したものであり、図６（ａ）はエンジン回転数と油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐとの関係、図６（ｂ）はエンジン回転数と油圧ポンプ２の入力トルクとの関係、図６（ｃ）はエンジン回転数と油圧ポンプ２の吐出流量との関係を示す図である。図６（ａ）〜（ｃ）において、実線で示す特性Ａ０、Ｈ０，Ｒ０は通常モードにおける特性を示し、破線で示す特性Ａ１、Ｈ１、Ｒ１は制限モードにおける特性を示す。

図６（ａ）において実線で示す特性Ａ０は、図５（ａ）〜（ｃ）に示した通常モードにおける特性を、エンジン回転数と油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐとの関係に整理したものである。一方、破線で示す制限モードにおける特性Ａ１は、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ以上であれば、油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐをｑｐ１一定とする。ただしｑｐ１は、ホイールローダ１００を自走可能とする最低のポンプ容積であるｑｐ’ｍｉｎ以上である。

図６（ｂ）に示すように、油圧ポンプ２の入力トルクも油圧ポンプ２の押しのけ容積と同様に制御される。すなわち、実線で示す通常モードにおける特性Ｈ０では、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ未満では入力トルクはゼロであり、ローアイドル回転数Ｎｙ以上ではエンジン回転数の増加とともに入力トルクも増加し、ハイアイドル回転数Ｎｘ以上では入力トルクはＴｍａｘ一定となる。破線で示す制限モードにおける特性Ｈ１では、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ未満では入力トルクはゼロであり、ローアイドル回転数Ｎｙ以上では入力トルクはＴ１一定となる。

図６（ｃ）には油圧ポンプ２の吐出流量の特性が示される。実線で示す通常モードにおける特性Ｒ０は、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ未満ではポンプ押しのけ容積がゼロなので吐出流量もゼロである。エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ以上ハイアイドル回転数Ｎｘ未満の領域では、エンジン回転数の増加とともにポンプ押しのけ容積も増加するので、吐出流量は２次関数的に増加する。エンジン回転数がハイアイドル回転数Ｎｘ以上になると、ポンプ押しのけ容積がこれ以上増加しないことからポンプ吐出流量の増加は１次関数的になる。破線で示す制限モードにおける特性Ｒ１は、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ未満ではポンプ押しのけ容積がゼロなので吐出流量もゼロである。エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ以上では、ポンプ押しのけ容積が一定なので、エンジン回転数の増加とともに吐出流量が１次関数的に増加する。

（車両コントローラ８の動作モード決定処理）
図７を用いて車両コントローラ８の動作モード決定処理を説明する。
図７は、車両コントローラ８の動作モード決定プログラムの動作を示すフローチャートである。以下に説明する各ステップの実行主体は、車両コントローラ８のＣＰＵである。
ステップＳ２０１では、尿素残量センサ１８と、尿素品質センサ１９とから信号を受信し、続くステップＳ２０２ではステップＳ２０１において受信したそれぞれの信号が所定の条件に該当するか否かを判断する。尿素残量センサ１８が出力する尿素水の水位が予め定めた閾値ｈ１未満、または尿素品質センサ１９が出力する尿素水の品質ｓが予め定めた閾値ｓ１未満であると判断する場合はステップＳ２０３に進む。尿素残量センサ１８が出力する尿素水の水位が予め定めた閾値ｈ１以上であり、かつ尿素品質センサ１９が出力する尿素水の品質ｓが予め定めた閾値ｓ１以上であると判断する場合はステップＳ２０８に進む。本ステップでは、エンジンコントローラ１ａが制限モードで動作している可能性を判断しており、制限モードで動作している可能性があると判断する場合はステップＳ２０３に進み、制限モードで動作している可能性がないと判断する場合はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０３では、アクセル操作量検出器６ａと、回転センサ７とから信号を受信し、続くステップＳ２０４ではステップＳ２０３において受信したそれぞれの信号が所定の条件に該当するか否かを判断する。回転センサ７が出力するエンジン回転数が予め定めた回転数Ｎ１未満であり、かつ、アクセル操作量検出器６ａが出力するペダル操作量が予め定めた開度ａｃ１より大きいと判断する場合はステップＳ２０５に進む。回転センサ７が出力するエンジン回転数が予め定めた回転数Ｎ１以上、または、アクセル操作量検出器６ａが出力するペダル操作量が予め定めた開度ａｃ１以下であると判断する場合はステップＳ２０８に進む。本ステップでは、エンジンコントローラ１ａが制限モードで動作しているか否かを推測しており、制限モードで動作していると推測される場合はステップＳ２０５に進み、制限モードで動作していると推測されない場合はステップＳ２０８に進む。

ステップＳ２０５では、車両コントローラ８の動作モードを制限モードに切り替え、ポンプ押しのけ容積の特性として特性Ａ１を選択しステップＳ２０６に進む。
ステップＳ２０６では、ステップＳ２０１と同様に尿素残量センサ１８と、尿素品質センサ１９とから信号を受信しステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７ではステップＳ２０６において受信したそれぞれの信号が所定の条件に該当するか否かを判断する。尿素残量センサ１８が出力する尿素水の水位ｈが予め定めた閾値ｈ２を上回り、かつ、尿素品質センサ１９が出力する尿素水の品質ｓが予め定めた閾値ｓ２を上回る、またはエンジンキースイッチがＯＦＦにされたと判断する場合はステップＳ２０８に進む。尿素残量センサ１８が出力する尿素水の水位が予め定めた閾値ｈ２以下、または尿素品質センサ１９が出力する尿素水の品質が予め定めた閾値ｓ２以下であり、なおかつ不図示のエンジンキースイッチがＯＮに維持されていると判断する場合はステップＳ２０６に戻る。本ステップでは、エンジンコントローラ１ａが制限モードから通常モードに遷移する条件を満たすか否かを判断しており、通常モードに遷移する条件を満たすと判断する場合はステップＳ２０８に進み、通常モードに遷移する条件を満たさないと判断する場合はステップＳ２０６に戻る。

エンジンコントローラ１ａが通常モードで動作していると判断、または推測される場合に実行されるステップＳ２０８では、車両コントローラ８の動作モードを通常モードに切り替え、ポンプ押しのけ容積の特性として特性Ａ０を選択し、図７により動作が表されるプログラムの動作を終了する。

（動作の概要）
ホイールローダ１００の走行中に尿素水の残量が減少すると、エンジンコントローラ１ａは、たとえば尿素水の残量が予め定めた閾値より少ないことを検出して制限モードに移行する。この状態でオペレータがアクセルペダル６を踏み込んでも、目標エンジン回転数はローアイドル回転数Ｎｙに固定されるので、エンジン回転数はローアイドル回転数Ｎｙまで減少する。

オペレータによるアクセルペダル６の踏み込みが継続していると、尿素水の残量が少なく（図７、Ｓ２０２：ＹＥＳ）、エンジン回転数とペダル操作量の関係が所定の条件を満たすので（図７、Ｓ２０４：ＹＥＳ）、車両コントローラ８により特性Ａ１が選択される。図６に示すように特性Ａ１ではポンプ容積をｑｐ１一定とする。前述のとおり、ｑｐ１は、ホイールローダ１００が自走するのに必要な最小の走行駆動力に対応づけた傾転角で制御されるときの最低のポンプ容積であるｑｐ’ｍｉｎ以上に設定されるので、ホイールローダ１００は自走可能である。さらに、車両コントローラ８により一旦特性Ａ１が選択されると、オペレータがアクセルペダル６の踏み込みをやめてペダル操作量がゼロになっても特性Ａ１は維持される。すなわち、オペレータがアクセルペダル６を踏み込まなくても走行する、いわゆるクリープ走行がなされる。

上述した車両コントローラ８による制御がなされなければ、エンジンコントローラ１ａにより目標エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙに固定されたことでホイールローダ１００は自走が不可能となっていた。しかし、ホイールローダ１００は上述した構成を有する車両コントローラ８を備えるので、エンジンコントローラ１ａが制限モードの場合でも自走可能である。すなわち、車両コントローラ８により、車速がゼロからクリープ走行の速度まで増加される。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ホイールローダ１００は、エンジン１と、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ２、および油圧ポンプ２から吐出された圧油により駆動され車輪１１３、１２３を駆動する油圧モータ３を含むＨＳＴ回路１５と、エンジン１の排気浄化に用いられる還元剤の状態を検出する還元剤センサ、すなわち尿素残量センサ１８、および尿素品質センサ１９と、還元剤センサの出力に基づきエンジン１の回転数、すなわち回転数を制限するエンジン制限部、すなわちエンジンコントローラ１ａと、を備えるＨＳＴ車両である。ホイールローダ１００は、エンジン制限部によりエンジン１の回転数が制限された状態、すなわち制限モードであると判断すると、ＨＳＴ回路を制御し当該車両の車速を増加させる車両コントローラ８を備える。
ホイールローダ１００をこのように構成したので、エンジン回転数が制限された状態であっても、ホイールローダ１００を自走させることができる。そのため、エンジンコントローラ１ａにより目標エンジン回転数がローアイドル回転数に固定されていても、車道の真ん中や踏切内など危険な場所から脱出することができる。

（２）車両コントローラ８は、エンジン制限部によりエンジン１の回転数が制限された状態であると判断すると、油圧ポンプ２の容積を増加させる。
そのため、エンジン１の回転数が制限された状態であっても油圧ポンプ２の容積を増加させることによりエンジン１から多くのエネルギーを取り出し、ホイールローダ１００を動作させることができる。
（３）車両コントローラ８は、当該車両の走行中にエンジン制限部によりエンジン１の回転数が制限された状態であると判断すると、ＨＳＴ回路を制御することにより当該車両の停車を回避する。
車両コントローラ８は、エンジンコントローラ１ａが制限状態にあることを判断するためのエンジン回転数の閾値Ｎ１を、走行に必要な最低限の動力が得られるポンプ容積ｑｐに対応するエンジン回転数Ｎ’ｙ以上に設定する。そのため、車両コントローラ８が制限モードに移行することでホイールローダ１００の停車を回避することができる。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、車両コントローラ８が制限モードで動作している場合は、オペレータがアクセルペダル６を踏み込まなくても車両の駆動力が得られる、いわゆるクリープ走行が行われた。しかし、制限モードにおいても、アクセルペダル６が予め定められた開度以上踏み込まれている場合のみ走行するように構成してもよい。
図８は、変形例１における動作モード決定プログラムの動作を示すフローチャートである。第１の実施の形態における図７と同一の処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０４は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ステップＳ２０４において肯定判断がされると実行されるステップＳ２２１では、アクセルペダル６のペダル操作量を読み込み、ステップＳ２２２に進む。
ステップＳ２２２では、ステップＳ２２１において読み込んだペダル操作量が予め定めた閾値ａｃ２より大きいか否かを判断する。ペダル操作量が閾値ａｃ２より大きいと判断する場合はステップＳ２０５に進み、ペダル操作量が閾値ａｃ２以下であると判断する場合はステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ただし、ステップＳ２０７において否定判断される場合はステップＳ２２１に戻る。

この変形例１によれば、次の作用効果が得られる。
（３）ホイールローダ１００は、オペレータからエンジン１の回転数を増加させる指令が入力される入力部、すなわちアクセル操作量検出器６ａを備える。車両コントローラ８は、エンジン制限部によりエンジン１の回転数が制限された状態であり、なおかつ、アクセル操作量検出器６ａに指令の入力がされていると判断すると、ＨＳＴ回路を制御し当該車両の車速を増加させる。
そのため、エンジンコントローラ１ａが制限状態であっても、オペレータがアクセルペダル６を踏み込むことによりホイールローダ１００を動作させることができる。

（変形例２）
上述した第１の実施の形態では、ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０は常にＯＮに設定された。しかし、ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０はオペレータにより操作可能とされてもよい。この場合に車両コントローラ８は、第１の実施の形態において説明した条件に加えて、さらにＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０がＯＮに設定されていることを制限モードに移行する条件とする。

（フローチャート）
図９は、変形例２における動作モード決定プログラムの動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０４は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ステップＳ２０４において肯定判断がされると実行されるステップＳ２４１では、ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０の設定状態を読み込み、ステップＳ２４２に進む。

ステップＳ２４２では、ステップＳ２４１において読み込んだＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０がＯＮに設定されているか否かを判断する。ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０がＯＮに設定されていると判断する場合はステップＳ２０５に進み、ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０がＯＮに設定されていないと判断する場合はステップＳ２０８に進む。
ステップＳ２０５〜Ｓ２０８の処理は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ただし、ステップＳ２０７において否定判断される場合はステップＳ２４１に戻る。
この変形例２によれば、オペレータはＨＳＴポンプ特性変更スイッチ２０を操作することにより、車両コントローラ８の制限モードの有効／無効を切り替えることができる。

（変形例３）
上述した第１の実施の形態では、エンジンコントローラ１ａは動作モードの変更、および現在の動作モードに関する情報を車両コントローラ８に出力しなかった。しかし、エンジンコントローラ１ａは動作モードの変更、または現在の動作モードに関する情報を車両コントローラ８に出力してもよい。
この場合は、車両コントローラ８はアクセル操作量検出器６ａ、回転センサ７、尿素残量センサ１８、および尿素品質センサ１９の出力に基づきエンジンコントローラ１ａの動作モードを推測する必要がなくなるので、処理が簡便になる。たとえば、エンジンコントローラ１ａが現在の動作モードに関する情報を車両コントローラ８に出力する場合は、車両コントローラ８はエンジンコントローラ１ａが出力する動作モードにあわせて車両コントローラ８の動作モードも変更する。
この変形例３によれば、車両コントローラ８の動作を簡素化し、なおかつエンジンコントローラ１ａの動作モードの変更を早期に検知することができる。

（変形例４）
ホイールローダ１００が使用する還元剤は尿素水に限定されず、アンモニア水用液など他の還元剤を用いてもよい。
第１の実施の形態では、ＨＳＴ回路は１つの油圧ポンプと１つの油圧モータにより構成されたが、複数の油圧ポンプ、および／または複数の油圧モータから構成されてもよい。また、油圧ポンプ２の容積特性の切換をＨＳＴ回路１５に接続する油圧ポンプの台数を変化させることで代えてもよい。

（第２の実施の形態）
図１０〜図１１を参照して、本発明に係るＨＳＴ車両であるホイールローダの第２の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、ペダル操作量に応じてポンプ押しのけ容積を増加させる点で、第１の実施の形態と異なる。

ホイールローダ１００の構成は、車両コントローラ８のＲＯＭに保存されるプログラムの動作が第１の実施の形態と異なる。
車両コントローラ８は、アクセル操作量検出器６ａから受信するペダル操作量および回転センサ７が検出するエンジン１の回転数に基づき油圧ポンプ２のポンプ容積ｑｐを決定する。第２の実施の形態では、ポンプ容積ｑｐは、エンジン回転数に応じて決定されるベース容積ｑｂと、ペダル操作量に応じて決定される増加分容積ｑｄとの和で表される。ただしポンプ容積ｑｐの上限は第１の実施の形態と同様にｑｐｍａｘである。

図１０は、ペダル操作量、エンジン回転数とポンプ容積ｑｐとの関係を示す図である。図１０（ａ）はエンジン回転数とベース容積ｑｂの関係を示す図、図１０（ｂ）はペダル操作量と増加分容積ｑｄの関係を示す図、図１０（ｃ）はエンジン回転数とポンプ容積ｑｐとの関係を示す図である。
ベース容積ｑｂは、図１０（ａ）に示すとおり車両コントローラ８の動作モードに関わらず、エンジン回転数により決定される。ベース容積ｑｂは、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ未満ではゼロである。エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙ以上に増加するとともにベース容積ｑｂも１次関数的に増加し、ハイアイドル回転数Ｎｘ以上では、ベース容積ｑｂは最大のｑｐｍａｘ一定となる。

増加分容積ｑｄは、図１０（ｂ）に示すとおり車両コントローラ８の動作モードおよびペダル操作量により決定される。図１０（ｂ）に示す実線が通常モードにおける特性、破線が制限モードにおける特性を表す。通常モードでは、ペダル操作量がａｃ１未満では増加分容積ｑｄはゼロであり、ペダル操作量がａｃ１以上ａｃ２未満では１次関数的に増加し、ペダル操作量がａｃ２以上では増加分容積ｑｄはｑｐ２一定となる。制限モードでは、ペダル操作量がａｃ１未満では増加分容積ｑｄはゼロであり、ペダル操作量がａｃ１以上ａｃ３未満では１次関数的に増加し、ペダル操作量がａｃ３以上では増加分容積ｑｄはｑｐ３一定となる。制限モードでは、ペダル操作量がａｃ２１の場合に増加分容積ｑｄはｑｐ２となる。ペダル操作量ａｃ３はペダル操作量ａｃ２より大きく、増加分容積ｑｄであるｑｐ３はｑｐ２より大きい。ただし、ペダル操作量の増加に対する増加分容積ｑｄの増加割合は、通常モードよりも制限モードの方が緩やかである。

ベース容積ｑｂと増加分容積ｑｄの和であるポンプ容積ｑｐの代表的な特性を図１０（ｃ）に示す。特性Ａ０は、動作モードに関わらずペダル操作量がゼロの場合の特性である。増加分容積ｑｄがゼロなので、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙの場合はポンプ容積ｑｐはゼロとなる。特性Ａ２は、通常モードにおいてペダル操作量がａｃ２以上の場合、または制限モードにおいてペダル操作量がａｃ２１の場合の特性である。増加分容積ｑｄがｑｐ２なので、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙの場合でもポンプ容積ｑｐはｑｐ２となる。特性Ａ３は、制限モードにおいてペダル操作量がａｃ３以上の場合の特性である。増加分容積ｑｄがｑｐ３なので、エンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙの場合でもポンプ容積ｑｐはｑｐ３となる。

特性Ａ２および特性Ａ３では、エンジン回転数がハイアイドル回転数Ｎｘに達する前にポンプ容積ｑｐがｑｐｍａｘに達し、それ以上エンジン回転数が増加してもポンプ容積ｑｐは増加しない。図１０（ｃ）には３つの特性のみを記載しているが、ペダル操作量に応じて連続的に変化する特性が設定される。すなわち、通常モードでは図１０（ｃ）のＡ０からＡ２までの範囲のいずれかの特性が設定され、制限モードでは図１０（ｃ）のＡ０からＡ３までの範囲のいずれかの特性が設定される。

（フローチャート）
図１１は、第２の実施の形態における車両コントローラ８の動作を表すフローチャートである。第１の実施の形態における図７と同一の処理には同一のステップ番号を付して説明を省略する。
ステップＳ２０１〜Ｓ２０４は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。ステップＳ２０４において肯定判断がされると実行されるステップＳ２３０では、アクセルペダル６のペダル操作量を読み込み、ステップＳ２３１に進む。

ステップＳ２３１では、車両コントローラ８の動作モードを制限モードに切り替え、ペダル操作量に基づきポンプ容積ｑｐの特性をＡ０〜Ａ３の範囲で決定する。次に、制限モードを維持するか否かを決定するためにステップＳ２０６、およびステップＳ２０７を実行する。ステップＳ２０７において肯定判定がされるとステップＳ２３２に進み、否定判定がされるとステップＳ２３０に戻る。
ステップＳ２３２では、アクセルペダル６のペダル操作量を読み込み、ステップＳ２３３に進む。
ステップＳ２３３では、車両コントローラ８の動作モードを通常モードに切り替え、ペダル操作量に基づきポンプ容積ｑｐの特性をＡ０〜Ａ２の範囲で決定し、図１１により動作が表されるプログラムの動作を終了する。

上述した第２の実施の形態によれば、制限モードにおいても、アクセルペダル６のペダル操作量に応じてポンプ容積ｑｐが制御されるため、車速の微調整が可能となる。

（第３の実施の形態）
図１２を参照して、本発明に係るＨＳＴ車両であるホイールローダの第３の実施の形態を説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態では、主に、油圧ポンプ２に加えて油圧モータ３の容積も変化させる点が第１の実施の形態と異なる。
ホイールローダ１００の構成は、車両コントローラ８のＲＯＭに保存されるプログラムの動作が第１の実施の形態と異なる。

車両コントローラ８は、第１の実施の形態の動作に加えて、制限モードにおいて油圧モータ３のモータ容積を減少させる。たとえば、通常モードではモータ容積をＭｑｐ０に設定し、制限モードではＭｐｑ０より少ないＭｑｐ’に設定する。この動作を第１の実施の形態における図７のフローチャートに反映させると、ステップＳ２０５においてモータ容積をＭｑｐ’に設定し、ステップＳ２０８においてモータ容積をＭｐｑ０に設定することとなる。

（動作例）
第３の実施の形態における動作例を図１２を用いて説明する。
図１２は、走行中にエンジンコントローラ１ａが制限モードに移行した場合のホイールローダ１００の時系列での挙動を示す図である。図１２では上から、エンジン回転数、ポンプ容積、モータ容積、車速の時系列変化を示している。ただしペダル操作量は常に、予め定められた閾値ａｃ１より大きいとする。
時刻Ｔ０において、たとえば尿素水の残量が所定の閾値を下回り、エンジンコントローラ１ａがエンジン１の目標回転数をローアイドル回転数Ｎｙに向けて減少させ始めた。しかし車両コントローラ８は、エンジン回転数がＮ１よりも大きいので通常モードを維持する。

時刻Ｔ’０において、エンジン１の目標回転数はローアイドル回転数Ｎｙに向けて減少を続けているが、まだエンジン回転数がＮ１よりも大きいので、車両コントローラ８は通常モードを維持する（図７、ステップＳ２０４：ＮＯ、ステップＳ２０８）。
時刻Ｔ１において、車両コントローラ８はエンジン回転数がＮ１よりも小さく、ペダル操作量が閾値ａｃ１より大きいので制限モードに移行する（図７、ステップＳ２０４：ＹＥＳ、ステップＳ２０５）。エンジン回転数Ｎ１がポンプ容積ｑｐ’ｍｉｎに対応する回転数であった場合は、図１２に示すように時刻Ｔ１以降のポンプ容積はｑｐ’ｍｉｎ一定となる。またモータ容積は通常モードにおけるＭｐｑ０より少ないＭｑｐ’に設定されるので、モータ容積の減少が開始される。

時刻Ｔ１’においてモータ容積のＭｑｐ’への変更が完了する。ここで図１２の最下段に示す車速に注目すると、エンジンコントローラ１ａが制限モードに移行したことにより、時刻Ｔ０以降減少していた車速が、時刻Ｔ１から時刻Ｔ１’にかけて増加する。ポンプ容積が一定であり、モータ容積が減少するからである。ただしエンジン回転数の減少は続いているので時刻Ｔ’１以後は車速が減少する。
その後、時刻Ｔ２にエンジン回転数がローアイドル回転数Ｎｙに到達し、車速も一定となる。

この第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態における効果に加えて以下の作用効果を奏する。
車両コントローラ８は、エンジンコントローラ１ａが制限モードであると判断すると、ＨＳＴポンプ２の容積を増加させるとともにＨＳＴモータの容積を減少させるので、ＨＳＴモータの容積を減少させない第１の実施の形態と比較して、ホイールローダ１００の車速をさらに増加させることができる。

（第３の実施の形態の変形例）
上述した第３の実施の形態では、車両コントローラ８は制限モードにおいて、油圧ポンプ２のポンプ容積および油圧モータ３のモータ容積の両方を通常モードとは異なるように制御した。しかし、車両コントローラ８は制限モードにおいて、油圧モータ３のモータ容積のみを通常モードとは異なるように制御してもよい。すなわち、車両コントローラ８は制限モードにおいて、油圧ポンプ２のポンプ容積は通常モードと同様にエンジン回転数に基づき決定するが、油圧モータ３のモータ容積をホイールローダ１００が走行可能となるように減少させる。

上述した各実施の形態および変形例は、それぞれ組み合わせてもよい。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１ … エンジン
１ａ … エンジンコントローラ（エンジン制限部）
２ … 油圧ポンプ
３ … 油圧モータ
６ … アクセルペダル
６ａ … アクセル操作量検出器
８ … 車両コントローラ（制御部）
１５ … ＨＳＴ回路
１８ … 尿素残量センサ（還元剤センサ）
１９ … 尿素品質センサ（還元剤センサ）
２０ … ＨＳＴポンプ特性変更スイッチ
１００ … ホイールローダ（作業車両）

Claims

エンジンと、
前記エンジンの回転数を検出する回転センサと、
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圧油により駆動され車輪を駆動する油圧モータと、
前記油圧ポンプと前記油圧モータとが閉回路接続されたＨＳＴ回路と、
アクセルペダルと、
前記アクセルペダルのペダル操作量を検出するアクセル操作量検出器と、
前記エンジンの排気浄化に用いられる還元剤の状態を検出する還元剤センサと、
前記還元剤センサの出力に基づき前記エンジンの回転数を制限するエンジン制限部と、
前記回転センサ、前記アクセル操作量検出器、および前記還元剤センサのそれぞれと接続され、前記油圧ポンプもしくは前記油圧モータを制御する制御部と、
を備える作業車両であって、
前記制御部は、
前記還元剤センサからの出力値が所定条件を満たさず、前記回転センサにより検出された前記エンジンの回転数が予め定めた回転数未満であり、かつ、前記アクセル操作量検出器により検出されたペダル操作量が予め定めた閾値より大きい場合に、前記エンジン制限部により前記エンジンの回転数が制限された状態であると判断して、前記エンジンの回転数とは独立して前記油圧ポンプもしくは前記油圧モータの傾転角を、前記作業車両が自走するのに必要な最小の走行駆動力に対応づけた前記傾転角に変更する
ことを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記油圧ポンプは、前記油圧ポンプの容量を増加もしくは減少させる油圧ポンプ用レギュレータを備え、
前記制御部は、前記エンジン制限部により前記エンジンの回転数が制限された状態であると判断すると、前記油圧ポンプの容積を増加させる信号を、前記油圧ポンプ用レギュレータへ出力する
ことを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記油圧モータは、前記油圧モータの容量を増加もしくは減少させる油圧モータ用レギュレータを備え、
前記制御部は、前記エンジン制限部により前記エンジンの回転数が制限された状態であると判断すると、前記油圧モータの容積を減少させる信号を、前記油圧モータ用レギュレータへ出力する
ことを特徴とする作業車両。
請求項１に記載の作業車両において、
前記エンジンの回転数を増加させる指令が入力される入力部を備え、
前記制御部は、さらに、前記入力部に所定値以上の前記指令の入力がされていると判断された場合に、前記作業車両が自走するのに必要な最小の走行駆動力に対応づけた前記傾転角に変更する
ことを特徴とする作業車両。