JPWO2011046140A1 - エンジン回転数制御装置及びそれを有するモータグレーダ - Google Patents

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Abstract

モータグレーダにおいて、作業時の燃費を効果的に改善し、かつ回送時における最高速度を低下させないようにする。このエンジン回転数制御装置は、複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有するトランスミッション(60)を備えたモータグレーダのエンジン回転数を制御する装置であり、トランスミッション(60)の選択されている速度段を検出する速度段検出手段と、上限回転数制御手段と、を備えている。上限回転数制御手段は、エンジン(5)の上限回転数を、速度段が高速度段のときには回送用上限回転数に設定し、速度段が低速度段のときには回送用上限回転数より低い作業用上限回転数に設定する。

Description

本発明は、エンジン回転数制御装置、特に、複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有するトランスミッションを備えたモータグレーダのエンジン回転数制御装置に関する。また、本発明は、このようなエンジン回転数制御装置を有するモータグレーダに関する。
モータグレーダは、路面や地面の整地作業や除雪作業等を行うための作業車両であり、エンジンと、前後の走行輪と、ブレード等を含む作業機と、トルクコンバータ及びトランスミッションを含む動力伝達機構と、を備えている。トランスミッションは、複数の速度段を備えており、速度段は、手動変速、あるいは手動変速及び自動変速によって切り換えられる。
このようなモータグレーダにおいて、近年では、他の作業車両と同様に省燃費化の要望がある。そこで、特許文献1に示されるようなエンジン出力制御装置が提案されている。特許文献1の装置では、複数のエンジン出力カーブが記憶されており、作業モードに応じて適切な出力カーブが選定されてエンジン出力が制御される。すなわち、状況に応じてエンジンの出力が制限され、これにより燃費が改善され、作業性が向上する。
また、特許文献2には、トランスミッションの速度段が最高速度段であるときに、エンジンの最高回転数についてのレギュレーションラインを低回転数側に移動することによって燃費の改善を図ることが示されている。
再公表公報WO2005/042951号公報 特開昭63−70311号公報
ここで、モータグレーダにおいて整地作業や除雪作業を行う場合は、1km/h付近の極低速での安定した走行が要求される。一方、作業を行わない回送時には、50km/h以上の高速走行が要求される。したがって、モータグレーダは、非常に幅広い速度域で使用可能なように、複数の速度段が設定されている。
そして、モータグレーダにおける作業は、トランスミッションを低速度段(1〜3速)のうちの例えば2速に設定し、かつアクセル全開状態で10km/h前後の速度で行われている場合が多い。
このようなモータグレーダにおける作業は、負荷が比較的軽い作業が多く、低速度段でかつアクセル全開で作業を行うと、負荷に対してエンジントルクが過大となる。このため、作業時においては、燃料を不必要に消費していることになり、燃費の悪化を招くことになる。このような状況において、前述の特許文献1及び2のような従来技術では、燃費を効果的に改善することができない。また、特許文献2のように最高速度段での最高回転数を制限すると、回送時の走行速度が低下してしまう。
本発明の課題は、モータグレーダにおいて、作業時の燃費を効果的に改善し、かつ回送時における最高速度を低下させないようにすることにある。
第1発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有し、全速度段を手動で選択可能な手動モードと所定の速度段以上を自動変速可能な自動変速モードとを切り換え可能なトランスミッションを備えたモータグレーダのエンジン回転数を制御する装置である。この装置は、トランスミッションの選択されている速度段を検出する速度段検出手段と、上限回転数制御手段と、を備えている。上限回転数制御手段は、エンジンの上限回転数を、速度段が高速度段のときには回送用上限回転数に設定し、速度段が低速度段のときには回送用上限回転数より低い作業用上限回転数に設定する。
この装置では、手動変速が可能な低速度段では、エンジンの上限回転数が比較的低い作業用上限回転数に設定される。このため、低速度段における各速度段の最高速度が、上限回転数が制限されていない従来の車両に比較して低下する。この結果、オペレータは早めに上位の速度段にシフトアップすることになる。すなわち、エンジンの上限回転数を作業用上限回転数に制限することにより、オペレータに対して、従来に比較して早いタイミングでのシフトアップが促されることになる。このため、作業時においては、従来に比較して高めの速度段が選択されることになり、作業時の燃費を改善することができる。
一方、速度段が高速度段の場合は、エンジンの上限回転数が高い回送用上限回転数に設定される。このため、回送時に使用される高速度段では、従来と同様の最高速度を確保することができ、回送時間が長くなることはない。
なお、本発明では、エンジンの上限回転数を制限しているだけで、エンジントルクを制限しているわけではないので、エンジントルクが低下することはない。また、エンジンの上限回転数が制限されるが、作業機を駆動するポンプとして可変容量型のポンプを用いることにより、作業時のパワーの低下を防ぐことができ、作業に支障をきたすこともない。
第2発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、第1発明の装置において、上限回転数制御手段は、速度段が低速度段のときには、作業機の状態が作業状態及び回送状態のいずれにおいても、エンジンの上限回転数を作業用上限回転数に設定する。
ここでは、上限回転数の制御に際して、作業機の状態が作業状態、回送状態にかかわらず上限回転数を制限するので、作業機の状態を判断する必要がない。
第3発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、第1発明の装置において、作業用上限回転数はハイアイドル回転数の70%以上90%以下である。
ここで、軽負荷作業が主であるモータグレーダでは、ハイアイドル回転数(無負荷時でアクセル全開の場合の回転数)の90%以上の回転数領域でエンジンを回転させて作業を行う場合に、作業に対する燃料消費効率が非常に悪いことが分かった。そこで、この発明では、作業用上限回転数をハイアイドル回転数の90%以下に設定している。このため、上限回転数を制限することによって、燃料消費効率が悪い回転数領域での作業を避けることができ、燃費を改善することができる。
また、作業用上限回転数をハイアイドル回転数の70%よりさらに低く設定した場合、作業用上限回転数のレギュレーションラインとエンジントルクカーブとは、エンジントルクカーブの最大トルク点よりもわずかにエンジン回転数が高い側か、またはエンジントルクカーブの最大トルク点よりもエンジン回転数が低い側でマッチングしやすい。そこで、この発明では、作業用上限回転数をハイアイドル回転数の70%以上に設定している。このため、エンジン負荷の上昇により、エンジントルクが上昇しても、エンジン停止、ハンチング現象を抑えることができる。
第4発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、第1発明の装置において、トランスミッションは、複数の低速度段と高速度段の間に、自動変速が可能な複数の中速度段を有している。そして、上限回転数制御手段は、速度段が中速度段のときには、エンジンの上限回転数を、回送用上限回転数より低くかつ作業用上限回転数より高い自動変速用上限回転数に設定する。
ここでは、低速度段と高速度段との間には、自動変速が可能な中速度段が設定されている。この中速度段において、上限回転数を作業用上限回転数と同様に低い回転数に設定すると、自動変速されない場合や、エンジントルクの低い部分で変速がなされることになってスムーズな変速ができない場合が生じるおそれがある。一方で、自動変速が問題なくなる回転数まで作業用上限回転数を高く設定すると、自動変速を考慮する必要のない低速度段での作業時における燃費改善の効果が小さくなる。
そこでこの発明では、自動変速が可能な中速度段においては、上限回転数を、回送用上限回転数より低くかつ作業用上限回転数より高い自動変速用上限回転数に設定している。このため、自動変速がスムーズに行え、かつ燃費の改善も図ることができる。
第5発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、第4発明の装置において、自動変速用上限回転数は、自動変速する際のエンジン回転数より高い回転数である。このため、確実に自動変速が実行されることになる。
第6発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、第1発明の装置において、エンジン回転数をオペレータが設定するためのアクセルペダルと、アクセルペダルによるアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、をさらに備えている。上限回転数制御手段は、速度段が低速度段のときには、アクセル開度に応じたアクセル開度信号の上限を制限することによりエンジンの上限回転数を作業用上限回転数に設定する。
ここでは、上限回転数制御手段は、アクセル開度信号の上限を制限することにより、エンジンの上限回転数を作業用上限回転数に設定する。
第7発明に係るモータグレーダのエンジン回転数制御装置は、第1発明の装置において、モータグレーダは、エンジンを高出力で使用するパワーモードと、エンジンを低出力で使用するエコノミーモードとでエンジンの運転モードを切り換え可能であり、エンジンの運転モードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定するエンジンモード判定手段をさらに備えている。そして、上限回転数制御手段は、エンジンの運転モードがエコノミーモードのときにのみ制御を実行する。
ここでは、エンジンの運転モードがパワーモードの場合にはエンジンの上限回転数を制限しないので、重負荷時の作業効率の低下を抑えることができる。
第8発明に係るモータグレーダは、エンジンと、前後の走行輪と、トランスミッションと、作業機と、第1から第7発明のいずれかのエンジン回転数制御装置と、を備えている。トランスミッションは、複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有し、エンジンからの動力を変速して前後の走行輪の少なくとも一方に伝達する。そして、作業用上限回転数が設定されたときのレギュレーションラインとエンジントルクカーブとがマッチングするマッチングトルク点は、エンジントルクカーブの最大トルク点よりもエンジン回転数が高い側に設定されている。
ここでは、作業時にエンジン回転数が低下しても、エンジン停止、ハンチング現象を抑えることができる。
第9発明に係るモータグレーダは、第8発明のモータグレーダにおいて、エンジントルクカーブは、最大トルク点がローアイドル回転数近辺に設定されるとともに、エンジンの回転数が高くなるに従ってトルクの値が小さくなるように設定されている。
ここでは、エンジン負荷によってエンジン回転数が低下することを許容できる領域が広くなるので、エンジン停止、ハンチング現象を抑えることができる。また、作業用上限回転数におけるレギュレーションラインをより低回転域側に設定することができるので、作業時の燃費をより改善することができる。
第10発明に係るモータグレーダは、エンジンと、前後の走行輪と、トランスミッションと、トルクコンバータと、作業機と、エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段と、ロックアップクラッチ制御手段と、第1から第7発明のいずれかのエンジン回転数制御手段と、を備えている。トランスミッションは、複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有し、エンジンからの動力を変速して前後の走行輪の少なくとも一方に伝達する。トルクコンバータは、ロックアップクラッチを有し、エンジンからの駆動力をトランスミッションに伝達する。ロックアップクラッチ制御手段は、ロックアップクラッチが連結状態である場合、エンジン回転数がローアイドル回転数より低いロックアップ解除回転数以下になった場合に、ロックアップクラッチの連結を解除する。
このモータグレーダでは、車速が低下してエンジン回転数がローアイドル回転数より低いロックアップ解除回転数以下になった場合に、ロックアップクラッチの連結が解除される。すなわち、エンジン回転数がローアイドル回転数より小さい回転数まで低下しても、ロックアップ解除回転数に達するまでは、ロックアップクラッチが連結状態に維持される。このため、操作感を損なわずに低速走行を行うことができる。また、エンジン回転数が、ロックアップ解除回転数以下になった場合には、ロックアップクラッチの連結が解除されて開放状態に切り換えられる。これにより、エンストを回避することができる。
第11発明に係るモータグレーダは、第10発明のモータグレーダにおいて、トルクコンバータは、エンジンからのトルク変動を吸収するダンパーをさらに有し、ロックアップ解除回転数はダンパーの共振回転数よりも大きい。
このモータグレーダでは、エンジン回転数が、ダンパーの共振回転数まで低下する前に、ロックアップクラッチが開放状態に切り換えられる。これにより、エンジン回転数の低下により車体が振動することを回避することができる。
第12発明に係るモータグレーダは、第8発明のモータグレーダにおいて、シフトレバーからの信号とトランスミッションモードスイッチからの操作信号と車速とエンジン回転数とに応じて、トランスミッションの変速を制御するトランスミッション制御部を有している。
以上のような本発明では、モータグレーダにおいて、回送時における最高速度を低下させることなく、作業時の燃費を効果的に改善することができる。
モータグレーダの外観斜視図。 モータグレーダの側面図。 モータグレーダの構成を示すブロック図。 トルクコンバータの断面図。 モータグレーダの操作部と制御部を示すブロック図。 エンジン回転数に対する出力トルクと燃料消費率とを示す図。 各速度段の上限回転数と自動変速時の回転数を示す図。 手動変速モードと自動変速モードのロックアップクラッチの状態を示す図。 上限回転数制御のフローチャート。 上限回転数制御のフローチャート。 エンスト回避制御のフローチャート。 他の実施形態によるエンジントルクカーブを示す図。
[全体構成]
本発明の一実施形態によるモータグレーダ1の外観斜視図及び側面図を図1及び図2に示す。このモータグレーダ1は、左右一対の前輪11と片側2輪ずつの後輪12とからなる6つの走行輪を備えており、前輪11及び後輪12間に設けられたブレード42で整地作業、除雪作業、軽切削、材料混合等を行うことができる。なお、図1及び図2では、4つの後輪12のうち左側に位置するもののみを示している。
図1及び図2に示すように、このモータグレーダ1は、フレーム2、運転室3、作業機4を備えている。また、図3に示すように、モータグレーダ1は、エンジン5、動力伝達機構6、走行機構9、油圧駆動機構7、操作部10、制御部8などを備えている。
[フレーム2及び運転室3]
フレーム2は、図1及び図2に示すように後部フレーム21及び前部フレーム22によって構成されている。
後部フレーム21には、図3に示すエンジン5、動力伝達機構6、油圧駆動機構7などが収容されている。また、後部フレーム21には、上述した4つの後輪12が設けられており、これらの後輪12がエンジン5からの駆動力によって回転駆動される。
前部フレーム22は後部フレーム21の前方に取り付けられており、その前端部には前輪11が取り付けられている。
運転室3は後部フレーム21に載置されており、その内部には、ハンドル、シフトレバー、作業機4の操作レバー、ブレーキ、アクセルペダルなどの操作部(図5参照)が設けられている。なお、運転室3は前部フレーム22に載置されていてもよい。
[作業機4]
作業機4は、ドローバ40、サークル41、ブレード42、油圧モータ49、各種の油圧シリンダ44〜48などを有している。
ドローバ40の前端部は前部フレーム22の前端部に揺動可能に取付けられており、一対のリフトシリンダ44,45の同期した伸縮によって、ドローバ40の後端部が上下に昇降する。また、ドローバ40は、リフトシリンダ44,45の異なった伸縮によって車両進行方向に沿った軸を中心に上下に揺動する。さらに、ドローバ40はドローバシフトシリンダ46の伸縮によって左右に移動する。
サークル41はドローバ40の後端部に回転可能に取付けられている。サークル41は、油圧モータ49(図1参照)によって駆動され、ドローバ40に対し車両上方から見て時計方向または反時計方向に回転する。
ブレード42は、サークル41に対して横方向に滑動可能、且つ、横方向に平行な軸を中心に上下に揺動可能に支持されている。ここで、横方向とは、車両の進行方向に対する左右方向を意味する。ブレード42は、サークル41に支持されたブレードシフトシリンダ47により、サークル41に対して横方向に移動することができる。また、ブレード42は、サークル41に支持されたチルトシリンダ48(図2参照)によって、サークル41に対して横方向に平行な軸を中心に揺動して上下方向に向きを変更することができる。以上のように、ブレード42は、ドローバ40、サークル41を介して、車両に対して昇降可能であり、進行方向に対する傾きを変更することができ、横方向に対する傾きを変更でき、回転、左右方向のシフトを行なうことができる。
油圧モータ49は後述する第1油圧ポンプ79から供給される圧油によって駆動され、この油圧モータ49によってサークル41が駆動される。
[エンジン5]
図3に示すように、エンジン5には燃料噴射ポンプ15が設けられており、燃料噴射ポンプ15からエンジン5に燃料が供給される。エンジン5への燃料供給量は、後述する制御部8から電子ガバナ16に出力される指令信号によって制御される。なお、エンジン5の回転数は、エンジン回転数センサ80によって検知され、検知信号として制御部8へ送られる。制御部8は、電子ガバナ16へ指令信号を送ることにより、エンジン5への燃料の供給量を制御して、エンジン5の回転数を制御することができる。
[動力伝達機構6]
動力伝達機構6は、エンジン5からの駆動力を後輪12に伝達するための機構であり、トルクコンバータ61及びトランスミッション60を有している。
トルクコンバータ61はエンジン5の出力側に接続されている。トルクコンバータ61にはロックアップクラッチ70が設けられている。このロックアップクラッチ70が連結状態になると、トルクコンバータ61の入力側の部材とトランスミッション60の入力軸とが機械的に連結され、エンジン5からの駆動力がトルクコンバータ機構62を介さずにトランスミッション60に伝達される。ロックアップクラッチ70の連結が解除されて開放状態になると、エンジン5からの駆動力がトルクコンバータ機構62を介してトランスミッション60に伝達される。
より詳細に説明すると、トルクコンバータ61は、トルクコンバータ機構62と、ロックアップクラッチ70と、ダンパー71とを有する。
トルクコンバータ機構62は、図4に示すように、入力部31と、クラッチハウジング32と、ドライブケース33と、ポンプ34と、タービン35と、ステータ36とを有する。ロックアップクラッチ70が開放状態である場合は、トルクコンバータ機構62は、通常のトルクコンバータの機能を果たす。すなわち、エンジン5からの駆動力は、入力部31及びクラッチハウジング32を介してドライブケース33に伝達され、ドライブケース33とポンプ34とを一体的に回転させる。ポンプ34に伝達された駆動力は、オイルを媒体としてタービン35に伝達される。そして、駆動力は、タービン35の出力部43から、タービン35に連結されたトランスミッション60の入力軸37に伝達される。なお、入力軸37の先端部(図4における右側端部)は入力部31に対して相対回転可能に支持されている。
ロックアップクラッチ70はクラッチディスク38とピストン39とを有する。ピストン39がクラッチディスク38を押圧している場合は、ロックアップクラッチ70は連結状態となる。この場合、エンジン5からの駆動力は、入力部31及びクラッチハウジング32、ピストン39及びドライブケース33、クラッチディスク38、ダンパー71を介して直接的にタービン35の出力部43に伝達される。そして、駆動力は、タービン35の出力部43からトランスミッション60の入力軸37に伝達される。
そして、ピストン39とクラッチディスク38とが離れることにより、ロックアップクラッチ70は開放状態となる。
ダンパー71は、クラッチディスク38とタービン35との間に設けられている。ダンパー71は、ロックアップクラッチ70が連結状態である場合に、エンジン5からトランスミッション60の入力軸37に伝達される振動を抑制する。
トランスミッション60は、油圧式のクラッチ63〜69及び図示しない複数の変速ギアなどを有している。より詳しくは、前進用のFLクラッチ63及びFHクラッチ64と、後進用のRクラッチ65と、各変速段に対応して設けられた1stクラッチ66、2ndクラッチ67、3rdクラッチ68、及び4thクラッチ69を有している。そして、前進時には、FLクラッチ63及びFHクラッチ64のいずれかと、1stクラッチ66〜4thクラッチ69のいずれかとの組合せによって、1〜8速の速度段の選択が可能となっている。また、後進時には、Rクラッチ65と、1stクラッチ66〜4thクラッチ69のいずれかとの組合せによって、1〜4速の速度段の選択が可能となっている。
なお、FLクラッチ63及びFHクラッチ64への入力軸回転数は、入力軸回転数センサ81によって検知され、検知信号として制御部8へ送られる。また、FLクラッチ63及びFHクラッチ64と1stクラッチ66〜4thクラッチ69との中間軸回転数は、中間軸回転数センサ82によって検知され、検知信号として制御部8へ送られる。さらに、1stクラッチ66〜4thクラッチ69からの出力軸回転数は、出力軸回転数センサ83によって検知され、検知信号として制御部8へ送られる。
[走行機構9]
走行機構9は、図示しない最終減速機、タンデム装置19、後輪12を有しており、動力伝達機構6を介してエンジン5からの駆動力が入力される。ここでは、トランスミッション60から出力された駆動力は、最終減速機及びタンデム装置19を介して後輪12に伝達され、後輪12が回転駆動される。
[油圧駆動機構7]
油圧駆動機構7は、エンジン5からの駆動力によって油圧を発生させ、油圧によって、上述した各種のクラッチ63〜70、油圧モータ49,各種のシリンダ44〜48を駆動するための機構である。油圧駆動機構7は、第1油圧ポンプ79、第2油圧ポンプ72、各種の油圧制御弁73〜78,50〜57を有する。
第1油圧ポンプ79は、エンジン5からの駆動力によって駆動され、各種シリンダ44〜48及び油圧モータ49に供給される油圧を発生させる。第1油圧ポンプ79は、ポンプ容量制御シリンダ79aによって、斜板の傾転角度を変更されることによって吐出する圧油の容量を変更可能な可変容量型の油圧ポンプである。
第2油圧ポンプ72は、エンジン5からの駆動力によって駆動され、各種クラッチ63〜70に供給される油圧を発生させる。
第1〜第5シリンダ制御弁73〜77、油圧モータ制御弁78、ロックアップクラッチ制御弁50、第1〜第7クラッチ制御弁51〜57は、制御部8によって電気的に制御されることにより、油圧を調整することができる電磁比例制御弁である。第1〜第5シリンダ制御弁73〜77は、上述した各種のシリンダ44〜48へ供給される油圧を調整する。また、各種シリンダ44〜48へ供給される油圧は、図示しない油圧センサによって検知され、検知信号として制御部8へ送られる。油圧モータ制御弁78は油圧モータ49に供給される油圧を調整する。ロックアップクラッチ制御弁50はロックアップクラッチ70へ供給される油圧を調整する。第1〜第7クラッチ制御弁51〜57は各種のクラッチ63〜69へ供給される油圧を調整する。
また、各種のクラッチ63〜70へ供給される油圧は、油圧センサによって検知され、検知信号として制御部8へ送られる。なお、図3では、FLクラッチ63へ供給される油圧を検知する油圧センサ84と、FHクラッチ64へ供給される油圧を検知する油圧センサ85のみ図示しており、他の油圧センサは省略している。
[操作部10]
操作部10は、モータグレーダ1の走行や作業機4を制御するためにオペレータによって操作される部分である。操作部10は、図5に拡大して示すように、アクセルペダル13、シフトレバー14、エンジンモードスイッチ17、トランスミッションモードスイッチ18、モーメンタリー型の第2アクセルスイッチ20などの操作部材を有している。アクセルペダル13は、エンジン回転数を所望の回転数に設定するための操作部材である。このアクセルペダル13には、その踏み込み量、すなわちアクセル開度を検出するためのセンサ13aが設けられている。シフトレバー14はトランスミッション60の変速を行うための操作部材であり、シフトレバー14の位置に応じて前進用F1〜F8及び後進用R1〜R4の速度段を選択可能である。エンジンモードスイッチ17は、エンジンの運転モードを、省燃費を重視したエコノミーモードにするか、あるいはパワーを重視したパワーモードにするかを切り換えるためのスイッチである。トランスミッションモードスイッチ18は、トランスミッション60の変速を、手動変速モードにするか、あるいは自動変速モードにするかを切り換えるためのスイッチである。
手動変速モードでは、全速度段を手動で変速することが可能となり、トランスミッション60はシフトレバー14で選択された速度段と同一の速度段を保持する。
自動変速モードでは、前進4速以上において自動変速が可能となり、シフトレバー14で選択された速度段を上限とした速度段内で、速度段を自動的に変速する。本実施形態では、シフトレバー14によって速度段がF5以上に選択されると、自動変速となる。自動変速での発進時はF4で発進し、選択された速度段までの間を自動的に変速する。
第2アクセルスイッチ20は、エンジン5の最低回転数を設定するためのスイッチであり、一方側又は他方側を押すことによって、設定回転数を、例えば100rpm毎に高くしたり低くしたりすることができるようになっている。操作部10の各操作部材が操作されると、その操作に対応した操作信号が制御部8へ送られる。
[制御部8]
制御部8は、図3及び図5に示すように、エンジン制御部8a及びトランスミッション制御部8bを含み、操作部10からの操作信号や各種センサからの検知信号などに基づいて、エンジン部500及びトランスミッション部600を制御する。また、制御部8は、エンジン部500及びトランスミッション部600だけではなく、第1〜第5シリンダ制御弁73〜77や油圧モータ制御弁78を制御することによって、作業機4を制御することができる。例えば、制御部8は、第1シリンダ制御弁73及び第2シリンダ制御弁74に信号を送信して、リフトシリンダ44,45へ供給される油圧を制御することにより、ブレード42を上下方向に移動させることができる。
エンジン制御部8aは、アクセルペダル13からのアクセル開度信号とエンジン回転数センサ80が検知したエンジン回転数とに基づいて、エンジン5への燃料の供給量を決定する。そして、エンジン制御部8aは、決定された供給量に対応した指令信号を電子ガバナに送信する。これにより、燃料噴射ポンプからの燃料噴射量が、アクセルペダル13の操作量に見合った量に調整され、エンジン回転数が制御される。また、オペレータは、作業機4の出力や車両の速度を制御することができる。さらに、エンジン制御部8aは、エンジンモードスイッチ17からの操作信号に基づいて、エンジンモードをエコノミーモードとパワーモードとに選択的に切り換える。
また、エンジン制御部8aは上限回転数制御手段の機能を有している。なお、上限回転数の制御処理の詳細については、後述する。
トランスミッション制御部8bは、ロックアップクラッチ制御弁50へ指令信号を送信して、ロックアップクラッチ70の油圧を増減することにより、ロックアップクラッチ70を連結状態と開放状態に切り換えることができる。
また、トランスミッション制御部8bは、トランスミッションモードスイッチ18からの操作信号に基づいて、動力伝達機構6の変速モードを手動変速モードと自動変速モードとに選択的に切り換える。さらに、トランスミッション制御部8bは、シフトレバー14からの信号によって、シフトレバー14の操作位置を認識することができる。そして、手動変速モードでは、前後進の全変速度段において、オペレータがシフトレバー14を操作することにより、手動でトランスミッション60の変速を行うことができる。なお、この場合は、図8に示すようにロックアップクラッチ70は連結状態になっている。また、自動変速モードでは、各クラッチ制御弁が制御され、前進の4速〜8速の変速度段において、車速やエンジン回転数に応じて自動でトランスミッション60の変速が実行される。なお、自動変速モードを選択した場合でも、低速側の速度段(前進1〜3速)では、シフトレバー14の操作による手動での変速が必要になる。この自動変速モードでは、手動変速が必要となる低速度段においては、ロックアップクラッチ70は常に開放状態になっている。また、自動変速モードの前進5速以上の速度段では、ロックアップクラッチ70は、基本的に開放状態であるが、車速が増大してトルクコンバータ機構62のすべりが減少すると自動的に連結状態に切り換えられる。
また、トランスミッション制御部8bは、手動変速モードでの低速走行中にエンストすることを回避するために、エンスト回避制御を行うことができる。このエンスト回避制御については後述する。
[上限回転数制御]
エンジン制御部8aによる上限回転数制御について説明する。ここでは、前進時において、エンジン5の上限回転数を速度段に応じて制御する。
具体的には、速度段が高速度段(前進7速及び8速)のときには、回送用上限回転数として定格の最高回転数(ハイアイドル回転数)が設定される。すなわち、上限回転数を制限しないようにしている。また、速度段が低速度段(前進1速〜3速)のときには、上限回転数は最高回転数より低い作業用上限回転数に設定され、速度段が中速度段(前進4速〜6速)のときには、上限回転数は、最高回転数より低くかつ作業用上限回転数より高い自動変速用上限回転数に設定される。
ここで、自動変速用上限回転数は、各変速度段において自動変速する際のエンジン回転数のうちの最も高い回転数より高い回転数であり、かつ目標とする燃費から決められる。また、作業用上限回転数は、ハイアイドル回転数の70〜90%の範囲で、かつ作業用上限回転数におけるレギュレーションラインとエンジンのトルクカーブとがマッチングするマッチングトルク点がエンジンのトルクカーブの最大トルク点よりも高回転側になるように設定される。
一例として、ハイアイドル回転数(回送用上限回転数)として2200rpmが設定されており、また前進4速〜6速の各速度段においてアクセル全開の場合に1700〜2000rpmでシフトアップされる場合は、自動変速用上限回転数として2000rpmが設定される。これにより、上限回転数の制限によって自動変速が行われない、という不具合が発生することはない。なお、前進7速から8速へは2000rpm以上(例えば2075rpm)でシフトアップされるが、前進7速及び8速での上限回転数は2200rpmであるので、前記同様に、自動変速はスムーズに実行される。また、作業用上限回転数は、1800rpmに設定される。ここで、速度段が低速度段のときには、作業機の状態がどのような状態であっても、すなわち作業状態あるいは回送状態にかかわらず、上限回転数は作業用上限回転数に設定される。なお、作業機の状態が、作業状態あるいは回送状態のいずれであるかについては、例えば、リフトシリンダ44、45のシリンダロッドの進退量をストロークセンサで検出することにより、シリンダロッドの進退に応じて上下動するブレードが地面に対してどの程度の深さで入り込んでいるのか、あるいは地面からどの程度の高さに持ち上げられているのかによって、判定可能である。すなわち、ブレードの高さによって作業機の状態が、作業状態であるかあるいは回送状態であるかを判定できる。
以上の各上限回転数とエンジントルクカーブとの関係を、図6に示している。図6において、特性Tがエンジンの出力トルクカーブであり、ハイアイドル回転数は2200rpmに設定されている。ここで、マッチングトルクが400N・mとした場合、上限回転数を制限しない場合は、アクセル全開での作業時における燃料消費率は200mg/ps/h(燃料消費率カーブf1参照)である。このような状況において、10%の燃費向上を目標とした場合、先の条件では燃料消費率を180mg/ps/h(燃料消費率カーブf2参照)にする必要がある。そして、この場合のレギュレーションラインは図6の破線で示すラインL1となり、上限回転数は2000rpmとなる。すなわち、燃料消費率を10%向上させたい場合は、上限回転数を2000rpmに制限する必要がある。また、作業用上限回転数は、前述のように、作業用上限回転数におけるレギュレーションラインとエンジンのトルクカーブTとがマッチングするマッチングトルク点がエンジンのトルクカーブの最大トルク点(図6のMt参照)よりも高回転側になるように設定される。したがって、この実施形態では、作業用上限回転数におけるレギュレーションラインは図6のラインL2に設定され、これにより作業用上限回転数は1800rpmに設定される。
以上のようにして設定された各速度段における上限回転数を、自動変速時のシフトアップあるいはシフトダウンの回転数と併せて、図7に示している。この図7に示すように、低速度段(前進1速〜3速)では上限回転数(作業用上限回転数)が1800rpmに設定され、自動変速が実行される中速度段(前進4速〜6速)では上限回転数(自動変速用上限回転数)が2000rpmに設定され、高速度段(前進7速及び8速)では2200rpmに設定される(制限されない)。
なお、図7において、「フル」はアクセル開度が全開であることを示し、「パーシャル」は全開とアクセルペダルを踏んでいない場合の中間を示し、「アイドル」はアクセルペダルを踏み込んでいない状態を示している。そして、「シフトアップ」の欄は、各変速度段から上位の変速度段に自動変速される場合のエンジン回転数を示し、「シフトダウン」の欄は、各変速度段から下位の変速度段に自動変速される場合のエンジン回転数を示している。
この図7から明らかなように、自動変速がなされる速度段では、上限回転数が自動変速のための回転数よりも常に高い回転数に設定されている。このため、最高回転数を制限することによって自動変速がなされないという不具合を発生することはない。
[上限回転数制御の処理フロー]
図9及び図10に示すフローチャートにしたがって、上限回転数制御の処理について説明する。なお、ここでは、上限回転数の制御処理のみについて説明し、他の変速制御等の処理は省略している。また、図9及び図10のフローチャートは、エンジン制御部8a及びトランスミッション制御部8bの両制御部で行う処理であり、各制御部8a,8bでの処理を区別せずに表している。
まず、ステップS1ではエンジンモードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判断する。エンジンモードがパワーモードに設定されている場合は、ステップS1からステップS2に移行し、制御処理フラグ(後述)として「回転制限なし」を設定する。この場合は、上限回転数は制限されず、上限回転数は予め設定されているハイアイドル回転数のままとなる。このため、作業や走行に支障をきたすことはない。
エンジンモードがエコノミーモードに設定されている場合は、ステップS1からステップS3に移行する。ステップS3では、シフトレバー14がパーキング(P)又はニュートラル(N)に位置しているか、走行速度段に位置しているかを判断する。シフトレバー14がパーキングあるいはニュートラルに位置しているときは、ステップS3からステップS4に移行して制御処理フラグとして「回転制限1」を設定する。
ここで、制御処理フラグとは、図10の制御処理で、上限回転数を、制限しないか、作業用上限回転数N1(1800rpm)に制限するのか、自動変速用上限回転数N2(2000rpm)に制限するのかを判断するためのフラグである。
シフトレバー14が走行速度段に位置しているときは、ステップS3からステップS5に移行する。ステップS5では、低速度段(1速〜3速)が選択されているか否かを判断する。低速度段が選択されているときは、ステップS5からステップS6に移行し、制御処理フラグとして「回転制限1」のフラグを設定する。また、低速度段以外の速度段が選択されているときは、ステップS5からステップS7に移行する。ステップS7では、中速度段(4速〜6速)が選択されているか否かを判断する。中速度段が選択されているときは、ステップS7からステップS8に移行し、制御処理フラグとして「回転制限2」のフラグを設定する。中速度段が選択されていないとき、すなわち、速度段として高速度段(7速又は8速)が選択されているときは、ステップS7からステップS9に移行する。ステップS9では、制御処理フラグとして「回転制限なし」を設定する。
以上のようにして上限回転数制御のための制御処理フラグを設定した後は、図10のステップS10において、第2アクセル信号(A)とアクセル開度信号(B)とを比較して大きい方の信号(C)を出力する。具体的には、オペレータによって設定された最低回転数(第2アクセル信号)とアクセルペダル13の踏み込み量によって設定されたエンジン回転数(アクセル開度信号)とを比較する。そして、オペレータによって設定された最低回転数(第2アクセル信号)の方が高い場合(A>B)は、エンジン回転数として指示された回転数(C)は最低回転数(A)であるとする。一方で、アクセルペダル13による回転数の方が高い場合(B>A)は、エンジン回転数として指示された回転数(C)はアクセルペダル13による回転数(B)であるとする。
次にステップS11では、制御処理フラグとして、「回転制限1」が設定されているか否かを判断する。「回転制限1」が設定されている場合は、ステップS11からステップS12に移行する。ステップS12では、指示回転数Cが作業用上限回転数N1より大きいか否かを判断する。指示回転数Cが作業用上限回転数N1より大きい場合は、ステップS12からステップS13に移行し、指示回転数Cを作業用上限回転数N1に制限する。一方、指示回転数Cが作業用上限回転数N1に達していない場合は、ステップS12からステップS14に移行し、指示回転数Cをそのままエンジン回転数制御のための回転数とする。
また、制御処理フラグとして、「回転制限1」が設定されていない場合は、ステップS11からステップS15に移行する。ステップS15では、制御処理フラグとして、「回転制限2」が設定されているか否かを判断する。「回転制限2」が設定されている場合は、ステップS15からステップS16に移行する。ステップS16では、指示回転数Cが自動変速用上限回転数N2より大きいか否かを判断する。指示回転数Cが自動変速用上限回転数N2より大きい場合は、ステップS16からステップS17に移行し、指示回転数Cを作業用上限回転数N2に制限する。一方、指示回転数Cが作業用上限回転数N2に達していない場合は、ステップS16からステップS18に移行し、指示回転数Cをそのままエンジン回転数制御のための回転数とする。
なお、制御処理フラグとして「回転制限1」及び「回転制限2」が設定されていない場合は、ステップS15からステップS19に移行し、指示回転数Cをそのままエンジン回転数制御のための回転数とする。
[上限回転数制御の効果]
(1)図6を参照して、低速度段では、400N・mがマッチングトルクとすると、上限回転数を制限しない場合の燃料消費率は約200mg/ps/hである。同じ条件で、本実施形態のように作業用上限回転数に設定すると、燃料消費率は、出力トルク400N・mとレギュレーションラインL2との交点付近の約173mg/ps/hとなる。そして、ここでは上限回転数が2200rpmから1800rpmに制限された分だけ、従来の装置に比較して最高速が低下することになる。すると、オペレータはより高い(従来と同等の)速度を求めようとしてシフトアップすることになる。すなわち、上限回転数が制限されることによって、オペレータはシフトアップを促される。そして、シフトアップされると、必要なエンジントルクが増加する。このとき、この実施形態では、エンジンのトルクを低下させて省燃費化を図っているわけではなく、単に上限回転数を制限しているだけであるので、エンジントルクには余力がある。したがって、従来の装置より大きい600N・mがマッチングトルクとなり、この場合の燃料消費率は約167mg/ps/hとなる。すなわち、燃費が改善されることになる。
以上のように、低速度段での作業時においては、上限回転数を制限しない場合に比較して大幅な燃費改善を図ることができる。また、中速度段においても、上限回転数を自動変速用上限回転数に制限しているので、同様に燃費改善を図ることができる。
(2)自動変速用上限回転数については、各変速度段の自動変速のための回転数より高く設定されているので、上限回転数を制限しても自動変速がなされない等の不具合は発生しない。
(3)作業用上限回転数におけるレギュレーションラインは、エンジントルクカーブの最大トルク点よりも高い回転数側に設定されているので、作業時に上限回転数を制限しても、エンジンが停止したり、ハンチングしたりするのを抑えることができる。
(4)速度段が高速度段の場合は、上限回転数を制限しないので従来と同様の最高速度を確保することができ、回送時間が長くなることはない。
(5)速度段が低速度段のときには、作業機の状態が作業状態であるか回送状態であるかにかかわらずエンジンの上限回転数を作業用上限回転数に設定するので、上限回転数の制御に際して、作業機の状態が作業状態か回送状態かを判断する必要がない。
(6)エンジンモードがパワーモードの場合にはエンジンの上限回転数を制限しないので、重負荷時の作業効率の低下を抑えることができる。
(7)シフトレバーがパーキング及びニュートラル位置に操作されている場合は、作業用上限回転数に制限されるので、オペレータが習慣的に不要なアクセル操作を行った場合の燃費消費を抑えることができる。
[エンスト回避制御]
エンスト回避制御では、制御部8は、ロックアップクラッチ70が連結状態である場合において、エンジン回転数が、所定のロックアップ解除回転数より大きい場合には、ロックアップクラッチ70を連結状態に維持する。ロックアップ解除回転数は、速度段ごとに定めることができ、ローアイドル回転数より小さく、ダンパー71の共振回転数よりも大きい。ダンパー71の共振は、ダンパー71とエンジン出力トルクと慣性との関係によって発生し、過大な共振トルクにより車体を振動させる。また、この過大な共振トルクは、駆動系の耐久性を低下させる。ダンパー71とエンジン出力トルクと慣性との関係によっては、エンストに至るまでにダンパーの共振がなく、過大な共振トルクが発生しない場合もある。この場合には、ロックアップ解除回転数は、ローアイドル回転数より小さく、エンスト直前のエンジン回転数より大きい値であれば、操作性を考慮して任意に設定可能である。また、トルクコンバータ61にダンパー71を有しない動力伝達機構6においても、ロックアップ解除回転数は、ローアイドル回転数より小さく、エンスト直前のエンジン回転数より大きい値であれば、操作性を考慮して任意に設定することで本制御を適用可能である。
エンスト回避制御では、エンジン回転数がローアイドル回転数以下に低下しても、ロックアップ解除回転数に達するまでは、ロックアップクラッチ70が連結状態に維持される。そして、制御部8は、エンジン回転数がさらに低下してロックアップ解除回転数以下になった場合に、ロックアップクラッチ70を開放状態に切り換える。
より詳細には、図11に示すように、まず、ステップS21において、エンジン回転数がロックアップ解除回転数以下であるか否かが判断される。エンジン回転数がロックアップ解除回転数以下である場合には、ステップS22において、経過時間が所定時間Tより大きいか否かが判断される。すなわち、エンジン回転数がロックアップ解除回転数以下となってからの経過時間が所定時間Tを越えたか否かが判断される。この所定時間Tは、例えば数十ミリ秒程度の短い時間である。この所定時間Tは、エンジン回転数センサ80の誤検出等のために設けられている。経過時間が所定時間Tを越えた場合には、ステップS23において、ロックアップクラッチ70が開放状態に切り換えられる。
なお、制御部8は、エンスト回避制御によってロックアップクラッチ70が開放状態に切り換えられた後、所定の復帰条件が全て満たされた場合には、ロックアップクラッチ70を連結状態に復帰させる。復帰条件には、例えば、次の第1復帰条件〜第3復帰条件が含まれる。
第1復帰条件:トランスミッション60の入力軸回転数≧復帰回転数設定値
ここで、「トランスミッション60の入力軸回転数」は、入力軸回転数センサ81によって検知される。「復帰回転数設定値」は、所定の定数であり、速度段ごとに定められる。また、「復帰回転数設定値」は、ローアイドル回転数より高い所定のエンジン回転数に設定するとよい。ロックアップクラッチ70が連結状態に復帰させられた後、すぐにエンスト回避制御によってロックアップクラッチ70が開放状態にならないためである。
第2復帰条件:経過時間>復帰禁止時間設定値
ここで、「経過時間」は第1復帰条件が満たされてからの経過時間である。「復帰禁止時間設定値」は所定の定数であり、ハンチング防止を考慮して定められる。
第3復帰条件:L/U相対回転数<開放状態保持設定値
ここで、「L/U相対回転数」は、ロックアップクラッチ70の入力側と出力側との相対回転数である。従って、「L/U相対回転数」は、トランスミッション60の入力軸回転数とエンジン回転数の差によって求めることができる。「開放状態保持設定値」は、所定の定数であり、ロックアップクラッチ70の保護と、ロックアップクラッチ70を連結した際のショックとを考慮して定められる。
なお、第1復帰条件において、トランスミッション60の入力軸回転数に代えて、トランスミッション60の中間軸回転数(中間軸回転数センサ82により検知)又は出力軸回転数(出力軸回転数センサ83により検知)が用いられてもよい。さらにエンジン回転数が用いられてもよい。中間軸回転数又は出力軸回転数を用いる場合には、トランスミッション60の変速比を考慮して「復帰回転数設定値」を定めればよい。エンジン回転数を用いる場合には、 L/U相対回転数を考慮して「復帰回転数設定値」を定めればよい。
[エンスト回避制御の効果]
このモータグレーダ1では、ロックアップクラッチ70が連結状態である場合に、負荷の増大によりエンジン回転数が低下しても、エンスト回避制御によってエンスト及び車体の振動が回避される。また、駆動系の耐久性の低下も回避できる。さらに、この際、エンスト回避制御では、エンジン回転数が低下しても、ロックアップ解除回転数に達するまではロックアップクラッチ70が連結状態に維持される。このため、オペレータは、ローアイドル回転数以下の低速走行中も、ロックアップクラッチ70が連結状態に維持されたまま運転を行うことができる。例えば、前進1速においてエンジン回転数がローアイドル回転数である場合の車速が1.3km/hである場合、車速が1.0km/hであっても、ロックアップクラッチ70が連結状態に維持される。これにより、低速走行中に操作感が損なわれることを防止することができる。
また、本実施形態では、低速度段において上限回転数を作業用上限回転数に制限しているので、従来に比較して高い速度段が選択されることになる。したがって、従来よりもエンジン回転数が低回転でかつ高い速度段が選択されることにより、エンストの可能性が高くなるが、このエンスト回避制御によって、確実にエンストを回避することができる。逆に言えば、低速度段における上限回転数をより低い回転数に制限することができ、燃費をより改善することができる。
[他の実施形態]
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。
(a)前記実施形態における上限回転数の具体的数値は一例であって、前記実施形態に限定されるものではない。
(b)前記実施形態では、中速度段が自動変速される場合について上限回転数制御を行ったが、中速度段が手動変速される場合についても本発明を同様に適用できる。
(c)前記実施形態では、前進時において上限回転数制御を行ったが、後進時においても本発明を同様に適用できる。
(d)前記実施形態では、エンジントルクカーブTは、エンジン回転数が1450rpmのときに最大トルク点(図6のMt参照)が設定されている。しかし、エンジントルクカーブT’は、エンジン回転数がローアイドル回転数である800rpm近辺(図12においては1000rpm)のときに最大トルク点(図12のMt’参照)が設定されるとともに、エンジンの回転数が高くなるに従ってトルクの値が小さくなるように設定されてもよい。この場合には、エンジン負荷によってエンジン回転数が低下することを許容できる領域が広くなるので、エンジン停止、ハンチング現象を抑えることができるとともに、作業用上限回転数におけるレギュレーションラインをより低回転域側に設定することができる。
以上のようなモータグレーダでは、回送時における最高速度を低下させることなく、作業時の燃費を効果的に改善することができる。
1 モータグレーダ
4 作業機
5 エンジン
8 制御部
12 後輪
13 アクセルペダル
13a アクセル開度センサ
60 トランスミッション
61 トルクコンバータ
70 ロックアップクラッチ
71 ダンパー
80 エンジン回転数センサ

Claims (12)

  1. 複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有し、全速度段を手動で選択可能な手動モードと所定の速度段以上を自動変速可能な自動変速モードとを切り換え可能なトランスミッションを備えたモータグレーダのエンジン回転数制御装置であって、
    エンジンの上限回転数を、速度段が前記高速度段のときには回送用上限回転数に設定し、速度段が前記低速度段のときには前記回送用上限回転数より低い作業用上限回転数に設定する上限回転数制御手段と、
    を備えたモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  2. 前記上限回転数制御手段は、速度段が前記低速度段のときには、作業機の状態が作業状態及び回送状態のいずれにおいても、エンジンの上限回転数を作業用上限回転数に設定する、請求項1に記載のモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  3. 前記作業用上限回転数はハイアイドル回転数の70%以上90%以下である、請求項1に記載のモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  4. 前記トランスミッションは、前記複数の低速度段と前記高速度段の間に、自動変速が可能な複数の中速度段を有しており、
    前記上限回転数制御手段は、速度段が前記中速度段のときには、エンジンの上限回転数を、前記回送用上限回転数より低くかつ前記作業用上限回転数より高い自動変速用上限回転数に設定する、
    請求項1に記載のモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  5. 前記自動変速用上限回転数は、自動変速する際のエンジン回転数より高い回転数である、請求項4に記載のモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  6. エンジン回転数をオペレータが設定するためのアクセルペダルと、
    前記アクセルペダルによるアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
    をさらに備え、
    前記上限回転数制御手段は、速度段が前記低速度段のときには、前記アクセル開度に応じたアクセル開度信号の上限を制限することによりエンジンの上限回転数を前記作業用上限回転数に設定する、
    請求項1に記載のモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  7. 前記モータグレーダは、エンジンを高出力で使用するパワーモードと、エンジンを低出力で使用するエコノミーモードとでエンジンの運転モードを切り換え可能であり、
    エンジンの運転モードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定するエンジンモード判定手段をさらに備え、
    前記上限回転数制御手段は、エンジンの運転モードが前記エコノミーモードのときにのみ前記制御を実行する、
    請求項1に記載のモータグレーダのエンジン回転数制御装置。
  8. エンジンと、
    前後の走行輪と、
    複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有し、前記エンジンからの動力を変速して前記前後の走行輪の少なくとも一方に伝達するためのトランスミッションと、
    作業機と、
    請求項1から7のいずれかに記載のエンジン回転数制御装置と、
    を備え、
    前記作業用上限回転数が設定されたときのレギュレーションラインと前記エンジンのエンジントルクカーブとがマッチングするマッチングトルク点は、前記エンジントルクカーブの最大トルク点よりもエンジン回転数が高い側に設定されている、
    モータグレーダ。
  9. 前記エンジントルクカーブは、最大トルク点がローアイドル回転数近辺に設定されるとともに、エンジンの回転数が高くなるに従ってトルクの値が小さくなるように設定されている、請求項8に記載のモータグレーダ。
  10. エンジンと、
    前後の走行輪と、
    複数の手動変速可能な低速度段と少なくとも1つの高速度段を有し、前記エンジンからの動力を変速して前記前後の走行輪の少なくとも一方に伝達するためのトランスミッションと、
    ロックアップクラッチを有し、前記エンジンからの駆動力を前記トランスミッションに伝達するトルクコンバータと、
    作業機と、
    エンジン回転数を検知するエンジン回転数検知手段と、
    前記ロックアップクラッチが連結状態である場合、前記エンジン回転数がローアイドル回転数より低いロックアップ解除回転数以下になった場合に、前記ロックアップクラッチの連結を解除するロックアップクラッチ制御手段と、
    請求項1から7のいずれかに記載のエンジン回転数制御装置と、
    を備えたモータグレーダ。
  11. 前記トルクコンバータは、前記エンジンからのトルク変動を吸収するダンパーをさらに有し、
    前記ロックアップ解除回転数は前記ダンパーの共振回転数よりも大きい、
    請求項10に記載のモータグレーダ。
  12. シフトレバーからの信号とトランスミッションモードスイッチからの操作信号と車速とエンジン回転数とに応じて、トランスミッションの変速を制御するトランスミッション制御部を有する、請求項8に記載のモータグレーダ。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5712096B2 (ja) * 2011-09-19 2015-05-07 本田技研工業株式会社 エンジンのアイドリングストップ制御装置
KR101339234B1 (ko) * 2011-12-09 2013-12-09 현대자동차 주식회사 댐퍼 클러치 제어 방법
EP2798178A1 (en) * 2011-12-29 2014-11-05 Clark Equipment Company Engine speed control of a vehicle with at least two throttles
JP5161386B1 (ja) * 2012-06-22 2013-03-13 株式会社小松製作所 ホイールローダ及びホイールローダの制御方法
GB201215967D0 (en) 2012-09-06 2012-10-24 Jaguar Cars Vehicle control system and method
US9079575B2 (en) * 2012-11-14 2015-07-14 Caterpillar Inc. Machine powertrain control system and method
WO2016172688A1 (en) * 2015-04-23 2016-10-27 Eaton Corporation Fuel economy enhanced transmission manual/hold mode and low mode
US20170204588A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-20 Caterpillar Inc. Automatic Depth and Traction Control for Ripping Machines
JP6850078B2 (ja) 2016-03-23 2021-03-31 株式会社小松製作所 モータグレーダ
JP6380489B2 (ja) * 2016-09-07 2018-08-29 トヨタ自動車株式会社 車両の走行制御装置
DE102017106629A1 (de) * 2017-03-28 2018-10-04 Ghh Fahrzeuge Gmbh Verfahren zum Betrieb eines selbstfahrenden Untertagefahrzeugs
US10443699B2 (en) * 2017-05-26 2019-10-15 Cnh Industrial America Llc Hydraulic torque converter for work machine
JP6682476B2 (ja) * 2017-06-29 2020-04-15 株式会社クボタ 作業機
CN107882090A (zh) * 2017-07-24 2018-04-06 徐州徐工筑路机械有限公司 平地机控制装置、方法以及平地机
JP7155034B2 (ja) * 2019-02-15 2022-10-18 株式会社小松製作所 作業機械の制御システム
JP7292922B2 (ja) * 2019-03-29 2023-06-19 株式会社クボタ 作業機
CN113217212B (zh) * 2021-05-24 2022-08-12 中联重科土方机械有限公司 用于确定挡位转速的方法、处理器及工程机械

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6444394A (en) * 1987-08-11 1989-02-16 Honda Motor Co Ltd Controller for non-stage transmission
JP2824355B2 (ja) * 1992-02-14 1998-11-11 三菱重工業株式会社 ダイレクトパワーシフトトランスミッション
EP1190888A3 (en) * 2000-09-20 2006-02-15 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Vehicle transmission system with transmission input clutch
EP1251300A3 (en) * 2001-04-16 2007-11-14 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Hydraulic control system of automated manual transmission
JP4029006B2 (ja) 2002-05-28 2008-01-09 株式会社小松製作所 作業車両
US6931315B2 (en) * 2002-12-02 2005-08-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Shift control apparatus and shift control method for a vehicular automatic transmission
JP2004183759A (ja) * 2002-12-02 2004-07-02 Toyota Motor Corp 車両用自動変速機の変速制御装置
JP4185878B2 (ja) * 2004-03-31 2008-11-26 ジヤトコ株式会社 自動変速機の制御装置
US7222011B2 (en) * 2004-07-23 2007-05-22 General Motors Corporation Engine and driveline torque transfer device control
JP4402567B2 (ja) * 2004-11-05 2010-01-20 本田技研工業株式会社 運搬車の制御装置
JP2007009930A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Toyota Motor Corp 車両用自動変速機のニュートラル制御装置
JP4396631B2 (ja) * 2005-12-27 2010-01-13 トヨタ自動車株式会社 車両用自動変速機の変速制御装置
US7530924B2 (en) * 2006-04-17 2009-05-12 Ford Global Technologies, Llc Torque converter bypass clutch control
JP4123289B2 (ja) * 2006-07-11 2008-07-23 トヨタ自動車株式会社 無段変速機の変速制御装置
JP2008157140A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Iseki & Co Ltd 作業車
JP5039394B2 (ja) * 2007-02-16 2012-10-03 株式会社エクセディ ロックアップ装置およびそれを備えた流体式トルク伝達装置
US7472684B1 (en) * 2007-11-14 2009-01-06 Cnh America Llc High low engine speed cruise control
CN102066814B (zh) * 2008-08-07 2013-10-02 株式会社小松制作所 机动平地机

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