JPWO2007043290A1 - 作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置および方法 - Google Patents

作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置および方法 Download PDF

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Abstract

ダンプアプローチ時など、作業車両がブームを上昇させつつ走行してバケット内の積荷を排出する場所に接近しているときに、アクスルにかかる負荷を軽減し、ブレーキが作動することによって発生する熱量を低減して油温上昇による悪影響を回避するとともに、ブームの上昇速度を低減させないようにして作業車両が行う作業の効率の低下を回避する作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置および方法である。スロットル量検出センサによって、アクセルペダルの操作量が所定のしきい値（操作量７０％）以上であることが検出され、かつブレーキ圧検出センサによって、ブレーキ装置が作動（ブレーキオン）されていることが検出され、かつ車速センサによって車体の速度が所定のしきい値以上になっていることが検出されていることを条件に、トランスミッションコントローラは、エンジンの目標回転数を低減させるためのスロットル修正指令信号を、エンジンコントローラを介してガバナに出力するとともに、スロットル修正指令による油圧ポンプの吐出流量の低減を補填して油圧ポンプの吐出流量を維持するためのブーム上げ時斜板傾転角変更指令を、作業機コントローラを介してポンプ制御弁に出力する。

Description

本発明は、エンジンの動力が走行パワートレインと油圧ポンプとに分配されて、走行パワートレインを介して駆動輪が作動されるとともに、油圧ポンプを介して作業機が作動される作業車両に関し、特にエンジンおよび油圧ポンプを制御する装置および方法に関するものである。
ホイールローダでは、エンジンの動力が走行パワートレインと油圧ポンプとに分配されて、走行パワートレインを介して駆動輪が作動されるとともに、油圧ポンプを介して作業機等が作動される。すなわち、エンジンの出力（トルク）は、トルクコンバータ、トランスミッションなどの走行パワートレイン（動力伝達装置）を介して駆動輪に伝達される。これにより駆動輪が駆動されてホイールローダが走行される。このようにエンジンの馬力の一部は、トルコン吸収馬力として消費される。
また、エンジンの出力は、油圧ポンプに伝達されて、油圧ポンプが駆動される。これにより油圧ポンプから油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）に圧油が供給されて、作業機（ブーム、バケット等）、冷却用ファンなどが作動され、作業等が行われる。このようにエンジンの馬力の一部は、ポンプ吸収馬力として消費される。
ホイールローダが行う作業の一形態に、図１に示すような積込み作業がある。
すなわち、ホイールローダ１００はバケット９０によって地面等の土砂などの積荷を掘削しすくい込み、積荷をすくい込んだ後、バケット９０をチルトエンド姿勢にし（図１（ａ））、その後、ブーム（リフトアーム）８０を上昇させつつ前進走行して（図１（ｂ）、（ｃ））、その後、バケット９０内の積荷をダンプトラック２００の荷台に排出して積み込む（図１（ｄ））。
ここで、ホイールローダ１００が、ブーム８０を上昇させつつ前進走行してダンプトラック２００に近づくダンプアプローチ時には、ダンプトラック２００の場所で停止するためにブレーキが作動される。
ブレーキ装置としては湿式のディスクブレーキ装置が使用され、フロントアクスル、リアアクスルに設けられている。一方フロントアクスル、リアアクスルには、各種ギア等が設けられており、ギア等の摺動面を潤滑するためにアクスル用オイルによって浸されている。
下記特許文献１には、ダンプアプローチ時であることを、ブームの高さ位置を検出することで判定し、ダンプアプローチ時であることが判定された場合に、自動変速装置でシフトダウンを起こさせないように制御することで、シフトダウンによって急ブレーキがかかった状態になることを回避するという発明が記載されている。
特開昭６３−２６５７３０号公報
ダンプアプローチ時には、ブーム８０を上昇させるためにアクセルペダルが大きく踏み込まれる。更にブレーキが作動されると、アクスルには大きな駆動力がかかりアクスルにかかる負荷が大きくなる。ブレーキが作動されると、積荷を搭載した重量の大きな高速の車体が減速される。このためブレーキディスクで多大な摩擦熱が発生してアクスル用オイルに伝熱される。アクスルにかかる負荷が大きく、ブレーキによって発生した熱が加わるため、アクスル用オイルが高温となり、油温上昇により潤滑性等に悪影響を与えるおそれがある。またブレーキ装置で発生した発熱によりブレーキ装置自体に多大な負荷がかかりブレーキ装置の耐久性などの悪影響を与える。
ここでアクスル用オイルをオイルクーラによって冷却するシステムを構築することも考えられるが、かかる冷却システムは高コストを招く。
また、ダンプアプローチ時に車速を低下させて、アクスルにかかる負荷、ブレーキ作動によって発生する熱量を低減させることも考えられるが、車速を低下させることでエンジン回転数が低下し、エンジン回転数低下により油圧ポンプの吐出流量が減り、ブーム８０の上昇速度が遅くなる。このためブーム８０の上昇速度低下により作業効率が損なわれるという問題を招く。
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、ダンプアプローチ時など、作業車両がブームを上昇させつつ走行してバケット内の積荷を排出する場所に接近しているときに、アクスルにかかる負荷を軽減し、ブレーキが作動することによって発生する熱量を低減して油温上昇による悪影響を回避するとともに、ブームの上昇速度を低減させないようにして作業車両が行う作業の効率の低下を回避することを解決課題とするものである。
第１発明は、
エンジンの動力が走行パワートレインと油圧ポンプとに分配されて、走行パワートレインを介して駆動輪が作動されるとともに、油圧ポンプを介して作業機が作動される作業車両に適用され、
操作量に応じて、エンジンの目標回転数を設定するアクセル操作手段と、
指令された目標回転数になるように、エンジンの回転数を調整するエンジン回転数調整手段と、
指令された吐出流量が得られるように油圧ポンプの容量を調整する油圧ポンプ調整手段と、
アクセル操作手段の操作量若しくはエンジン回転数が所定のしきい値以上であることを検出するアクセル量検出手段と、
操作量に応じて、車体の制動力を設定するブレーキ操作手段と、
ブレーキ操作手段によって設定された制動力が得られるように、制動力を発生させるブレーキ手段と、
ブレーキ手段が作動若しくはブレーキ操作手段が操作されていることを検出するブレーキ検出手段と、
車体の速度が所定のしきい値以上になっていることを検出する車速検出手段と、
アクセル量検出手段によって、アクセル操作手段の操作量若しくはエンジン回転数が所定のしきい値以上であることが検出され、かつブレーキ検出手段によって、ブレーキ手段が作動若しくはブレーキ操作手段が操作されていることが検出され、かつ車速検出手段によって車体の速度が所定のしきい値以上になっていることが検出されていることを条件に、エンジンの目標回転数を低減させるための指令をエンジン回転数調整手段に与えるとともに、
当該指令による油圧ポンプの吐出流量の低減を補填して油圧ポンプの吐出流量を維持するための指令を油圧ポンプ調整手段に与える、エンジンおよび油圧ポンプの制御手段と
を備えた作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置であることを特徴とする。
第２発明は、第１発明において、
作業車両は、ホイールローダであり、各しきい値は、ホイールローダが、ブームを上昇させつつ走行してバケット内の積荷を排出する場所に接近しているときに適合した値に設定されること
を特徴とする。
本発明によれば、スロットル量検出センサ１３によって、アクセルペダル１０の操作量Ｓが所定のしきい値（操作量７０％）以上であることが検出され（ステップ３０２）、かつブレーキ圧検出センサ１９によって、ブレーキ装置１６が作動（ブレーキオン）されていることが検出され（ブレーキ圧Ｐbrが０．５ＭＰａ以上；ステップ３０４）、かつ車速センサ２７によって車体１０１の速度Ｖが所定のしきい値（車速Ｖが２ｋｍ/ｈ）以上になっていることが検出されている（ステップ３０３）ことを条件に、トランスミッションコントローラ５０は、エンジン１の目標回転数Ｎrを低減させるためのスロットル修正指令信号（スロットル量Ｓを５％低減させる指令信号）を、エンジンコントローラ６０を介してガバナ１１に出力するとともに、スロットル修正指令による油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの低減（スロットル量Ｓが５％低減されてエンジン回転数Ｎが５％低減されることによる吐出流量Ｑの５％の低減）を補填して油圧ポンプ３の吐出流量Ｑを維持するためのブーム上げ時斜板傾転角変更指令を、作業機コントローラ７０を介してポンプ制御弁１２に出力する（ステップ３０５）。これにより、ダンプアプローチ時など、ホイールローダ１００がブーム８０を上昇させつつ走行してバケット９０内の積荷を排出する場所に接近しているときに、アクスル６にかかる負荷が軽減され、ブレーキ装置１６が作動することによって発生する熱量が低減されて油温上昇による悪影響が回避される。これと共にブーム８０の上昇速度が低減されることなく本来の上昇速度に維持されるためホイールローダ１００が行う作業の効率の低下が回避される。
本発明の第２発明では、上記条件の各しきい値は、ホイールローダ１００が、ブーム８０を上昇させつつ走行してバケット９０内の積荷を排出する場所に接近しているという状況（ダンプアプローチ）に適合した値に設定される。
第３発明、第４発明はそれぞれ、第１発明、第２発明に対応する方法の発明である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図２は、実施形態の作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置の構成を示すブロックであり、ホイールローダの構成を、本発明に係る部分について示している。
同図２に示すように、ホイールローダ１００では、エンジン１の動力が走行パワートレイン４０と油圧ポンプ３とに分配されて、走行パワートレイン４０を介して駆動輪７が作動されるとともに、油圧ポンプ３を介して作業機等が作動される。
ホイールローダ１００のエンジン１の出力軸は、ＰＴＯ軸３０に連結されている。ＰＴＯ軸３０は、トルクコンバータ２に連結されているとともに、油圧ポンプ３に連結されている。トルクコンバータ２には、動力伝達経路４０に沿って並列に、トルクコンバータ２をロックアップするロックアップクラッチ４が設けられている。
エンジン１の出力の一部は、ＰＴＯ軸３０、トルクコンバータ２またはロックアップクラッチ４、トランスミッション２０、減速機（ディファレンシャルギア）５、アクスル（フロントアクスル、リアアクスル）６を介して駆動輪７に伝達される。また、エンジン１の出力の残りは、ＰＴＯ軸３０を介して油圧ポンプ３に伝達される。
図３は、ホイールローダ１００の外観を示している。
ホイールローダ１００の車体１０１の前方には、作業機（ローダ）を構成するブーム（リフトアーム）８０と、バケット９０とが設けられている。ブーム８０は、根元の回動軸８２を回動中心にして、車体１０１に対して上下方向に回動自在に設けられている。バケット９０は、ブーム８０の先端の回動軸８３を回動中心にして、チルト方向Ａ、ダンプ方向Ｂに回動自在に設けられている。ブーム８０には、ブーム用油圧シリンダ８１のロッドが連結されている。バケット９０には、リンク９２Ｌ、９３Ｌを介してバケット用油圧シリンダ９１のロッドが連結されている。ブーム８０の姿勢は、ブーム８０の長手方向Ｃ、つまりブーム８０の根元の回動軸８２と先端の回動軸８３とを結ぶ軸線Ｃによって規定することができる。ダンプアプローチ時には、ブーム８０の長手方向軸線Ｃは、水平線Ｈに対して上向きの姿勢、つまり根元回動軸８２よりも先端回動軸８３が上方に位置される。本明細書では、ブーム８０の長手方向軸線Ｃが水平線Ｈに対してなす角度αを「ブーム角度」と定義する。また、ブーム８０の長手方向軸線Ｃが水平線Ｈに対して上向きの姿勢になる方向（根元回動軸８２よりも先端回動軸８３が上方に位置される方向）を、「ブーム角度α」のプラスの極性にとる。ダンプアプローチ時には、ブーム角度αがプラスの極性（水平以上）となる。
ブーム８０には、ブーム角度αを検出するブーム角度検出センサ８４（図２）が設けられている。ブーム角度検出センサ８４は、ポテンショメータなどの角度センサ、ブーム用油圧シリンダ８１のストローク位置を検出するストロークセンサなどで構成することができる。ブーム角度検出センサ８４の検出信号αは、作業機コントローラ７０に入力される。
バケット用油圧シリンダ９１のロッドが縮退する方向に作動すると、バケット９０がダンプ方向Ｂに回動し、バケット用油圧シリンダ９１のロッドが伸張する方向に作動すると、バケット９０がチルト方向Ａに回動する。
バケット９０がチルト方向Ａに回動すると、バケット９０の開口は上向きになり、バケット９０がダンプ方向Ｂに回動すると、バケット９０の開口は横向きになる。ダンプアプローチ時には、バケット用油圧シリンダ９１がチルトエンド位置、つまりバケット用油圧シリンダ９１のロッドが伸張側のほぼストロークエンド位置若しくはストロークエンド位置に達する。なお、本明細書で、チルトエンド位置とは、バケット用油圧シリンダ９１が完全に伸張しきった位置のみならず、ほぼ伸張した位置に達した場合も含む意味で使用する。
バケット用油圧シリンダ９１には、チルトエンド位置βに達したことを検出するチルトエンド位置検出センサ９２（図２）が設けられている。チルトエンド位置検出センサ９２は、バケット用油圧シリンダ９１に設けられた近接スイッチ、リミットスイッチ、ストローク位置センサなどで構成することができる。チルトエンド位置検出センサ９２の検出信号βは、作業機コントローラ７０に入力される。
ブーム用油圧シリンダ８１には、同ブーム用油圧シリンダ８１のボトム室の圧力であるボトム圧Ｐbmを検出するブームボトム圧検出センサ８５（図２）が設けられている。ダンプアプローチ時は、バケット９０に積荷が積み込まれた状態でブーム８０が上昇しているため、ブームボトム圧Ｐbmは高圧（２０MPa以上）となる。ブームボトム圧検出センサ８５の検出信号Ｐbmは、作業機コントローラ７０に入力される。
油圧ポンプ３が駆動されると、油圧ポンプ３から吐出された圧油がそれぞれ、ブーム用操作弁、バケット用操作弁を介してブーム用油圧シリンダ８１、バケット用油圧シリンダ９１に供給される。このためブーム用油圧シリンダ８１は、油圧ポンプ３の吐出流量に応じた速度で作動される。同様に、バケット用油圧シリンダ９１は、油圧ポンプ３の吐出流量に応じた速度で作動される。
なお、油圧ポンプ３から吐出された圧油は、冷却用ファン、ステアリングなどを作動させるための油圧アクチュエータにも供給されるが、図では、そのための油圧回路の構成を省略している。
トランスミッション２０には、前進速度段に対応する前進クラッチ２５、後進速度段に対応する後進クラッチ２６、各速度段に対応する各速度段クラッチ２１〜２４が設けられている。
各クラッチ２１〜２６に供給若しくは各クラッチ２１〜２６から排出される圧油の油圧（クラッチ圧）を制御することにより、各クラッチ２１〜２６の入力側と出力側の摩擦係合力が制御される。同様にロックアップクラッチ４に供給若しくはロックアップクラッチ４から排出される圧油の油圧（クラッチ圧）を制御することにより、ロックアップクラッチ４の入力側と出力側の摩擦係合力が制御される。トランスミッション２０の各クラッチ２１〜２６およびロックアップクラッチ４は、トランスミッションコントローラ５０によって、係合動作（接続動作）、非係合動作（切断動作）が制御される。
ホイールローダ１００の運転席には、操作位置に応じて、前進走行段（前進クラッチ２５）あるいは後進走行段（後進クラッチ２６）を選択する、操作手段としての前後進選択操作レバー８が設けられている。
前後進選択操作レバー８の操作位置（前進位置「Ｆ」、後進位置「Ｒ」、中立位置「Ｍ」）を示す前後進位置信号は、トランスミッションコントローラ５０に入力される。
また、ホイールローダ１００の運転席には、操作位置に応じて、速度段の変速範囲を選択するシフトレンジレバー９が設けられている。シフトレンジレバー９の操作位置を示すシフトレンジ信号は トランスミッションコントローラ５０に入力される。
ホイールローダ１００の運転席には、踏み込み操作量（スロットル量）Ｓに応じて、エンジン１の目標回転数Ｎrを設定するアクセル操作手段としてのアクセルペダル１０が設けられている。
エンジン１には、指令された目標回転数Ｎrになるように、エンジン１の回転数Ｎを調整するエンジン回転数調整手段としてのガバナ１１が設けられている。エンジンコントローラ６０は、スロットル指令信号をガバナ１１に出力して、スロットル指令信号に応じたエンジン目標回転数Ｎrが得られるようにエンジン１の回転数Ｎを制御する。
油圧ポンプ３には、指令された吐出流量Ｑ（ｌ/ｍｉｎ）が得られるように油圧ポンプ３の容量ｑ（ｃｃ/ｒｅｖ）を調整する油圧ポンプ調整手段としてのポンプ制御弁１２が設けられている。ポンプコントローラを構成する作業機コントローラ７０は、ポンプ斜板指令信号をポンプ制御弁１２に出力して、ポンプ斜板指令信号に応じた斜板傾転角（容量ｑ）が得られるように油圧ポンプ３の斜板傾転角（容量ｑ）を制御する。
アクセルペダル１０の操作量（スロットル量）Ｓは、アクセル量検出手段としてのスロットル量検出センサ１３によって検出される。またエンジン回転数Ｎは、エンジン回転数検出センサ１４によって検出される。スロットル量検出センサ１３の検出信号Ｓおよびエンジン回転数検出センサ１４の検出信号Ｎは、エンジンコントローラ６０に入力される。またスロットル量検出センサ１３の検出信号Ｓはトランスミッションコントローラ５０にも入力される。
ホイールローダ１００の運転席には、踏み込み操作量Ｕに応じて車体１０１の制動力を設定するブレーキ操作手段としてのブレーキペダル１５が設けられている。
アクスル６には、アクスル６（駆動輪７）を制動させることで車体１０１を減速させるブレーキ手段としてのブレーキ装置１６が設けられている。ブレーキ装置１６は、供給される作動油の圧力（ブレーキ圧）に応じてブレーキが作動若しくは解放（作動解除）される油圧式のブレーキ装置である。
ブレーキ用制御弁１７は、ブレーキ作動位置１７Ａ、ブレーキ解放位置１７Ｂを有している。ブレーキ用制御弁１７の弁位置に応じて、ブレーキ装置１６に供給される作動油の圧力（ブレーキ圧Ｐbr）が変化する。ブレーキ用制御弁１７がブレーキ作動位置１７Ａ側が移動されると、ブレーキ装置１６が作動する。また、ブレーキ用制御弁１７がブレーキ解放位置１７Ｂ側に移動されると、ブレーキ装置１６の作動が解除（解放）される。本実施例では、ブレーキ圧Ｐbrが大きくなるほどブレーキ装置１６で発生する制動力が大きくなる構成のブレーキシステムを想定している。
ブレーキペダル１５の踏み込み操作量Ｕは、ブレーキ検出手段としてのブレーキ操作量検出センサ１８によって検出される。またブレーキ装置１６に供給されるブレーキ圧Ｐbrは、ブレーキ圧検出センサ１９によって検出される。ブレーキ操作量検出センサ１８の検出信号Ｕ、ブレーキ圧検出センサ１９の検出信号Ｐbrは、トランスミッションコントローラ５０に入力される。ブレーキ作動（ブレーキオン）時には、通常、ブレーキ圧Ｐbrは、０．５ＭＰa以上になっている。
トランスミッションコントローラ５０は、入力されたブレーキペダル踏み込み操作量Ｕに対応するブレーキ指令信号を生成して、ブレーキ用制御弁１７に対して出力する。これによりブレーキペダル１５の踏み込み操作量Ｕが大きくなるに伴って、ブレーキ用制御弁１７がブレーキ解放位置１７Ｂ側からブレーキ作動位置１７Ａ側に移動するように、ブレーキ用制御弁１７が動作する。このためブレーキペダル１５の踏み込み操作量Ｕが大きくなるほど、ブレーキ装置１６に供給されるブレーキ圧Ｐbrが大きくなり、ブレーキ装置１６で発生する制動力が大きくなる。
トランスミッション２０の出力軸には、トランスミッション出力軸の回転数Ｎtを検出する車速検出手段としての車速センサ２７が設けられている。車速センサ２７の検出信号Ｎtはトランスミッションコントローラ５０に入力される。トランスミッションコントローラ５０では、トランスミッション出力軸回転数Ｎtが車体１０１の速度Ｖに変換される。ダンプアプローチ時には、ホイールローダ１００は、通常、車速Ｖが２ｋｍ/ｈ以上で前進走行する。
トランスミッションコントローラ５０は、入力された前後進位置信号、シフトレンジ信号などに基づいて、トランスミッション２０の前進クラッチ２５、後進クラッチ２６のいずれかを選択して係合させるための前後進クラッチ圧指令信号を出力するとともに、トランスミッション２０の各速度段クラッチ２１〜２４のうちのいずれかの速度段クラッチを選択して係合させるための速度段クラッチ圧指令信号を出力する。
たとえばホイールローダ１００が２速速度段にて後進走行中（後進２速「Ｒ２」）に、後進から前進に切り換えるための前後進位置信号がトランスミッションコントローラ５０に入力されると、トランスミッションコントローラ５０は、前進クラッチ２５を選択するための前後進クラッチ圧指令信号を出力し、所定の油圧変化パターンに従って変速前の後進クラッチ２６のクラッチ圧を低下させるとともに、選択された変速後の前進クラッチ２５のクラッチ圧を上昇させて、後進クラッチ２６を非係合状態にするとともに前進クラッチ２５を係合させる。これによりエンジン１の動力は、トランスミッション２０の選択された変速後の前進クラッチ２５、減速機５、アクスル６を介して駆動輪７に伝達されて、駆動輪７が駆動される。ホイールローダ１００は後進走行から前進走行に切り換えられ、２速速度段にて前進走行される（前進２速「Ｆ２」）。
ホイールローダ１００の運転席には、ロックアップクラッチ４をオン（係合）、オフ（非係合）にするためにロックアップクラッチスイッチ２８が設けられている。
ロックアップクラッチスイッチ２８の操作信号は、トランスミッションコントローラ５０に入力される。ロックアップクラッチスイッチ２８の操作信号の内容がオフである場合には、トランスミッションコントローラ５０は、ロックアップクラッチ４を非係合状態にするためのロックアップクラッチ圧指令信号を出力する。このためロックアップクラッチスイッチ２８がオフされている限りは、エンジン１の動力がトルクコンバータ２、トランスミッション２０、減速機５、アクスル６を介して駆動輪７に伝達されることになる。なお、ロックアップクラッチスイッチ２８がオンされている場合には、トランスミッションコントローラ５０は、車速が所定車速以上になるとロックアップクラッチ４を係合させるためのロックアップクラッチ圧指令信号を出力する。これによりロックアップクラッチスイッチ２８がオンされており車速が所定車速以上になっている場合には、エンジン１の動力がロックアップクラッチ４、トランスミッション２０、減速機５、アクスル６を介して駆動輪７に伝達されることになる。
エンジンコントローラ６０には、後述するようにトランスミッションコントローラ５０からスロットル量Ｓを修正するためのスロットル修正指令信号（スロットル量低減指令信号）が入力される。エンジンコントローラ６０では、アクセルペダル１０の踏み込み操作量に対応するスロットル量Ｓを、スロットル修正指令信号によって修正して、修正されたスロットル量Ｓ′に応じた指令信号をガバナ１１に出力し、スロットル量Ｓ′に応じた目標回転数Ｎrが得られるように、エンジン１を制御する。
エンジン１は、ディーゼルエンジンであり、エンジン出力の制御は、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することで行われる。この調整は、エンジン１の燃料噴射ポンプに付設したガバナ１１を制御することで行われる。ガバナ１１としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、スロットル量Ｓ′に応じた目標回転数Ｎrとなるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナ１１は目標回転数Ｎrと実際のエンジン回転数Ｎとの偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。
図４はエンジン１のトルク線図を示している。図４の横軸は、エンジン回転数Ｎであり、縦軸は、エンジントルクである。
図４において最大トルク線で規定される領域がエンジン１が出し得る性能を示す。ガバナ１１は最大トルク線を超えて排気限界とならないように、またエンジン回転数Ｎがハイアイドル回転数を超えて過回転とならないようにエンジン１を制御する。
ここでエンジンコントローラ６０から、スロットル量Ｓ′を１００％とする指令が出力されている場合には、エンジン１の目標回転数は、定格点に対応する最高目標回転数Ｎmに設定され、ガバナ１１は定格点とハイアイドル点とを結ぶ最高速レギュレーションラインＦem上で調速を行う。
エンジンコントローラ６０から、スロットル量Ｓ′を９５％とする指令が出力されている場合には、エンジン１の目標回転数は、最高目標回転数Ｎmの９５％に相当する回転数Ｎ95に設定され、ガバナ１１は、対応するレギュレーションラインＦe95上で調速を行う。
図５（ａ）、（ｂ）は、トランスミッションコントローラ５０、作業機コントローラ７０で行われる処理の手順を示すフローチャートである。
本実施例では、トランスミッションコントローラ５０は、スロットル量検出センサ１３によって、アクセルペダル１０の操作量Ｓが所定のしきい値（操作量７０％）以上であることが検出され、かつブレーキ圧検出センサ１９によって、ブレーキ装置１６が作動（ブレーキオン）されていることが検出され（ブレーキ圧Ｐbrが０．５ＭＰa以上）、かつ車速センサ２７によって車体１０１の速度Ｖが所定のしきい値（車速Ｖが２ｋｍ/ｈ）以上になっていることが検出されていることを条件に、エンジン１の目標回転数Ｎrを低減させるためのスロットル修正指令信号（スロットル量Ｓを５％低減させる指令信号）を、エンジンコントローラ６０を介してガバナ１１に出力するとともに、スロットル修正指令による油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの低減（スロットル量Ｓが５％低減されてエンジン回転数Ｎが５％低減されることによる吐出流量Ｑの５％の低減）を補填して油圧ポンプ３の吐出流量Ｑを維持するための指令を、作業機コントローラ７０を介してポンプ制御弁１２に出力する。
ステップ３０１〜３１０は、トランスミッションコントローラ５０で行われる処理であり、ステップ３２１〜３２９は、作業機コントローラ７０で行われる処理である。
すなわち、まず、前後進選択操作レバー８の選択操作位置を示す操作信号に基づいて、現在の選択操作位置が、前進「Ｆ」または後進「Ｒ」であるか否かが判断される（ステップ３０１）。
つぎに、スロットル量検出センサ１３の検出信号Ｓに基づいて、アクセルペダル１０の操作量であるスロットル量Ｓが７０％以上（アクセル開度が７０％以上）であるか否かが判断される（ステップ３０２）。
つぎに、車速センサ２７の検出信号Ｎtに基づいて、車速Ｖが２ｋｍ/ｈ以上になっているか否かが判断される（ステップ３０３）。
つぎにブレーキ圧検出センサ１９の検出信号Ｐbrに基づいて、ブレーキ装置１６が作動（ブレーキオン；ブレーキ圧Ｐbrが０．５ＭＰa以上）されているか否かが判断される（ステップ３０４）。
前後進選択操作レバー８の選択操作位置が前進「Ｆ」または後進「Ｒ」であり（ステップ３０１の判断ＹＥＳ）、かつアクセル開度が７０％以上であり（ステップ３０２の判断ＹＥＳ）、かつ車速Ｖが２ｋｍ/ｈ以上になっており（ステップ３０３の判断ＹＥＳ）、かつ、ブレーキが作動（ブレーキオン）している場合には（ステップ３０４の判断ＹＥＳ）、下記のスロットル修正制御、ロックアップクラッチ強制オフ制御、ブーム上げ時斜板傾転角変更制御が実施される。ここで、ステップ３０１の条件に、車体１０１が後進している場合も含まれているのは、ダンプアプローチ時以外の後進走行時にもアクセルペダル１０の踏み込み量が大きく車速が所定車速以上でブレーキがオンしているのであれば、アクスル６にかかる負荷が大きくブレーキ装置１６で発生する熱量が大きいため、これを抑制する必要があるからである。
１）スロットル修正制御
スロットル修正制御は、ブレーキ装置１６で発生する熱量を抑制しアクスル６にかかる負荷を軽減するために行う制御である。トランスミッションコントローラ５０は、スロットル量Ｓを５％低減させて車速Ｖを低下させるためのスロットル修正指令信号を、エンジンコントローラ６０に出力する（ステップ３０５）。エンジンコントローラ６０は、トランスミッションコントローラ５０からスロットル修正指令信号を受け取ると、アクセルペダル１０の踏み込み操作量としてのスロットル量Ｓから５％低下されたスロットル量Ｓ′を、修正スロットル量Ｓ′として生成し、修正されたスロットル量Ｓ′に応じた目標回転数が得られるように、ガバナ１１に対して指令を与えてエンジン１を制御する。これにより、アクセルペダル１０を１００％まで踏み込んでスロットル量Ｓが１００％になったとしても、スロットル量Ｓが修正されて、スロットル量Ｓの９５％に制限されたスロットル量Ｓ′が得られることになる。
この結果、図４に示すように、エンジン１の目標回転数Ｎrは、最高目標回転数Ｎmの９５％の回転数Ｎ95に制限される。このため、アクセルペダル１０を１００％踏み込んでいたとしても、エンジン１の回転数Ｎは、最高回転数Ｎmの９５％に相当する回転数Ｎ95に制限され、これに応じて車速Ｖが低減される。
このためダンプアプローチ時など、ホイールローダ１００がブーム８０を上昇させつつ走行してバケット９０内の積荷を排出する場所に接近しているときに、車速Ｖが低減されてアクスル６にかかる負荷が軽減され、ブレーキ装置１５が作動することによって発生する熱量が低減されて油温上昇による悪影響を回避することができる。
２）ロックアップクラッチ強制オフ制御
ロックアップクラッチ４がオンされている場合には、ロックアップクラッチ４をオフ（非係合状態）にするためのロックアップクラッチ圧指令信号を出力する（ステップ３０５）。これによりエンジン１の動力がトルクコンバータ２、トランスミッション２０、減速機５、アクスル６を介して駆動輪７に伝達されて、駆動輪７にかかる負荷が軽減される。
３）ブーム上げ時斜板傾転角変更制御
ブーム上げ時斜板傾転角変更制御は、スロットル修正制御によって、エンジン回転数Ｎが５％低減されて油圧ポンプ３の吐出流量Ｑが５％低減されることを補填して、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑを維持するために行う制御である。
トランスミッションコントローラ５０は、油圧ポンプ３の斜板回転角を５％上昇させて吐出流量Ｑを維持するためのブーム上げ時斜板傾転角変更指令信号を、作業機コントローラ７０に出力する（ステップ３０５）。
ここで作業機コントローラ７０は、ホイールローダ１００が、図３に姿勢Ｄで示すように、バケット９０に積荷が積み込まれた状態でブーム９０が上昇されているか否かを判断している（ステップ３２１、３２２、３２３）。
すなわち、作業機コントローラ７０では、ブーム角度検出センサ８４の検出信号αに基づいて、ブーム角度αが水平以上であるか否かが判断される（ステップ３２１）。
つぎに、チルトエンド位置検出センサ９２の検出信号βに基づいて、バケット用油圧シリンダ９１がチルトエンド位置βに達しているか否かが判断される（ステップ３２２）。
つぎに、ブームボトム圧検出センサ８５の検出信号Ｐbmに基づいて、ブームボトム圧Ｐbmがしきい値（２０MPa）以上になっているか否かが判断される。このしきい値は、バケット９０に積荷が積み込まれた状態でブーム８０が上昇しているか否かを判断するための値であり、ホイールローダ１００の種類によって異なる（ステップ３２３）。
ブーム角度αが水平以上であって（ステップ３２１の判断ＹＥＳ）、かつバケット用油圧シリンダ９１がチルトエンド位置βに達しており（ステップ３２２の判断ＹＥＳ）、かつブームボトム圧Ｐbmが所定のしきい値（２０MPa）以上になっている場合には（ステップ３２３の判断ＹＥＳ）、バケット９０に積み荷が積み込まれた状態でブーム８０が上昇操作されているときであると判断され、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値を７０％に制限するための斜板傾転角指令が、ポンプ斜板制御弁１２に出力される。これにより油圧ポンプ３の斜板傾転角の上限値は、最大傾転角の７０％に調整され、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値は、最大吐出流量の７０％にカットされる。この制御は、ブーム流量カット制御と呼ばれる。ブーム流量カット制御を行うのは、ブーム上げ操作時には、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値を、最大流量の７０％にカットしたとしても、操作の官能上、問題がないという理由による（ステップ３２４）。
作業機コントローラ７０は、トランスミッションコントローラ５０からブーム上げ時斜板傾転角変更指令を受け取ると（ステップ３２５´）、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値を７０％から、７５％に変更するための斜板傾転角指令を、ポンプ斜板制御弁１２に出力する。これにより油圧ポンプ３の斜板傾転角の上限値は、最大傾転角の７０％から７５％に変更される。このため、スロットル修正制御によりエンジン回転数Ｎが５％低減されたとしても、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値は、ブーム流量カット制御による上限値である最大吐出流量の７０％に維持される（ステップ３２５）。
これによりスロットル修正制御が行われエンジン回転数Ｎが低下したとしても、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑがブーム流量カット制御の本来の上限値である７０％に維持されるため、ブーム８０の上昇速度の低下をきたすことなくブーム８０が所望する速度で上昇することになり、作業効率の低下が回避される。
以上がブーム上げ時斜板傾転角変更制御の内容である。
つぎに、上述したステップ３２４のブーム流量カット制御を解除する条件が成立しているか否かが判断される。
すなわち、作業機コントローラ７０では、ブーム角度検出センサ８４の検出信号αに基づいて、ブーム角度αが水平未満であるか否かが判断される（ステップ３２６）。
つぎに、チルトエンド位置検出センサ９２の検出信号βに基づいて、バケット用油圧シリンダ９１がチルトエンド位置β以外であるか否かが判断される（ステップ３２７）。
つぎに、ブームボトム圧検出センサ８５の検出信号Ｐbmに基づいて、ブームボトム圧Ｐbmがしきい値（２０MPa）未満でであるか否かが判断される（ステップ３２８）。
ここで上述したブーム流量カット制御を解除する条件のすべてが成立しなかった場合には（ステップ３２６、３２７、３２７の判断の全てがＮＯ）、ブーム流量カット制御は解除されることなく、ブーム上げ時斜板傾転角変更制御が維持されるが（ステップ３２５）、ブーム流量カット制御を解除する条件のうちいずれかが成立した場合、つまりブーム角度αが水平未満であるか（ステップ３２６の判断ＹＥＳ）、あるいはバケット用油圧シリンダ９１がチルトエンド位置β以外であるか（ステップ３２７の判断ＹＥＳ）、あるいはブームボトム圧Ｐbmが所定のしきい値（２０MPa）未満である場合には（ステップ３２８の判断ＹＥＳ）、バケット９０に積み荷が積み込まれた状態でブーム８０が上昇操作されているときではないと判断され、ブーム流量カット制御から通常の流量制御に移行されて、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値を１００％にするための斜板傾転角指令が、ポンプ斜板制御弁１２に出力される。これにより油圧ポンプ３の斜板傾転角の上限値は、最大傾転角に調整され、油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの上限値は最大吐出流量（１００％）になる（ステップ３２９）。なお、ブーム流量カット制御の成立条件のいずれかが成立しなかった場合（ステップ３２１、３２２、３２３の判断のうち少なくともいずれかがＮＯ）には、ブーム流量カット制御は行なわれず通常の流量制御が維持される。
トランスミッションコントローラ５０では、ステップ３０５のスロットル修正制御等を行った後、このスロットル修正制御等を解除する条件が成立したか否かが判断される。
すなわち、前後進選択操作レバー８の選択操作位置を示す操作信号に基づいて、現在の選択操作位置が、前進「Ｆ」、後進「Ｒ」以外の位置である中立位置「Ｍ」であるか否かが判断される（ステップ３０６）。
つぎに、スロットル量検出センサ１３の検出信号Ｓに基づいて、アクセルペダル１０の操作量であるスロットル量Ｓが５０％以下（アクセル開度が５０％以下）の状態が継続して所定時間（０．３秒）以上であるか否かが判断される（ステップ３０７）。
つぎに、車速センサ２７の検出信号Ｎtに基づいて、車速Ｖが２ｋｍ/ｈ未満であるか否かが判断される（ステップ３０８）。
つぎにブレーキ圧検出センサ１９の検出信号Ｐbrに基づいて、ブレーキ装置１６の作動が解除されている（ブレーキオフ；ブレーキ圧Ｐbrが０．５ＭＰa未満である状態が継続して所定時間（０．３秒）以上）か否かが判断される（ステップ３０９）。
上述の解除条件のすべてが不成立の場合には（ステップ３０６、３０７、３０８、３０９の判断のすべてがＮＯ）、スロットル修正制御等が維持されるが（ステップ３０５）、上述の解除条件のいずれかが成立した場合、つまり前後進選択操作レバー８の選択操作位置が中立位置「Ｍ」であるか（ステップ３０６の判断ＹＥＳ）、あるいはアクセル開度が５０％以下の状態が所定時間継続しているか（ステップ３０７の判断ＹＥＳ）、あるいは車速Ｖが２ｋｍ/ｈ未満であるか（ステップ３０８の判断ＹＥＳ）、あるいはブレーキ装置１６の作動が解除（ブレーキオフ）されている場合には（ステップ３０９判断ＹＥＳ）、スロットル修正制御、ロックアップクラッチ強制オフ制御、ブーム上げ時斜板傾転角変更制御のすべてが解除される（ステップ３１０）。
すなわち、エンジンコントローラ６０へのスロットル修正指令の送出がオフされ、エンジン１の回転数Ｎを５％低下させる制御が解除され、エンジン目標回転数Ｎrは、アクセルペダル１０の踏み込み操作量Ｓに応じた値に設定される。
また、ロックアップクラッチ強制オフ制御が解除される。たとえばロックアップクラッチ４を強制オフしてから５秒以上経過していれば、ロックアップクラッチ強制オフ制御が解除されて、ロックアップクラッチ４は、ロックアップクラッチスイッチ２８の操作信号に応じて通常通り制御される。ロックアップクラッチ４を強制オフしてから５秒未満であれば、ロックアップクラッチ４を強制オフして５秒経過時点で、ロックアップクラッチ強制オフ制御が解除される。
また、作業機コントローラ７０へのブーム上げ時斜板傾転角変更指令の送出がオフされる。このとき油圧ポンプ３は、通常の流量制御（ステップ３２９）により、斜板傾転角の上限値が１００％とされて制御される。
なお、スロットル修正制御等の成立条件のいずれかが成立しなかった場合（ステップ３０１、３０２、３０３、３０４の判断のうち少なくともいずれかがＮＯ）には、スロットル修正制御等は行われることなく、通常の制御が維持される。
以上のように本実施例によれば、スロットル量検出センサ１３によって、アクセルペダル１０の操作量Ｓが所定のしきい値（操作量７０％）以上であることが検出され（ステップ３０２）、かつブレーキ圧検出センサ１９によって、ブレーキ装置１６が作動（ブレーキオン）されていることが検出され（ブレーキ圧Ｐbrが０．５ＭＰa以上；ステップ３０４）、かつ車速センサ２７によって車体１０１の速度Ｖが所定のしきい値（車速Ｖが２ｋｍ/ｈ）以上になっていることが検出されている（ステップ３０３）ことを条件に、エンジン１の目標回転数Ｎrを低減させるためのスロットル修正指令信号（スロットル量Ｓを５％低減させる指令信号）を、エンジンコントローラ６０を介してガバナ１１に出力するとともに、スロットル修正指令による油圧ポンプ３の吐出流量Ｑの低減（スロットル量Ｓが５％低減されてエンジン回転数Ｎが５％低減されることによる吐出流量Ｑの５％の低減）を補填して油圧ポンプ３の吐出流量Ｑを維持するためのブーム上げ時斜板傾転角変更指令を、作業機コントローラ７０を介してポンプ制御弁１２に出力するようにした（ステップ３０５）。これにより、ダンプアプローチ時など、ホイールローダ１００がブーム８０を上昇させつつ走行してバケット９０内の積荷を排出する場所に接近しているときに、アクスル６にかかる負荷が軽減され、ブレーキ装置１６が作動することによって発生する熱量が低減されて油温上昇による悪影響が回避される。これと共にブーム８０の上昇速度が低減されることなく本来の上昇速度に維持されるためホイールローダ１００が行う作業の効率の低下が回避される。
なお、本実施例では、スロットル量検出センサ１０の検出信号に基づいてアクセルペダル１０の操作量Ｓが所定値以上であることを判断しているが（ステップ３０２）、アクセルペダル１０が大きく踏み込まれてエンジン回転数Ｎが大きく上昇していることを判断できればよく、ステップ３０２の判断は、エンジン回転数検出センサ１４の検出信号に基づいてエンジン回転数Ｎが所定のしきい値以上であるか否かを判断することに置き換えてもよい。
また、本実施例では、ブレーキ圧検出センサ１９の検出信号に基づいて、ブレーキ装置１６が作動（ブレーキオン）されていることを判断しているが（ステップ３０４）、ブレーキペダル１５が踏み込まれてブレーキ装置１６が作動していることを判断できればよく、ステップ３０４の判断は、ブレーキ操作量検出センサ１８の検出信号に基づいてブレーキペダル１５の踏み込み操作量Ｕが所定のしきい値以上であるか否かを判断することに置き換えてもよい。
また、本実施例では、ステップ３０２、３０３、３０４の各しきい値に具体的な数値を与えて説明したが、これは一例であり、ホイールローダ１００の種類によって異なる。ただし、ステップ３０２、３０３、３０４の各しきい値は、ホイールローダ１００が、ブーム８０を上昇させつつ走行してバケット９０内の積荷を排出する場所に接近しているという状況（ダンプアプローチ）に適合した値に設定することが望ましい。
また、本実施例では、ホイールローダ１００が、ブーム８０を上昇させつつ走行してバケット９０内の積荷を排出する場所まで接近している状況（ダンプアプローチ）を、走行条件（ステップ３０１〜３０４）によって判断しているが、走行条件の代わりに、作業機の条件、たとえばステップ３２１、３２２、３２３に示される作業機の条件によって判断する実施も可能である。
また、実施例では、作業車両としてホイールローダを想定して説明したが、本発明は、エンジン１の動力が油圧ポンプ３と走行パワートレイン４０とに分配される作業車両であれば、フォークリフトなどの他の作業車両にも同様にして適用することができる。
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、ダンプアプローチを説明する図である。 図２は、実施例のホイールローダの構成図である。 図３は、実施例のホイールローダの側面図である。 図４は、実施例のホイールローダのエンジンのトルク線図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、実施例のコントローラで行われる処理手順を示すフローチャートである。

Claims (4)

  1. エンジンの動力が走行パワートレインと油圧ポンプとに分配されて、走行パワートレインを介して駆動輪が作動されるとともに、油圧ポンプを介して作業機が作動される作業車両に適用され、
    操作量に応じて、エンジンの目標回転数を設定するアクセル操作手段と、
    指令された目標回転数になるように、エンジンの回転数を調整するエンジン回転数調整手段と、
    指令された吐出流量が得られるように油圧ポンプの容量を調整する油圧ポンプ調整手段と、
    アクセル操作手段の操作量若しくはエンジン回転数が所定のしきい値以上であることを検出するアクセル量検出手段と、
    操作量に応じて、車体の制動力を設定するブレーキ操作手段と、
    ブレーキ操作手段によって設定された制動力が得られるように、制動力を発生させるブレーキ手段と、
    ブレーキ手段が作動若しくはブレーキ操作手段が操作されていることを検出するブレーキ検出手段と、
    車体の速度が所定のしきい値以上になっていることを検出する車速検出手段と、
    アクセル量検出手段によって、アクセル操作手段の操作量若しくはエンジン回転数が所定のしきい値以上であることが検出され、かつブレーキ検出手段によって、ブレーキ手段が作動若しくはブレーキ操作手段が操作されていることが検出され、かつ車速検出手段によって車体の速度が所定のしきい値以上になっていることが検出されていることを条件に、エンジンの目標回転数を低減させるための指令をエンジン回転数調整手段に与えるとともに、
    当該指令による油圧ポンプの吐出流量の低減を補填して油圧ポンプの吐出流量を維持するための指令を油圧ポンプ調整手段に与える、エンジンおよび油圧ポンプの制御手段と
    を備えたことを特徴とする作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置。
  2. 作業車両は、ホイールローダであり、各しきい値は、ホイールローダが、ブームを上昇させつつ走行してバケット内の積荷を排出する場所に接近しているときに適合した値に設定されること
    を特徴とする請求項１記載の作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置。
  3. エンジンの動力が走行パワートレインと油圧ポンプとに分配されて、走行パワートレインを介して駆動輪が作動されるとともに、油圧ポンプを介して作業機が作動される作業車両に適用され、
    アクセル操作手段の操作量若しくはエンジン回転数が所定のしきい値以上であることが検出され、かつ、ブレーキ手段が作動若しくはブレーキ操作手段が操作されていることが検出され、かつ車体の速度が所定のしきい値以上になっていることが検出されていることを条件に、エンジンの目標回転数を低減させるとともに、
    エンジンの目標回転数を低減させたことによる油圧ポンプの吐出流量の低減を補填して油圧ポンプの吐出流量を維持することを特徴とする
    作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御方法。
  4. 作業車両は、ホイールローダであり、各しきい値は、ホイールローダが、ブームを上昇させつつ走行してバケット内の積荷を排出する場所に接近しているときに適合した値に設定されること
    を特徴とする請求項３記載の作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御方法。
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