JP7336888B2 - 作業車両及び作業車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両及び作業車両の制御方法に関する。

作業車両に係る技術分野において、油圧ポンプと油圧モータとを組み合わせた静油圧式無段変速機（ＨＳＴ：Hydraulic Static Transmission）が知られている。また、ＨＳＴと遊星歯車機構とを組み合わせた油圧・機械式無段変速機（ＨＭＴ：Hydraulic Mechanical Transmission）が知られている。

ＨＳＴは、エンジンで発生した動力の全部を油圧に変換して伝達する純油圧式の変速機である。ＨＭＴは、エンジンで発生した動力の一部を機械的に伝達し、エンジンで発生した動力の一部を油圧に変換して伝達する動力分割式の変速機である。ＨＭＴにおいては、動力の一部が油圧に変換され、動力の伝達効率が高い。そのため、ＨＭＴは、ホイールローダ又はブルドーザのような負荷変動が大きい作業車両に利用される。

ＨＭＴの無段変速機能は、遊星歯車機構によって達成される。遊星歯車機構のサンギヤ、プラネタリギヤを支持するキャリア、及びリングギヤの３つの要素のうち、第１の要素が入力軸に連結され、第２の要素が出力軸に連結され、第３の要素が油圧ポンプ又は油圧モータに連結される。

動力の伝達経路を複数のモードで切り換え可能なＨＭＴを含む動力伝達装置が知られている。動力伝達装置は、エンジンから入力軸に入力された動力を、クラッチ機構を介して、作業車両の走行装置に連結された出力軸に伝達する。動力の伝達経路を複数のモードで切り換え可能な動力伝達装置は、小容量の油圧ポンプ又は油圧モータで広い速度比を達成できる。複数のモードとして、作業車両の走行速度が高速度である高速モード及び作業車両の走行速度が低速度である低速モードが例示される。例えば動力伝達装置の速度比に基づいてモードが切り換えられる。動力伝達装置の速度比とは、入力軸の回転数と出力軸の回転数との比をいう。速度比が所定の閾値よりも大きいときに高速モードが選択される。速度比が所定の閾値以下のときに低速モードが選択される。

動力の伝達経路を複数のモードで切り換え可能な動力伝達装置において、モードの切り換えは、クラッチ機構に設けられた複数のクラッチの切り換えによって実施される。複数のクラッチとして、高速モードにおいて係合される高速クラッチ及び低速モードにおいて係合される低速クラッチが例示される。高速モードにおいては、高速クラッチが係合され、低速クラッチが開放される。低速モードにおいては、低速クラッチが係合され、高速クラッチが開放される。

特開２００６－３２９２４４号公報

ＨＭＴを含む動力伝達装置において、油圧ポンプ及び油圧モータの一方として機能する第１油圧ポンプモータと、油圧ポンプ及び油圧モータの他方として機能する第２油圧ポンプモータとが設けられる。例えば動力伝達装置の速度比に基づいて、第１油圧ポンプモータと第２油圧ポンプモータとの容量比が決定され、その容量比を達成できるよう第１油圧ポンプモータと第２油圧ポンプモータの容量を変化させる必要がある。第１油圧ポンプモータと第２油圧ポンプモータとの容量比変化の応答性が不足していると、例えば出力軸の回転数が急激に変化した場合、ねらいの速度比を達成できず、エンジン回転数を適正な範囲に保てない可能性がある。例えば、作業車両の走行において作業車両が地山に当たり、作業車両の走行速度が急激に低下した場合、出力軸の回転数が急激に低下することとなる。出力軸の回転数が急激に低下した場合、油圧ポンプモータの応答性の不足に起因してポンプモータ容量比および速度比を十分に変化させることができず、入力軸の回転数も急激に低下してしまい、その結果、エンジンの回転数が低下したり、エンジンが突然停止してしまう現象であるエンスト（engine stall）が発生したりする可能性がある。

また、油圧ポンプモータの容量の変更は、油圧ポンプモータの斜板又は斜軸が駆動されることにより実施される。ポンプモータ容量比の応答性改善の方法として、例えばポンプモータ斜板又は斜軸の駆動指令をより俊敏に実施しようとした場合、安定性が損なわれて過度な容量変化が行われてしまう可能性がある。さらに、油圧ポンプモータの斜板又は斜軸がある容量で一定となっている状態から別の容量に変化させようと駆動指令を出した場合、実際に容量が変化するまでにはタイムラグが生じるため、これもねらいのポンプモータ容量比を達成する上での阻害要因となる。その結果、ポンプモータ容量比および速度比を滑らかに変化させることができず、ギクシャク感などの官能悪化につながる可能性がある。

本発明の態様は、ポンプモータ容量比を応答良く変化させつつ、ポンプモータ斜板又は斜軸の変化を可能な限り緩やかにし、かつ斜板又は斜軸の動き出しのタイムラグ発生頻度を可能な限り低減することにより、速度比を適正に保ちつつ官能悪化を抑制することを目的とする。

本発明の態様に従えば、エンジンに連結される入力軸と、走行装置に連結される出力軸と、油圧ポンプ及び油圧モータの一方として機能する第１油圧ポンプモータ及び前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの他方として機能する第２油圧ポンプモータを含み、前記入力軸に入力された動力を、クラッチ機構を介して前記出力軸に伝達する油圧伝達機構を有する動力伝達装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記入力軸の回転数と前記出力軸の回転数との比を示す速度比に基づいて、前記クラッチ機構の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令を出力するクラッチ制御部と、前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量と前記速度比との関係を示す相関データを記憶する記憶部と、前記速度比と前記相関データとに基づいて、前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の少なくとも一方を変更する容量指令を出力する動力制御部と、を有し、前記相関データは、第１速度比と前記第１速度比よりも高い第２速度比との間の所定速度比範囲において、前記速度比の変化に伴って前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の両方が変化するように設定される、作業車両が提供される。

本発明の態様によれば、ポンプモータ容量比を応答良く変化させつつ、ポンプモータ斜板又は斜軸の変化を可能な限り緩やかにし、かつ斜板又は斜軸の動き出しのタイムラグ発生頻度を可能な限り低減することにより、速度比を適正に保ちつつ官能悪化を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係る作業車両の一例を模式的に示す側面図である。 図２は、本実施形態に係る作業車両の一例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態に係る動力伝達装置の一例を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態に係るモードとクラッチ機構の状態と第１油圧ポンプモータ及び第２油圧ポンプモータのそれぞれの状態との関係を模式的に示す図である。 図５は、本実施形態に係る制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 図６は、本実施形態に係る相関データの一例を模式的に示す図である。 図７は、本実施形態に係る作業車両の制御方法の一例を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

［作業車両］
図１は、本実施形態に係る作業車両１の一例を模式的に示す側面図である。本実施形態においては、作業車両１がホイールローダであることとする。以下の説明においては、作業車両１を適宜、ホイールローダ１、と称する。

図１に示すように、ホイールローダ１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行装置４と、運転室５とを備える。ホイールローダ１は、作業機３を用いて掘削作業及び運搬作業を実施する。

車体フレーム２は、ホイールローダ１のボディとして機能する。車体フレーム２は、前フレーム２Ｆと後フレーム２Ｒとを有する。前フレーム２Ｆと後フレーム２Ｒとは、左右方向に屈曲可能に連結される。

作業機３は、掘削作業及び運搬作業のような所定の作業を実施する。作業機３は、ブーム３Ａとバケット３Ｂとを有する。ブーム３Ａは、前フレーム２Ｆに支持される。作業機３は、リフトシリンダ３Ｃ及びバケットシリンダ３Ｄによって駆動される。リフトシリンダ３Ｃ及びバケットシリンダ３Ｄのそれぞれは、油圧シリンダである。リフトシリンダ３Ｃの一端部は、前フレーム２Ｆに連結される。リフトシリンダ３Ｃの他端部は、ブーム３Ａに連結される。リフトシリンダ３Ｃが伸縮することによって、ブーム３Ａが上げ動作及び下げ動作する。バケット３Ｂは、ブーム３Ａの先端部に連結される。バケットシリンダ３Ｄの一端部は、前フレーム２Ｆに連結される。バケットシリンダ３Ｄの他端部は、ベルクランク３Ｅを介してバケット３Ｂに連結される。バケットシリンダ３Ｄが伸縮することによって、バケット３Ｂがダンプ動作及び掘削動作する。

走行装置４は、車体フレーム２を支持して走行する。走行装置４は、走行輪４Ｆ及び走行輪４Ｒを有する。走行輪４Ｆ及び走行輪４Ｒが回転することによって、ホイールローダ１は走行する。ホイールローダ１の走行方向は、ステアリングシリンダ４Ｓによって変更される。ステアリングシリンダ４Ｓは、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ４Ｓの一端部は、前フレーム２Ｆに連結される。ステアリングシリンダ４Ｓの他端部は、後フレーム２Ｒに連結される。ステアリングシリンダ４Ｓが伸縮することによって、前フレーム２Ｆと後フレーム２Ｒとが屈曲し、ホイールローダ１の走行方向が左右に変更される。

運転室５は、ホイールローダ１の運転者が搭乗する空間である。運転室５は、車体フレーム２に支持される。運転室５には、ホイールローダ１の運転者が着座するシート及び運転者に操作される操作装置が配置される。

図２は、本実施形態に係るホイールローダ１の一例を示すブロック図である。図２に示すように、ホイールローダ１は、エンジン６と、パワーテイクオフ７（ＰＴＯ：Power Take Off）と、作業機ポンプ８と、ステアリングポンプ９と，入力軸１１と、出力軸１２と、動力伝達装置１０と、クラッチ機構３０と、走行装置４と、操作装置５０と、制御装置１００とを備える。

エンジン６は、ホイールローダ１の動力源である。エンジン６は、動力を発生する。エンジン６は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン６に燃料噴射装置６Ａが設けられる。燃料噴射装置６Ａは、エンジン６のシリンダに噴射される燃料量を調整して、エンジン６の出力を調整する。

パワーテイクオフ７は、エンジン６で発生した動力を、作業機ポンプ８、ステアリングポンプ９、及び動力伝達装置１０のそれぞれに分配する。

作業機ポンプ８は、リフトシリンダ３Ｃ及びバケットシリンダ３Ｄのそれぞれに作動油を供給する。作業機ポンプ８は、エンジン６によって駆動される。作業機ポンプ８は、可変容量型油圧ポンプである。作業機ポンプ８から吐出された作動油は、作業機制御弁を介して、リフトシリンダ３Ｃ及びバケットシリンダ３Ｄのそれぞれに供給される。

ステアリングポンプ９は、ステアリングシリンダ４Ｓに作動油を供給する。ステアリングポンプ９は、エンジン６によって駆動される。ステアリングポンプ９は、可変容量型油圧ポンプである。ステアリングポンプ９から吐出された作動油は、ステアリング制御弁を介して、ステアリングシリンダ４Ｓに供給される。なお、パワーテイクオフ７には冷却ファンなどの補機を駆動したり、クラッチを駆動したりするための図示されていないポンプが接続されていてもよい。

入力軸１１は、エンジン６に連結される。出力軸１２は、走行装置４に連結される。入力軸１１は、エンジン６から動力を入力される。動力伝達装置１０は、入力軸１１に入力された動力を、出力軸１２に伝達する。出力軸１２は、走行装置４に動力を出力する。エンジン６で発生した動力は、動力伝達装置１０を介して走行装置４に伝達される。

動力伝達装置１０は、油圧・機械式無段変速機（ＨＭＴ：Hydraulic Mechanical Transmission）を含む。動力伝達装置１０は、遊星歯車機構を含み、入力軸１１に入力された動力の一部を機械的に出力軸１２に伝達する機械伝達機構１０Ａと、第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２を含み、入力軸１１に入力された動力の一部を油圧に変換して出力軸１２に伝達する油圧伝達機構１０Ｂとを有する。動力伝達装置１０は、エンジン６で発生した動力の一部を、機械伝達機構１０Ａを介して機械的に出力軸１２に伝達し、エンジン６で発生した動力の一部を、油圧伝達機構１０Ｂにおいて油圧に変換して出力軸１２に伝達する動力分割式の変速機である。

第１油圧ポンプモータＰ１と第２油圧ポンプモータＰ２とは、作動油管１３を介して接続される。第１油圧ポンプモータＰ１は、油圧ポンプ及び油圧モータの一方として機能する。第２油圧ポンプモータＰ２は、油圧ポンプ及び油圧モータの他方として機能する。

第１油圧ポンプモータＰ１が油圧ポンプとして機能する場合、第２油圧ポンプモータＰ２は油圧モータとして機能する。第１油圧ポンプモータＰ１から吐出された作動油は、作動油管１３を介して第２油圧ポンプモータＰ２に供給される。第２油圧ポンプモータＰ２は、第１油圧ポンプモータＰ１から供給された作動油に基づいて駆動する。

第２油圧ポンプモータＰ２が油圧ポンプとして機能する場合、第１油圧ポンプモータＰ１は油圧モータとして機能する。第２油圧ポンプモータＰ２から吐出された作動油は、作動油管１３を介して第１油圧ポンプモータＰ１に供給される。第１油圧ポンプモータＰ１は、第２油圧ポンプモータＰ２から供給された作動油に基づいて駆動する。

第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２のそれぞれは、可変容量型油圧ポンプモータである。動力伝達装置１０は、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１を調整する第１容量調整装置Ｑ１と、第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２を調整する第２容量調整装置Ｑ２とを有する。第１容量調整装置Ｑ１は、第１油圧ポンプモータＰ１の斜軸を駆動するアクチュエータを含み、第１油圧ポンプモータＰ１の斜軸を駆動することによって第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１を調整する。第２容量調整装置Ｑ２は、第２油圧ポンプモータＰ２の斜軸を駆動するアクチュエータを含み、第２油圧ポンプモータＰ２の斜軸を駆動することによって第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２を調整する。

なお、本実施形態においては、第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２のそれぞれは、斜軸が駆動されることにより容量が調整される斜軸型油圧ポンプモータであることとするが、第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の少なくとも一方は、斜板が駆動されることにより容量が調整される斜板型油圧ポンプモータでもよい。

クラッチ機構３０は、動力伝達装置１０からの動力の伝達と遮断とを実行する。クラッチ機構３０は、出力回転の選択を実行する。クラッチ機構３０は、複数のクラッチを有する。クラッチ機構３０はギヤを有してもよい。クラッチ機構３０は、減速比や回転方向を切換えてもよい。図２においては、クラッチ機構３０は、出力回転の選択を実行しているが、動力伝達装置１０の入力回転側の選択を実行してもよい。

走行装置４は、アクスル４Ａと、走行輪４Ｆ及び走行輪４Ｒとを有する。アクスル４Ａは、動力伝達装置１０からの動力を走行輪４Ｆ及び走行輪４Ｒのそれぞれに伝達する。アクスル４Ａから伝達された動力により、走行輪４Ｆ及び走行輪４Ｒが回転する。

操作装置５０は、運転室５に搭乗した運転者によって操作される。操作装置５０は、走行装置４の駆動及び制動のために操作されるアクセル・ブレーキ操作装置５１と、走行装置４の前進状態と中立状態と後進状態との変更のために操作される前後進操作装置５２とを有する。

前後進操作装置５２は、前後進操作部材を含む。前後進操作部材は、走行装置４を前進状態にするための前進位置（Ｆ位置）、走行装置４を中立状態にするための中立位置（Ｎ位置）、及び走行装置４を後進状態にするための後進位置（Ｒ位置）のそれぞれに移動可能である。Ｎ位置は、Ｆ位置とＲ位置の中間に配置される。Ｆ位置とＲ位置との切換操作は、Ｎ位置を経由して実施される。

前後進操作部材がＦ位置に移動されることにより、走行装置４は前進が可能な状態になる。前後進操作部材がＮ位置に移動されることにより、走行装置４は中立状態に変更される。前後進操作部材がＲ位置に移動されることにより、走行装置４は後進が可能な状態になる。

走行装置４を前進状態から後進状態に変更する場合、運転者は、前後進操作部材をＦ位置からＲ位置に移動する。走行装置４を後進状態から前進状態に変更する場合、運転者は、前後進操作部材をＲ位置からＦ位置に移動する。前後進操作部材は、Ｎ位置を経由して、Ｆ位置からＲ位置に移動される。前後進操作部材は、Ｎ位置を経由して、Ｒ位置からＦ位置に移動される。すなわち、走行装置４の前進状態と後進状態とを変更する場合、前後進操作部材は、Ｎ位置を経由して、Ｆ位置及びＲ位置の一方から他方に移動される。

なお、不図示ではあるが、操作装置５０は、作業機３の作動のために操作される作業機操作装置、及びホイールローダ１の走行方向の変更のために操作されるステアリング操作装置を更に有する。

制御装置１００は、ホイールローダ１を制御するコンピュータシステムを含む。制御装置１００は、燃料噴射装置６Ａを制御して、エンジン６の出力を調整する。制御装置１００は、第１容量調整装置Ｑ１を制御して、第１油圧ポンプモータＰ１の容量を調整する。制御装置１００は、第２容量調整装置Ｑ２を制御して、第２油圧ポンプモータＰ２の容量を調整する。

また、ホイールローダ１は、入力軸回転数センサ４１と、出力軸回転数センサ４２とを備える。

入力軸回転数センサ４１は、入力軸１１の単位時間当たりの回転数を検出する。入力軸１１の回転数が検出されることにより、入力軸１１の回転速度が検出される。入力軸回転数センサ４１の検出信号は、制御装置１００に出力される。入力軸１１の回転数とエンジン６の回転数とは１対１で対応する。制御装置１００は、入力軸１１の回転数に基づいて、エンジン６の回転数を算出することができる。

出力軸回転数センサ４２は、出力軸１２の単位時間当たりの回転数を検出する。出力軸１２の回転数が検出されることにより、出力軸１２の回転速度が検出される。出力軸回転数センサ４２の検出信号は、制御装置１００に出力される。出力軸１２の回転数とホイールローダ１の走行速度とは１対１で対応する。制御装置１００は、出力軸１２の回転数に基づいて、ホイールローダ１の走行速度を算出することができる。

［動力伝達装置］
図３は、本実施形態に係る動力伝達装置１０の一例を模式的に示す図である。動力伝達装置１０は、入力軸１１に入力された動力を、クラッチ機構３０を介して出力軸１２に伝達する。

動力伝達装置１０は、遊星歯車機構１５、遊星歯車機構１６、及び遊星歯車機構１７を含み、入力軸１１に入力された動力の一部を、クラッチ機構３０を介して出力軸１２に伝達する機械伝達機構１０Ａと、第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２を含み、入力軸１１に入力された動力の一部を、機械伝達機構１０Ａの一部及びクラッチ機構３０を介して出力軸１２に伝達する油圧伝達機構１０Ｂとを備える。

入力軸１１は、パワーテイクオフ７を介してエンジン６に連結される。エンジン６で発生した動力は、パワーテイクオフ７を介して入力軸１１に伝達される。入力軸１１は、エンジン６から伝達された動力に基づいて回転する。入力軸１１に入力ギヤ１４が固定される。

遊星歯車機構１５は、サンギヤ１５Ｓと、サンギヤ１５Ｓの周囲に配置される複数の遊星ギヤ１５Ｐと、複数の遊星ギヤ１５Ｐを回転可能に支持するキャリア１５Ｃとを有する。複数の遊星ギヤ１５Ｐは、サンギヤ１５Ｓ及びリングギヤ１８のそれぞれと噛み合う。遊星ギヤ１５Ｐは、サンギヤ１５Ｓの周囲を公転することができる。複数の遊星ギヤ１５Ｐの周囲にリングギヤ１８が配置される。サンギヤ１５Ｓは、伝達軸１９を介して第１油圧ポンプモータＰ１に連結される。キャリア１５Ｃの外周にキャリアギヤ２０が設けられる。入力ギヤ１４は、キャリアギヤ２０と噛み合う。

遊星歯車機構１６は、サンギヤ１６Ｓと、サンギヤ１６Ｓの周囲に配置される複数の遊星ギヤ１６Ｐと、複数の遊星ギヤ１６Ｐを回転可能に支持するキャリア１６Ｃとを有する。複数の遊星ギヤ１６Ｐは、サンギヤ１６Ｓ及びリングギヤ１８のそれぞれと噛み合う。遊星ギヤ１６Ｐは、サンギヤ１６Ｓの周囲を公転することができる。複数の遊星ギヤ１６Ｐの周囲にリングギヤ１８が配置される。サンギヤ１６Ｓは、スリーブ１５Ｒを介して遊星ギヤ１５Ｐに連結される。スリーブ１５Ｒは、伝達軸１９の周囲に配置される。

遊星歯車機構１７は、サンギヤ１７Ｓと、サンギヤ１７Ｓの周囲に配置される複数の遊星ギヤ１７Ｐと、遊星ギヤ１７Ｐの周囲に配置されるリングギヤ１７Ｒとを有する。複数の遊星ギヤ１７Ｐは、サンギヤ１７Ｓ及びリングギヤ１７Ｒのそれぞれと噛み合う。遊星ギヤ１７Ｐと遊星ギヤ１６Ｐとは、キャリア１６Ｃを介して連結される。遊星ギヤ１６Ｐが公転することにより、遊星ギヤ１７Ｐが公転する。

本実施形態において、遊星歯車機構１５のサンギヤ１５Ｓの回転軸と、遊星歯車機構１６のサンギヤ１６Ｓの回転軸と、遊星歯車機構１７のサンギヤ１７Ｓの回転軸と、伝達軸１９の回転軸とは、一致する。

油圧伝達機構１０Ｂは、第２油圧ポンプモータＰ２に連結される伝達軸２２を有する。伝達軸２２にギヤ２３が固定される。ギヤ２３は、リングギヤ１８の外周に設けられた外周ギヤ２４と噛み合う。

［クラッチ機構］
クラッチ機構３０は、低速ギヤ３１と、中速ギヤ３２と、高速ギヤ３３と、前進低速クラッチＦＬと、前進中速クラッチＦＭと、前進高速クラッチＦＨとを含む。低速ギヤ３１の回転軸と、中速ギヤ３２の回転軸と、高速ギヤ３３の回転軸と、伝達軸１９の回転軸とは、一致する。

低速ギヤ３１は、伝達軸１９に連結される。低速ギヤ３１は、伝達軸１９と一緒に回転可能である。低速ギヤ３１は、前進低速クラッチＦＬを介して、出力軸１２に接続される。

中速ギヤ３２は、サンギヤ１７Ｓに連結される。中速ギヤ３２は、サンギヤ１７Ｓと一体的に形成されている。なお、中速ギヤ３２は、サンギヤ１７Ｓと別体でもよい。中速ギヤ３２は、サンギヤ１７Ｓと一緒に回転可能である。中速ギヤ３２は、前進中速クラッチＦＭを介して出力軸１２に接続される。

高速ギヤ３３は、前進高速クラッチＦＨを介して、伝達軸１９に接続される。前進高速クラッチＦＨが係合状態で、高速ギヤ３３は、伝達軸１９と一緒に回転可能である。高速ギヤ３３は、出力軸１２に接続される。

前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、及び前進高速クラッチＦＬは、例えば油圧式のクラッチである。前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、及び前進高速クラッチＦＬは、制御装置１００により制御される。

前進低速クラッチＦＬは、出力軸１２と伝達軸１９との連結と開放とを切り換える。前進低速クラッチＦＬが係合状態で、伝達軸１９の回転が、低速ギヤ３１を介して、出力軸１２に伝達される。

前進中速クラッチＦＭは、出力軸１２とサンギヤ１７Ｓとの連結と開放とを切り換える。前進中速クラッチＦＭが係合状態で、サンギヤ１７Ｓの回転が、中速ギヤ３２を介して、出力軸１２に伝達される。

前進高速クラッチＦＨは、出力軸１２と伝達軸１９との連結と開放とを切り換える。前進高速クラッチＦＨが係合状態で、伝達軸１９の回転が、出力軸１２に伝達される。

なお、図３では、前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、及び前進高速クラッチＦＨと出力軸１２との間の構成の一部が省略されている。前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、及び前進高速クラッチＦＨの少なくとも一つと出力軸１２との間に、別のクラッチ又はギヤが配置されてもよい。例えば、前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、及び前進高速クラッチＦＨの少なくとも一つと出力軸１２との間に、前進ギヤと後進ギヤとが配置されてもよい。本実施形態においては、後進低速クラッチＲＬ及び後進中速クラッチＲＭが設けられる。

以下の説明において、前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、前進高速クラッチＦＨ、後進低速クラッチＲＬ、及び後進中速クラッチＲＭを適宜、クラッチ、と総称する。クラッチは、入力側要素と出力側要素とを有する。入力側要素と出力側要素とは、接続可能及び分離可能である。入力側要素とは、入力側要素と出力側要素とが分離されても、入力軸１１の回転により、入力軸１１に同期して回転する要素をいう。出力側要素とは、出力側要素と入力側要素とが分離されても、出力軸１２の回転により、出力軸１２に同期して回転する要素をいう。入力側要素と出力側要素とが分離している状態において、出力軸１２が回転しても、入力側要素は、出力軸１２の回転の影響を受けない。出力側要素と入力側要素とが分離している状態において、入力軸１１が回転しても、出力側要素は、入力軸１１の回転の影響を受けない。一般に、クラッチは、ディスクとプレートとを有する。ディスク及びプレートの一方が入力側要素として機能し、ディスク及びプレートの他方が出力側要素として機能する。

クラッチが係合されることにより、クラッチの入力側要素と出力側要素とが接続される。クラッチが開放されることにより、クラッチの入力側要素と出力側要素とが分離される。

クラッチ機構３０は、動力の伝達経路を複数のモードに切り換える。本実施形態において、モードは、前進低速モード、前進中速モード、前進高速モード、後進低速モード、及び後進中速モードを含む。前進低速モードは、前進するホイールローダ１の速度比が低速度であるモードである。前進中速モードは、前進するホイールローダ１の速度比が中速度であるモードである。前進高速モードは、前進するホイールローダ１の速度比が高速度であるモードである。後進低速モードは、後進するホイールローダ１の速度比が低速度であるモードである。後進中速モードは、後進するホイールローダ１の速度比が中速度であるモードである。

［モードの切換］
図４は、本実施形態に係るモードとクラッチ機構３０の状態と第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２のそれぞれの状態との関係を模式的に示す図である。

前進低速クラッチＦＬは、前進低速モードにおいて係合される。前進低速クラッチＦＬの入力側要素は、低速ギヤ３１に連結される。前進低速クラッチＦＬの出力側要素は、不図示のギヤ又は他のクラッチを介して出力軸１２に連結される。前進低速クラッチＦＬは、低速ギヤ３１と出力軸１２との接続と分離とを切り換える。

前進中速クラッチＦＭは、前進中速モードにおいて係合される。前進中速クラッチＦＭの入力側要素は、中速ギヤ３２に連結される。前進中速クラッチＦＭの出力側要素は、不図示のギヤ又は他のクラッチを介して出力軸１２に連結される。前進中速クラッチＦＭは、中速ギヤ３２と出力軸１２との接続と分離とを切り換える。

前進高速クラッチＦＨは、前進高速モードにおいて係合される。前進高速クラッチＦＨの入力側要素は、高速ギヤ３３に連結される。前進高速クラッチＦＨの出力側要素は、不図示のギヤ又は他のクラッチを介して出力軸１２に連結される。前進高速クラッチＦＨは、高速ギヤ３３と出力軸１２との接続と分離とを切り換える。

また、不図示の後進低速クラッチＲＬが、後進低速モードにおいて係合され、不図示の後進中速クラッチＲＭが、後進中速モードにおいて係合される。

図４に示すように、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２のそれぞれが、速度比に基づいて調整される。速度比とは、入力軸１１の回転数と出力軸１２の回転数との比をいう。すなわち、［速度比］＝［出力軸１２の回転数］／［入力軸１１の回転数］の関係が成立する。入力軸１１の回転数が一定である場合、速度比は、ホイールローダ１の走行速度に相当する。

前進低速モードにおける動力の伝達経路について説明する。前進低速モードにおいては、前進低速クラッチＦＬが係合され、他のクラッチが開放される。

エンジン６から入力軸１１に動力が入力されると、入力ギヤ１４が回転し、キャリア１５Ｃが回転する。キャリア１５Ｃの回転により、遊星ギヤ１５Ｐが公転し、サンギヤ１５Ｓが回転する。サンギヤ１５Ｓの回転により、伝達軸１９が回転する。伝達軸１９の回転により、低速ギヤ３１が回転する。前進低速クラッチＦＬが係合しているため、低速ギヤ３１の回転により、出力軸１２が回転する。

次に、前進中速モードにおける動力の伝達経路について説明する。前進中速モードにおいては、前進中速クラッチＦＭが係合され、他のクラッチが開放される。

エンジン６から入力軸１１に動力が入力されると、入力ギヤ１４が回転し、キャリア１５Ｃが回転する。キャリア１５Ｃの回転により、遊星ギヤ１５Ｐが公転し、キャリア１６Ｃを介して遊星ギヤ１５Ｐに接続されている遊星ギヤ１６Ｐが公転する。遊星ギヤ１６Ｐの公転により、中速ギヤ３２が回転する。前進中速クラッチＦＭが係合しているため、中速ギヤ３２の回転により、出力軸１２が回転する。

次に、前進高速モードにおける動力の伝達経路について説明する。前進高速モードにおいては、前進高速クラッチＦＨが係合され、他のクラッチが開放される。

エンジン６から入力軸１１に動力が入力されると、入力ギヤ１４が回転し、キャリア１５Ｃが回転する。キャリア１５Ｃの回転により、遊星ギヤ１５Ｐが公転し、サンギヤ１５Ｓが回転する。サンギヤ１５Ｓの回転により、伝達軸１９が回転する。伝達軸１９の回転により、高速ギヤ３３が回転する。高速クラッチＦＭが係合しているため、高速ギヤ３３の回転により、出力軸１２が係合する。

以上、前進低速モード、前進中速モード、及び前進高速モードにおける動力の伝達経路について説明した。後進低速モード及び後進中速モードにおける動力の伝達経路についての説明は省略する。

係合させるクラッチの切り換えは、予め定められている切換速度比Ｃｖにおいて実施される。図４に示すように、切換速度比Ｃｖは、基準切換速度比Ｃｖ０と、第１切換速度比Ｃｖ１と、第２切換速度比Ｃｖ２と、第３切換速度比Ｃｖ３とを含む。基準切換速度比Ｃｖ０の値は、ゼロである。なお、基準切換速度比Ｃｖ０は、ゼロに近似する値でもよい。第１切換速度比Ｃｖ１は、ホイールローダ１が前進時の速度比であり、基準切換速度比Ｃｖ０よりも高い値である。第２切換速度比Ｃｖ２は、ホイールローダ１が前進時の速度比であり、第１切換速度比Ｃｖ１よりも高い値である。第３切換速度比Ｃｖ３は、ホイールローダ１が後進時の速度比であり、基準切換速度比Ｃｖ０よりも低い値である。

基準切換速度比Ｃｖ０と第１切換速度比Ｃｖ１との間の速度比において係合されるクラッチは、前進低速クラッチＦＬである。第１切換速度比Ｃｖ１と第２切換速度比Ｃｖ２との間の速度比において係合されるクラッチは、前進中速クラッチＦＭである。第２切換速度比Ｃｖ２よりも高い速度比において係合されるクラッチは、前進高速クラッチＦＨである。基準切換速度比Ｃｖ０と第３切換速度比Ｃｖ３との間の速度比において係合されるクラッチは、後進低速クラッチＲＬである。第３切換速度比Ｃｖ３よりも低い速度比において係合されるクラッチは、後進中速クラッチＲＭである。

第１切換速度比Ｃｖ１において、係合されるクラッチは、前進低速クラッチＦＬと前進中速クラッチＦＭとの一方から他方に切り換えられる。第２切換速度比Ｃｖ２において、係合されるクラッチは、前進中速クラッチＦＭと前進高速クラッチＦＨとの一方から他方に切り換えられる。第３切換速度比Ｃｖ３において、係合されるクラッチは、後進低速クラッチＲＬと後進中速クラッチＲＭとの一方から他方に切り換えられる。基準切換速度比Ｃｖ０において、係合されるクラッチは、前進低速クラッチＦＬと後進低速クラッチＲＬとの一方から他方に切り換えられる。

［制御装置］
図５は、本実施形態に係る制御装置１００の一例を示す機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置１００は、アクセル・ブレーキ操作装置５１及び前後進操作装置５２を含む操作装置５０に接続される。制御装置１００は、入力軸回転数センサ４１及び出力軸回転数センサ４２のそれぞれに接続される。制御装置１００は、第１容量調整装置Ｑ１を含む第１油圧ポンプモータＰ１及び第２容量調整装置Ｑ２を含む第２油圧ポンプモータＰ２のそれぞれに接続される。制御装置１００は、前進低速クラッチＦＬ、前進中速クラッチＦＭ、前進高速クラッチＦＨ、後進低速クラッチＲＬ、及び後進中速クラッチＲＭを含むクラッチ機構３０に接続される。

制御装置１００は、コンピュータシステムを含む。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサを含む演算処理装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）のようなメモリを含む記憶装置と、入出力インターフェースとを有する。

制御装置１００は、操作信号取得部１０１と、検出信号取得部１０２と、目標出力軸トルク決定部１０３と、エンジン加減速トルク決定部１０４と、出力軸回転数予測部１０５と、入力軸回転数予測部１０６と、速度比算出部１０７と、動力制御部１０８と、クラッチ制御部１０９と、記憶部１１０と、タイマー部１１１と、トルク低減指令部１１２とを有する。

操作信号取得部１０１は、操作装置５０の操作により生成された操作信号を取得する。

運転者によりアクセル・ブレーキ操作装置５１が操作された場合、アクセル・ブレーキ操作装置５１は、走行装置４を駆動させるための操作信号及び走行装置４を制動させるための操作信号の少なくとも一方を生成する。操作信号取得部１０１は、運転者によりアクセル・ブレーキ操作装置５１が操作された場合、走行装置４を駆動させるための操作信号及び走行装置４を制動させるための操作信号の少なくとも一方を取得する。

運転者により前後進操作装置５２が操作された場合、前後進操作装置５２は、走行装置４を前進状態に変更するための操作信号、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号、及び走行装置４を後進状態に変更するための操作信号の少なくとも一つを出力する。運転者により前後進操作装置５２が操作された場合、前後進操作装置５２は、走行装置４を前進状態に変更するための操作信号、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号、及び走行装置４を後進状態に変更するための操作信号の少なくとも一つを取得する。

上述のように、前後進操作装置５２は、前後進操作部材を含む。走行装置４の前進状態と後進状態とを変更する場合、前後進操作部材は、Ｎ位置を経由して、Ｆ位置及びＲ位置の一方から他方に移動される。前後進操作部材がＮ位置からＦ位置に移動した場合、前後進操作装置５２は、走行装置４を前進状態に変更するための操作信号を出力する。前後進操作部材がＮ位置からＲ位置に移動した場合、前後進操作装置５２は、走行装置４を後進状態に変更するための操作信号を出力する。前後進操作部材がＦ位置及びＲ位置の一方からＮ位置に移動した場合、前後進操作装置５２は、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号を出力する。

検出信号取得部１０２は、入力軸回転数センサ４１の検出信号及び出力軸回転数センサ４２の検出信号を取得する。入力軸回転数センサ４１の検出信号は、入力軸１１の回転数を示す。出力軸回転数センサ４２の検出信号は、出力軸１２の回転数を示す。

目標出力軸トルク決定部１０３は、ホイールローダ１の走行速度とアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号とに基づいて、出力軸１２の目標トルクを示す目標出力軸トルクを算出する。目標出力軸トルク決定部１０３は、検出信号取得部１０２により取得された出力軸回転数センサ４２の検出信号に基づいて、ホイールローダ１の走行速度を算出する。目標出力軸トルク決定部１０３は、操作信号取得部１０１からアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号を取得する。目標出力軸トルク決定部１０３は、検出信号取得部１０２により取得された出力軸回転数センサ４２の検出信号から算出されたホイールローダ１の走行速度と、操作信号取得部１０１により取得されたアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号とに基づいて、目標出力軸トルクを決定する。例えば、ホイールローダ１が前進している場合において、走行装置４を駆動させるための操作信号が取得された場合、目標出力軸トルクは大きくなる。走行装置４を制動させるための操作信号が取得された場合、目標出力軸トルクは小さくなる。ホイールローダ１の走行速度が低い場合、目標出力軸トルクは大きくなる。ホイールローダ１の走行速度が高い場合、目標出力軸トルクは小さくなる。

エンジン加減速トルク決定部１０４は、ホイールローダ１の走行速度とアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号とに基づいて、エンジン６の目標トルクを示すエンジン加減速トルクを算出する。エンジン加減速トルクは、入力軸１１の目標トルクを示す目標入力軸トルクに相当する。エンジン加減速トルク決定部１０４は、検出信号取得部１０２により取得された出力軸回転数センサ４２の検出信号に基づいて、ホイールローダ１の走行速度を算出する。エンジン加減速トルク決定部１０４は、操作信号取得部１０１からアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号を取得する。エンジン加減速トルク決定部１０４は、検出信号取得部１０２により取得された出力軸回転数センサ４２の検出信号から算出されたホイールローダ１の走行速度と、操作信号取得部１０１により取得されたアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号とに基づいて、エンジン加減速トルクを決定する。例えば、走行装置４を駆動させるための操作信号が取得された場合、エンジン加減速トルクは大きくなる。走行装置４を制動させるための操作信号が取得された場合、エンジン加減速トルクは小さくなる。

出力軸回転数予測部１０５は、目標出力軸トルクと出力軸回転数センサ４２の検出信号とに基づいて、現時点から所定時間後の予測時点における出力軸１２の回転数の予測値を示す推定出力軸回転数を算出する。なお、出力軸回転数予測部１０５は、何らかの方法により推定した出力軸負荷トルクを用いて出力軸の回転数の予測値を推定してもよい。現時点は、目標出力軸トルクが算出された時点及び検出信号取得部１０２により出力軸回転数センサ４２の検出信号が取得された時点を含む。

入力軸回転数予測部１０６は、エンジン加減速トルクと入力軸回転数センサ４１の検出信号とに基づいて、現時点から所定時間後の予測時点における入力軸１１の回転数の予測値を示す推定入力軸回転数を算出する。現時点は、エンジン加減速トルクが算出された時点及び検出信号取得部１０２により入力軸回転数センサ４１の検出信号が取得された時点を含む。

速度比算出部１０７は、推定出力軸回転数と推定入力軸回転数とに基づいて、現時点から所定時間後の予測時点における速度比の目標値を示す目標速度比を算出する。

動力制御部１０８は、動力伝達装置１０を制御する制御指令を出力する。本実施形態において、動力制御部１０８は、第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の少なくとも一方を制御する制御指令を出力する。動力制御部１０８から出力される制御指令は、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の少なくとも一方を変更する容量指令を含む。動力制御部１０８は、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１を変更するための容量指令を第１容量調整装置Ｑ１に出力することができる。動力制御部１０８は、第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２を変更するための容量指令を第２容量調整装置Ｑ２に出力することができる。

クラッチ制御部１０９は、クラッチ機構３０を制御する制御指令を出力する。クラッチ制御部１０９から出力される制御指令は、クラッチ機構３０の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令と、係合しているクラッチを開放させる開放指令とを含む。

記憶部１１０は、第１油圧ポンプモータＰ１、第２油圧ポンプモータＰ２、及びクラッチ機構３０の少なくとも一つの制御に使用されるデータを記憶する。本実施形態において、記憶部１１０は、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２と速度比との関係を示す相関データを記憶する。

動力制御部１０８は、速度比算出部１０７により算出された目標速度比と、記憶部１１０に記憶されている相関データとに基づいて、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の少なくとも一方を変更する容量指令を出力する。

クラッチ制御部１０９は、速度比算出部１０７により算出された目標速度比に基づいて、クラッチ機構３０の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令を出力する。また、クラッチ制御部１０９は、入力軸回転数センサ４１の検出信号と出力軸回転数センサ４２の検出信号とに基づいて、実際の速度比を示す実速度比を算出し、実速度比に基づいて、クラッチ機構３０の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令を出力する。

タイマー部１１１は、クラッチ機構３０の複数のクラッチのうち第１クラッチが係合している状態で、前後進操作装置５２の操作により生成され、前後進操作装置５２を前進状態又は後進状態から中立状態に変更するための操作信号が操作信号取得部１０１により取得された時点ｔ０からの経過時間を計測する。すなわち、タイマー部１１１は、前後進操作部材がＦ位置及びＲ位置の一方からＮ位置に移動した時点ｔ０からの経過時間を計測する。

トルク低減指令部１１２は、時点ｔ０から規定時間の経過前において、第１クラッチが係合している状態で、出力軸１２のトルクを低減させるトルク低減指令を出力する。本実施形態において、トルク低減指令部１１２は、トルク低減指令を目標出力軸トルク決定部１０３に出力する。目標出力軸トルク決定部１０３は、トルク低減指令が出力された場合、目標出力軸トルクをゼロに決定する。

クラッチ制御部１０９は、時点ｔ０から規定時間の経過後において、第１クラッチを開放させる開放指令を出力する。

動力制御部１０８は、第１クラッチが開放された状態で、次に係合させる第２クラッチの入力側要素の回転数が第２クラッチの出力側要素の回転数に一致するように、第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の少なくとも一方を制御する制御指令を出力する。

次に係合させる第２のクラッチは、速度比に基づいて決定される。クラッチ制御部１０９は、入力軸１１の回転数と出力軸１２の回転数との比を示す速度比に基づいて、次に係合させる第２クラッチを決定する。

クラッチ制御部１０９は、入力軸回転数センサ４１の検出信号と出力軸回転数センサ４２の検出信号とから算出される実速度比に基づいて、次に係合させる第２クラッチを決定する。

第２クラッチが決定された後、動力制御部１０８は、実速度比と記憶部１１０に記憶されている相関データとに基づいて、次に係合させる第２クラッチの入力側要素の回転数が出力側要素の回転数に一致するように、制御指令を出力する。本実施形態において、動力制御部１０８は、実速度比と記憶部１１０に記憶されている相関データとに基づいて、次に係合させる第２クラッチの入力側要素の回転数が出力側要素の回転数に一致するように、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の少なくとも一方を変更する容量指令を出力する。

速度比に基づいて、第１油圧ポンプモータＰ１と第２油圧ポンプモータＰ２との油圧ポンプとしての機能と油圧モータとしての機能とが切り換えられる。動力制御部１０８は、第２クラッチが係合される速度比において油圧モータとして機能する第１油圧ポンプモータＰ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の少なくとも一方の容量（Ｐｃ１、Ｐｃ２）が変更されるように、容量指令を出力する。

クラッチ制御部１０９は、次に係合させる第２クラッチが決定され、前後進操作装置５２の中立状態が解除され、第２クラッチの入力側要素の回転数が出力側要素の回転数に一致したときに、第２クラッチを係合させるクラッチ指令を出力する。なお、クラッチ制御部１０９は、第２クラッチの入力側要素の回転数と出力側要素の回転数との差が予め定められている許容値以下になった後に、第２クラッチを係合させるクラッチ指令を出力してもよい。

［相関データ］
図６は、本実施形態に係る相関データの一例を模式的に示す図である。図６に示すように、相関データは、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２と速度比との関係を示す。図６において、横軸は速度比を示し、縦軸は容量［ｃｃ／ｒｅｖ］を示す。なお、図６は、ホイールローダ１が前進時における相関データを示す。

図６に示すように、本実施形態において、相関データは、第１速度比Ｃａと第１速度比Ｃａよりも高い第２速度比Ｃｂとの間の所定速度比範囲ＣＭにおいて、速度比の変化に伴って第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の両方が変化するように設定される。第１速度比Ｃａは、基準切換速度比Ｃｖ０よりも高い値である。第２速度比Ｃｂは、第１速度比Ｃａよりも高い値である。

相関データは、所定速度比範囲ＣＭにおいて、速度比の変化に伴って、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の一方が増加するときに、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の他方が減少するように設定される。

所定速度比範囲ＣＭは、係合するクラッチが切り換えられる切換速度比Ｃｖを含む。上述のように、切換速度比Ｃｖは、第１切換速度比Ｃｖ１と、第１切換速度比Ｃｖ１よりも高い第２切換速度比Ｃｖ２と、第１切換速度比Ｃｖ１よりも低い基準切換速度比Ｃｖ０とを含む。また、図４を参照して説明したように、切換速度比Ｃｖは、基準切換速度比Ｃｖ０よりも低い第３切換速度比Ｃｖ３を含む。

本実施形態において、所定速度比範囲ＣＭは、第１切換速度比Ｃｖ１及び第２切換速度比Ｃｖ２を含む。

相関データは、切換速度比Ｃｖから速度比が高くなるほど容量が増加又は減少し、切換速度比Ｃｖから速度比が低くなるほど容量が増加又は減少するように設定される。すなわち、相関データにおいて、容量の変曲点が切換速度比Ｃｖに設定される。

例えば、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１は、第１切換速度比Ｃｖ１から速度比が高くなるほど増加し、第１切換速度比Ｃｖ１から速度比が低くなるほど増加し、第２切換速度比Ｃｖ２から速度比が高くなるほど減少し、第２切換速度比Ｃｖ２から速度比が低くなるほど減少する。第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２は、第１切換速度比Ｃｖ１から速度比が高くなるほど減少し、第１切換速度比Ｃｖ１から速度比が低くなるほど減少し、第２切換速度比Ｃｖ２から速度比が高くなるほど増加し、第２切換速度比Ｃｖ２から速度比が低くなるほど増加する。

相関データは、第１切換速度比Ｃｖ１と第２切換速度比Ｃｖ２との間の速度比において第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の一方が増加するときに、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の他方が減少するように設定される。

上述のように、切換速度比Ｃｖにおいて、第１油圧ポンプモータＰ１と第２油圧ポンプモータＰ２との油圧ポンプとしての機能と油圧モータとしての機能とが切り換えられる。本実施形態において、例えばエンジン６からの動力によりホイールローダ１が加速する場合、第１切換速度比Ｃｖ１と第２切換速度比Ｃｖ２との間の速度比において、第１油圧ポンプモータＰ１は油圧ポンプとして機能し、第２油圧ポンプモータＰ２は油圧モータとして機能する。なお、油圧ポンプとしての機能及び油圧モータとしての機能は、速度比だけでなく、出力軸１２に伝達するトルクが加速側か減速側かによっても切り換えられる。相関データは、第１切換速度比Ｃｖ１と第２切換速度比Ｃｖ２との間の速度比において第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１が増加するときに、第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２が減少するように設定される。

所定速度比範囲ＣＭにおいて、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１は、第１油圧ポンプモータＰ１の最大容量Ｐｃ１ｍ以下である。第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２は、第２油圧ポンプモータＰ２の最大容量Ｐｃ２ｍ以下である。

相関データにおいて、切換速度比Ｃｖにおける第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１は、第１油圧ポンプモータＰ１の最大容量Ｐｃ１ｍ以下であり、切換速度比Ｃｖにおける第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２は、第２油圧ポンプモータＰ２の最大容量Ｐｃ２ｍ以下である。

最大容量Ｐｃ１ｍは、第１油圧ポンプモータＰ１の斜軸を最大角度まで駆動したときの第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１であり、第１油圧ポンプモータＰ１の諸元に基づいて一義的に決定される値である。最大容量Ｐｃ２ｍは、第２油圧ポンプモータＰ２の斜軸を最大角度まで駆動したときの第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２であり、第２油圧ポンプモータＰ２の諸元に基づいて一義的に決定される値である。

［制御方法］
次に、本実施形態に係る作業車両１の制御方法について説明する。図７は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法の一例を示すフローチャートである。

操作信号取得部１０１は、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号を取得したか否かを判定する（ステップＳ１）。

例えば、ホイールローダ１を後進状態から前進状態に変更する場合、又はホイールローダ１を前進状態から後進状態に変更する場合、運転者は前後進操作装置５２の前後進操作部材を操作する。前後進操作部材がＲ位置からＮ位置を経由してＦ位置に移動した場合、又は前後進操作部材がＦ位置からＮ位置を経由してＲ位置に移動した場合、前後進操作部材がＮ位置にある間、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号が前後進操作装置５２から出力される。

ステップＳ１において、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号を取得していないと判定された場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、目標出力軸トルク決定部１０３は、ホイールローダ１の走行速度とアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号とに基づいて、出力軸１２の目標トルクを算出し、算出した目標トルクを目標出力軸トルクとして決定する（ステップＳ２）。

エンジン加減速トルク決定部１０４は、ホイールローダ１の走行速度とアクセル・ブレーキ操作装置５１の操作信号とに基づいて、エンジン６の目標トルクを算出し、算出した目標トルクをエンジン加減速トルクとして決定する（ステップＳ３）。

出力軸回転数予測部１０５は、ステップＳ２において決定された目標出力軸トルクと出力軸回転数センサ４２の検出信号に基づいて、現時点から所定時間後の予測時点における出力軸１２の回転数の予測値を算出し、算出された予測値を推定出力軸回転数として決定する（ステップＳ４）。

入力軸回転数予測部１０６は、ステップＳ３において決定されたエンジン加減速トルクと入力軸回転数センサ４１の検出信号とに基づいて、現時点から所定時間後の予測時点における入力軸１１の回転数の予測値を算出し、算出された予測値を推定入力軸回転数として決定する（ステップＳ５）。

速度比算出部１０７は、ステップＳ４において決定された推定出力軸回転数とステップＳ５において決定された推定入力軸回転数とに基づいて、現時点から所定時間後の予測時点における速度比の目標値を算出し、算出された目標値を目標速度比として決定する（ステップＳ６）。

クラッチ制御部１０９は、ステップＳ６において決定された目標速度比に基づいて、係合させるクラッチを決定する（ステップＳ７）。

図４を参照して説明したように、係合させるクラッチは、速度比に基づいて予め定められている。クラッチ制御部１０９は、目標速度比に基づいて、係合させるクラッチを決定する。

動力制御部１０８は、ステップＳ６において決定された目標速度比と記憶部１１０に記憶されている相関データとに基づいて、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２を決定する（ステップＳ８）。

クラッチ制御部１０９は、ステップＳ７において決定したクラッチを係合させるクラッチ指令をクラッチ機構３０に出力する（ステップＳ９）。

動力制御部１０８は、ステップＳ８において決定した容量Ｐｃ１又は容量Ｐｃ２になるように、容量Ｐｃ１及び容量Ｐｃ２の少なくとも一方を変更する容量指令を出力する（ステップＳ１０）。

ステップＳ１において、走行装置４を中立状態に変更するための操作信号を取得したと判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、クラッチ制御部１０９は、係合していた第１クラッチを含む、クラッチ機構３０の全てのクラッチに開放指令を出力する（ステップＳ１１）。

クラッチ制御部１０９は、検出信号取得部１０２により取得された入力軸回転数センサ４１の検出信号と出力軸回転数センサ４２の検出信号とに基づいて、実速度比を算出する（ステップＳ１２）。

動力制御部１０８は、ステップＳ１２において算出された実速度比と記憶部１１０に記憶されている相関データとに基づいて、次に係合させるクラッチの入力側要素の回転数が出力側要素の回転数に一致するように、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の少なくとも一方を決定する（ステップＳ１３）。

動力制御部１０８は、ステップＳ１６において決定した容量Ｐｃ１又は容量Ｐｃ２になるように、容量Ｐｃ１及び容量Ｐｃ２の少なくとも一方を変更する容量指令を出力する（ステップＳ１０）。

［コンピュータシステム］
図８は、本実施形態に係るコンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の制御装置１００は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置１００の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、コンピュータプログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

コンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１０００に、油圧ポンプ及び油圧モータの一方として機能する第１油圧ポンプモータＰ１及び油圧ポンプ及び油圧モータの他方として機能する第２油圧ポンプモータＰ２を含む油圧伝達機構１０Ｂを有する動力伝達装置１０及びクラッチ機構３０を介して、エンジン６に連結される入力軸１１に入力された動力を、走行装置４に連結される出力軸１２に伝達することと、入力軸１１の回転数と出力軸１２の回転数との比を示す速度比に基づいて、クラッチ機構３０の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令を出力することと、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２と速度比との関係を示す相関データを記憶することと、速度比と相関データとに基づいて、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の少なくとも一方を変更する容量指令を出力することと、を実行させることができる。相関データは、第１速度比Ｃａと第１速度比Ｃａよりも高い第２速度比Ｃｂとの間の所定速度比範囲ＣＭにおいて、速度比の変化に伴って第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の両方が変化するように設定される。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、速度比と相関データとに基づいて、第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の少なくとも一方が変更される。相関データは、第１速度比Ｃａと第１速度比Ｃａよりも高い第２速度比Ｃｂとの間の所定速度比範囲ＣＭにおいて、速度比の変化に伴って第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の両方が変化するように設定される。所定速度比範囲ＣＭにおいては、速度比の変化に伴って、容量Ｐｃ１及び容量Ｐｃ２の両方が常に変化するように設定されるので、斜板又は斜軸の動き出しのタイムラグ発生頻度を低減することができ、上記タイムラグに起因した官能悪化を抑制することができる。

また、所定速度比範囲ＣＭにおいて、速度比の変化に伴って第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１及び第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２の両方が常に変化するように設定されることで、片側の油圧ポンプモータがある容量のまま変化せず、他方の油圧ポンプモータ容量の変化のみでモータ容量比を変化させようとする場合と比較すると、同じモータ容量比を変化させるために必要となる個々のポンプモータ容量の変化は両方が常に変化するように設定された場合の方が小さくなり、斜板又は斜軸の応答性不足が抑制される。そのため、速度比が適正に制御される。

また、所定速度比範囲ＣＭにおいて、容量Ｐｃ１が最大容量Ｐｃ１ｍよりも小さくなり、容量Ｐｃ２が最大容量Ｐｃ２ｍよりも小さくなるように設定されることにより、第１油圧ポンプモータＰｃ１の応答性の不足及び第２油圧ポンプモータＰｃ２の応答性の不足が効果的に抑制される。

低速度比範囲ＣＬにおいて、エンジン６からの動力により車体が加速する場合には、油圧モータとして機能する第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１が最大容量Ｐｃ１ｍになるように設定される。低速度比範囲ＣＬは、ホイールローダ１が最大牽引力を必要とする範囲である。ホイールローダ１が最大牽引力を必要とする低速度比範囲ＣＬにおいて、油圧モータとして機能する第１油圧ポンプモータＰ１の容量Ｐｃ１が最大容量Ｐｃ１ｍになるように設定されるので、ホイールローダ１は、低速度比範囲ＣＬにおいて、最大牽引力を発生することができる。

高速度比範囲ＣＨにおいて、エンジンからの動力により車体が加速する場合には、油圧ポンプとして機能する第２油圧ポンプモータＰ２の容量Ｐｃ２が最大容量Ｐｃ２ｍになるように設定される。高速度比範囲ＣＨにおいては、車速やエンジン回転数の変動が小さく、油圧ポンプモータに高い応答性が要求される局面が少ない。容量Ｐｃ２が最大容量Ｐｃ２ｍに設定されることにより、動力伝達装置１０はより高い速度比を達成することができ、エンジン回転数を急上昇させなくてもより高い車速まで到達することができる。

［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、動力伝達装置１０が機械伝達機構１０Ａ及び油圧伝達機構１０Ｂの両方を含むＨＭＴであることとした。動力伝達装置１０は油圧伝達機構１０Ｂを含み機械伝達機構１０Ａを含まないＨＳＴでもよい。

なお、上述の実施形態においては、作業車両１がホイールローダであることとした。上述の実施形態で説明した構成要素が適用される作業車両１は、ホイールローダに限定されず、クラッチ機構を有する作業車両１に広く適用可能である。例えば、作業車両１はブルドーザでもよい。

１…ホイールローダ（作業車両）、２…車体フレーム、２Ｆ…前フレーム、２Ｒ…後フレーム、３…作業機、３Ａ…ブーム、３Ｂ…バケット、３Ｃ…リフトシリンダ、３Ｄ…バケットシリンダ、３Ｅ…ベルクランク、４…走行装置、４Ａ…アクスル、４Ｆ…走行輪、４Ｒ…走行輪、４Ｓ…ステアリングシリンダ、５…運転室、６…エンジン、６Ａ…燃料噴射装置、７…パワーテイクオフ、８…作業機ポンプ、９…ステアリングポンプ、１０…動力伝達装置、１０Ａ…機械伝達機構、１０Ｂ…油圧伝達機構、１１…入力軸、１２…出力軸、１３…作動油管、１４…入力ギヤ、１５…遊星歯車機構、１５Ｃ…キャリア、１５Ｐ…遊星ギヤ、１５Ｒ…スリーブ、１５Ｓ…サンギヤ、１６…遊星歯車機構、１６Ｃ…キャリア、１６Ｐ…遊星ギヤ、１６Ｓ…サンギヤ、１７…歯車機構、１７Ｐ…リングギヤ、１７Ｒ…スリーブ、１７Ｓ…サンギヤ、１８…リングギヤ、１９…伝達軸、２０…キャリアギヤ、２２…伝達軸、２３…ギヤ、２４…外周ギヤ、３０…クラッチ機構、３１…低速ギヤ、３２…中速ギヤ、３３…高速ギヤ、４１…入力軸回転数センサ、４２…出力軸回転数センサ、５０…操作装置、５１…アクセル・ブレーキ操作装置、５２…前後進操作装置、１００…制御装置、１０１…操作信号取得部、１０２…検出信号取得部、１０３…目標出力軸トルク決定部、１０４…エンジン加減速トルク決定部、１０５…出力軸回転数予測部、１０６…入力軸回転数予測部、１０７…速度比算出部、１０８…動力制御部、１０９…クラッチ制御部、１１０…記憶部、１１１…タイマー部、１１２…トルク低減指令部、Ｃａ…第１速度比、Ｃｂ…第２速度比、ＣＨ…高速度比範囲、ＣＬ…低速度比範囲、ＣＭ…所定速度比範囲、Ｃｖ…切換速度比、Ｃｖ０…基準切換速度比、Ｃｖ１…第１切換速度比、Ｃｖ２…第２切換速度比、Ｃｖ３…第３切換速度比、ＦＨ…前進高速クラッチ、ＦＬ…前進低速クラッチ、ＦＭ…前進中速クラッチ、Ｐ１…第１油圧ポンプモータ、Ｐ２…第２油圧ポンプモータ、Ｐｃ１…容量、Ｐｃ１ｍ…最大容量、Ｐｃ２…容量、Ｐｃ２ｍ…最大容量、Ｑ１…第１容量調整装置、Ｑ２…第２容量調整装置、ＲＬ…後進低速クラッチ、ＲＭ…後進中速クラッチ。

Claims (9)

1. エンジンに連結される入力軸と、
   走行装置に連結される出力軸と、
   油圧ポンプ及び油圧モータの一方として機能する第１油圧ポンプモータ及び前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの他方として機能する第２油圧ポンプモータを含み、前記入力軸に入力された動力を、クラッチ機構を介して前記出力軸に伝達する油圧伝達機構を有する動力伝達装置と、
   前記走行装置の駆動及び制動のために操作される操作装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記出力軸の回転数と、前記操作装置の操作信号とに基づいて、前記出力軸の回転数の予測値を示す推定出力軸回転数を算出し、
   前記操作装置の操作信号と、前記入力軸の回転数と、前記出力軸の回転数とに基づいて、前記入力軸の回転数の予測値を示す推定入力軸回転数を算出し、
   前記推定出力軸回転数と前記推定入力軸回転数とに基づいて、速度比を算出し、
   前記速度比に基づいて、前記クラッチ機構の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令を出力し、
   前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量と前記速度比との関係を示す相関データを記憶し、
   前記速度比と前記相関データとに基づいて、前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の少なくとも一方を変更する容量指令を出力し、
   前記相関データは、第１速度比と前記第１速度比よりも高い第２速度比との間の所定速度比範囲において、前記速度比の変化に伴って前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の両方が変化するように設定される、
   作業車両。
2. 前記相関データは、前記所定速度比範囲において、前記速度比の変化に伴って、前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の一方が増加するときに、前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の他方が減少するように設定される、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記所定速度比範囲は、係合する前記クラッチが切り換えられる切換速度比を含む、
   請求項１又は請求項２に記載の作業車両。
4. 前記相関データは、前記第１油圧ポンプモータの容量が第１切換速度比から速度比が高くなるほど増加し、前記第１切換速度比から速度比が低くなるほど増加し、前記第１切換速度比よりも高い値である第２切換速度比から速度比が高くなるほど減少し、前記第２切換速度比から速度比が低くなるほど減少するように設定され、前記第２油圧ポンプモータの容量が前記第１切換速度比から速度比が高くなるほど減少し、前記第１切換速度比から速度比が低くなるほど減少し、前記第２切換速度比から速度比が高くなるほど増加し、前記第２切換速度比から速度比が低くなるほど増加するように設定される、
   請求項３に記載の作業車両。
5. 前記相関データにおいて、前記切換速度比における前記第１油圧ポンプモータの容量は、前記第１油圧ポンプモータの最大容量以下であり、前記切換速度比における第２油圧ポンプモータの容量は、前記第２油圧ポンプモータの最大容量以下である、
   請求項３又は請求項４に記載の作業車両。
6. 前記相関データは、前記第１速度比よりも低い低速度比範囲において、車体が加速する場合に前記油圧モータとして機能する油圧ポンプモータの容量が最大容量になるように設定される、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の作業車両。
7. 前記相関データは、前記第２速度比よりも高い高速度比範囲において、車体が加速する場合に前記油圧ポンプとして機能する油圧ポンプモータの容量が最大容量になるように設定される、
   請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の作業車両。
8. 前記動力伝達装置は、
   遊星歯車機構を含み、前記入力軸に入力された動力を、前記クラッチ機構を介して前記出力軸に伝達する機械伝達機構を有する、
   請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の作業車両。
9. 油圧ポンプ及び油圧モータの一方として機能する第１油圧ポンプモータ及び前記油圧ポンプ及び前記油圧モータの他方として機能する第２油圧ポンプモータを含む作業機械において、エンジンに連結される入力軸に入力された動力を、クラッチ機構を介して、走行装置に連結される出力軸に伝達し、
   前記出力軸の回転数と、前記走行装置の駆動及び制動のために操作される操作装置の操作信号とに基づいて、前記出力軸の回転数の予測値を示す推定出力軸回転数を算出し、
   前記操作装置の操作信号と、前記入力軸の回転数と、前記出力軸の回転数とに基づいて、前記入力軸の回転数の予測値を示す推定入力軸回転数を算出し、
   前記推定出力軸回転数と前記推定入力軸回転数とに基づいて、速度比を算出し、
   前記速度比に基づいて、前記クラッチ機構の複数のクラッチのうち規定のクラッチを係合させるクラッチ指令を出力し、
   前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量と前記速度比との関係を示す相関データを記憶し、
   前記速度比と前記相関データとに基づいて、前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の少なくとも一方を変更する容量指令を出力し、
   前記相関データは、第１速度比と前記第１速度比よりも高い第２速度比との間の所定速度比範囲において、前記速度比の変化に伴って前記第１油圧ポンプモータの容量及び前記第２油圧ポンプモータの容量の両方が変化するように設定される、
   作業車両の制御方法。

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