JPWO2016042648A1 - 作業車両及び作業車両の制御方法 - Google Patents

Abstract

作業車両は、作業機と、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動されて前記作業車両を走行させる駆動輪と、前記作業車両の前進と後進とを切り替えるための進行方向切替装置の操作状態を検出する選択スイッチと、前記作業車両の走行中に、前記作業車両の進行方向を反転させるための前記進行方向切替装置の反転操作を前記選択スイッチが検出したら、前記作業車両の車速と前記エンジンの回転速度の上限との関係を、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記上限が大きくなる設定とし、設定された前記関係と前記作業車両の車速とから前記エンジンの回転速度の上限を求める制御装置と、を含む。

Description

本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、を有する作業車両及び作業車両の制御方法に関する。

駆動源であるエンジンと、駆動輪との間にＨＳＴ（Hydro Static Transmission：静油圧式動力伝達装置）と称される油圧駆動装置が設けられているフォークリフトがある。ＨＳＴは、閉回路である主油圧回路に、エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される可変容量型の油圧モータとを備えており、油圧モータの駆動力を駆動輪に伝達することによって車両を走行させるものである。

フォークリフトのような作業車両は、後進走行中に前後進レバーを後進側から前進側へ操作したり、前進走行中に前後進レバーを前進側から後進側へ操作したりすることにより、後進走行又は前進走行を減速させ停止した直後に、前進走行又は後進走行を増速させるスイッチバック動作が行われる（例えば、特許文献１）。

特開平６−５８１７８号公報

特許文献１に記載された技術は、スイッチバック動作中、アクセルペダルの操作に対してエンジンの回転速度が制限されていないため、燃料を無駄に消費する可能性がある。

本発明は、ＨＳＴを備えた作業車両がスイッチバック動作をする際に、燃料消費量の増加を抑制することを目的とする。

本発明は、作業機を備えた作業車両であり、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動されて前記作業車両を走行させる駆動輪と、前記作業車両の前進と後進とを切り替えるための進行方向切替装置の操作状態を検出する選択スイッチと、前記作業車両の走行中に、前記作業車両の進行方向を反転させるための前記進行方向切替装置の反転操作を前記選択スイッチが検出したら、前記作業車両の車速と前記エンジンの回転速度の上限との関係を、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記上限が大きくなる設定とし、設定された前記関係と前記作業車両の車速とから前記エンジンの回転速度の上限を求める制御装置と、を含む。

前記制御装置は、前記作業車両の走行中に前記進行方向切替装置が中立に操作されたことを前記選択スイッチが検出したら、前記反転操作が検出された場合よりも絶対値が大きい車速から０までの範囲で、前記エンジンの回転速度の上限が、前記反転操作が検出された場合よりも大きくなる設定とすることが好ましい。

前記制御装置は、前記車速を検出する装置の異常発生時に、前記反転操作が検出されると、予め定められたエンジン回転速度の上限と、前記反転操作が検出された場合の前記関係に設定されている上限及び前記車速から求められた前記エンジンの回転速度と、のうち小さい方を用いることが好ましい。

前記反転操作が検出された場合の前記関係は、第１の車速までは前記エンジンの回転速度の上限が０であり、前記第１の車速を含み０までの範囲は、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記エンジンの回転速度の上限が大きくなることが好ましい。

前記作業車両はフォークリフトであることが好ましい。

本発明は、作業機と、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動される駆動輪と、前記作業車両の前進と後進とを切り替えるための進行方向切替装置の操作状態を検出する選択スイッチと、を備えた作業車両を制御するにあたって、前記作業車両の走行中に、前記進行方向切替装置の操作を検出することと、前記作業車両の走行中に、前記作業車両の進行方向を反転させるための前記進行方向切替装置の反転操作を前記選択スイッチが検出したら、前記作業車両の車速と前記エンジンの回転速度の上限との関係を、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記上限が大きくなる設定とすることと、設定された前記関係と前記作業車両の車速とから前記エンジンの回転速度の上限を求めることと、を含む、作業車両の制御方法である。

本発明は、ＨＳＴを備えた作業車両がスイッチバック動作をする際に、燃料消費量の増加を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係るフォークリフトの全体構成を示す図である。 図２は、図１に示されたフォークリフト１の制御系統を示すブロック図である。 図３は、スイッチバック動作の一例を示す図である。 図４は、制御装置の制御ブロック図である。 図５は、フォークリフトのスイッチバック動作中にエンジンの回転速度に上限を与えるためのテーブルを示す図である。 図６は、図５に示されたテーブルをグラフに表した図である。 図７は、フォークリフトのスイッチバック動作中に中立が選択された場合に用いられるテーブルを示す図である。 図８は、図７に示されたテーブルをグラフに表した図である。

以下、図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

＜フォークリフト＞
図１は、本実施形態に係るフォークリフト１の全体構成を示す図である。図２は、図１に示されたフォークリフト１の制御系統を示すブロック図である。フォークリフト１は、駆動輪２ａ及び操向輪２ｂを有した車体３と、作業機５と、駆動輪２ａ及び操向輪２ｂを制動する機械式ブレーキ９と、を有する。フォークリフト１は、運転席ＳＴから操舵部材ＨＬへ向かう側が前であり、操舵部材ＨＬから運転席ＳＴへ向かう側が後である。作業機５は、車体３の前方に設けられる。

車体３には、内燃機関の一例であるエンジン４、エンジン４を駆動源として駆動する可変容量型の走行用油圧ポンプ１０及び作業機油圧ポンプ１６が設けられる。エンジン４は、例えばディーゼルエンジンであるが、これには限定されない。走行用油圧ポンプ１０及び作業機油圧ポンプ１６には、エンジン４の出力軸４Ｓが連結されている。走行用油圧ポンプ１０及び作業機油圧ポンプ１６は、出力軸４Ｓを介してエンジン４に駆動される。駆動輪２ａは、油圧モータ２０の動力で駆動される。可変容量型の走行用油圧ポンプ１０と可変容量型の油圧モータ２０とは閉じた油圧回路で連通されて、ＨＳＴを形成している。このように、フォークリフト１は、ＨＳＴによって走行する。本実施形態において、走行用油圧ポンプ１０と作業機油圧ポンプ１６とは、いずれも斜板１０Ｓと斜板１６Ｓとを有し、斜板１０Ｓと斜板１６Ｓとの傾転角が変更されることにより、容量が変化する。

作業機５は、積荷を載置するフォーク６を昇降させるリフトシリンダ７及びフォーク６をチルトさせるチルトシリンダ８を有する。車体３の運転席には、前後進レバー４２ａ、ブレーキ操作部としてのインチングペダル（ブレーキペダル）４０ａ、アクセル操作部としてのアクセルペダル４１ａ並びに作業機５を操作するためのリフトレバー及びチルトレバーを含む図示しない作業機操作レバーが設けられる。インチングペダル４０ａは、インチング率を操作する。アクセルペダル４１ａは、エンジン４への燃料供給量を変更する。インチングペダル４０ａ及びアクセルペダル４１ａは、フォークリフト１のオペレータが、運転席から足踏み操作できる位置に設けられている。図１では、インチングペダル４０ａとアクセルペダル４１ａとが重なった状態で描かれている。

図２に示されるように、フォークリフト１は、主油圧回路１００を備えている。主油圧回路１００は、走行用油圧ポンプ１０と、油圧モータ２０と、両者を接続する油圧供給管路１０ａ及び油圧供給管路１０ｂとを含んだ閉回路である。走行用油圧ポンプ１０は、エンジン４によって駆動されて作動油を吐出する装置である。本実施形態において、走行用油圧ポンプ１０は、例えば、斜板傾転角を変更することによって容量を変更することのできる可変容量型のポンプである。

油圧モータ２０は、走行用油圧ポンプ１０から吐出された作動油によって回転駆動される。油圧モータ２０は、例えば、斜板２０Ｓを有し、斜板傾転角を変更することによって容量を変更することのできる可変容量型の油圧モータである。油圧モータ２０は、固定容量型の油圧モータであってもよい。油圧モータ２０は、その出力軸２０ａがトランスファ２０ｂを介して駆動輪２ａに接続されている。油圧モータ２０は、トランスファ２０ｂを介して駆動輪２ａを回転駆動することで、フォークリフト１を走行させることができる。

油圧モータ２０は、走行用油圧ポンプ１０からの作動油の供給方向に応じて回転方向を切り替えることが可能である。油圧モータ２０の回転方向が切り替えられることにより、フォークリフト１は前進又は後進することができる。以下の説明においては、便宜上、油圧供給管路１０ａから油圧モータ２０に作動油が供給された場合にフォークリフト１が前進し、油圧供給管路１０ｂから油圧モータ２０に作動油が供給された場合にフォークリフト１が後進するものとする。

走行用油圧ポンプ１０は、油圧供給管路１０ａに接続されている部分がＡポート１０Ａ、油圧供給管路１０ｂに接続されている部分がＢポート１０Ｂである。フォークリフト１の前進時には、Ａポート１０Ａが作動油の吐出側となり、Ｂポート１０Ｂが作動油の流入側となる。フォークリフト１の後進時には、Ａポート１０Ａが作動油の流入側となり、Ｂポート１０Ｂが作動油の吐出側となる。

フォークリフト１は、ポンプ容量設定ユニット１１、モータ容量設定ユニット２１及びチャージポンプ１５を有する。ポンプ容量設定ユニット１１は、走行用油圧ポンプ１０に設けられる。ポンプ容量設定ユニット１１は、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３及びポンプ容量制御シリンダ１４を備える。ポンプ容量設定ユニット１１は、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２及び後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に、後述する制御装置３０から指令信号が与えられる。ポンプ容量設定ユニット１１は、制御装置３０から与えられた指令信号に応じてポンプ容量制御シリンダ１４が作動し、走行用油圧ポンプ１０の斜板傾転角が変化することによって、走行用油圧ポンプ１０の容量が変更される。

ポンプ容量制御シリンダ１４は、シリンダケース１４Ｃ内にピストン１４ａが収納されている。ピストン１４ａは、シリンダケース１４Ｃとピストン１４ａとの間の空間に作動油が供給されることによって、シリンダケース１４Ｃ内を往復する。ポンプ容量制御シリンダ１４は、斜板傾転角が０の状態において、ピストン１４ａが中立位置に保持されている。このため、エンジン４が回転しても、走行用油圧ポンプ１０から主油圧回路１００の油圧供給管路１０ａ又は油圧供給管路１０ｂへ吐出される作動油の量は０である。

走行用油圧ポンプ１０の斜板傾転角が０の状態から、例えば、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に対して制御装置３０から走行用油圧ポンプ１０の容量を増大する旨の指令信号が与えられるとする。すると、この指令信号に応じて前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からポンプ容量制御シリンダ１４にポンプ制御圧力が与えられる。その結果、ピストン１４ａは、図２において左側に移動する。ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン１４ａが図２において左側に移動すると、この動きに連動して走行用油圧ポンプ１０の斜板１０Ｓは、油圧供給管路１０ａに作動油を吐出する方向へ向けて傾く。

前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からのポンプ制御圧力が増大するにしたがって、ピストン１４ａの移動量が大きくなる。このため、走行用油圧ポンプ１０での斜板１０Ｓの傾転角は、その変化量も大きなものとなる。つまり、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に対して制御装置３０から指令信号が与えられると、この指令信号に応じたポンプ制御圧力が前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からポンプ容量制御シリンダ１４に与えられる。前述したポンプ制御圧力によって、ポンプ容量制御シリンダ１４が作動することにより、走行用油圧ポンプ１０の斜板１０Ｓが油圧供給管路１０ａに対して所定量の作動油を吐出できるように傾く。この結果、エンジン４が回転すれば、走行用油圧ポンプ１０から油圧供給管路１０ａに作動油が吐出されて、油圧モータ２０は前進方向に回転する。

前述した状態において、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に制御装置３０から走行用油圧ポンプ１０の容量を減少する旨の指令信号が与えられると、この指令信号に応じて前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からポンプ容量制御シリンダ１４に供給されるポンプ制御圧力が減少する。このため、ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン１４ａは、中立位置に向かって移動する。この結果、走行用油圧ポンプ１０の斜板傾転角が減少し、走行用油圧ポンプ１０から油圧供給管路１０ａへの作動油の吐出量が減少する。

制御装置３０が、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対して走行用油圧ポンプ１０の容量を増大する旨の指令信号を与えると、この指令信号に応じて後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３からポンプ容量制御シリンダ１４に対してポンプ制御圧力が与えられる。すると、ピストン１４ａは、図２において右側に移動する。ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン１４ａが、図２において右側に移動すると、これに連動して走行用油圧ポンプ１０の斜板１０Ｓが油圧供給管路１０ｂに対して作動油を吐出する方向へ向かって傾転する。

後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３から供給されるポンプ制御圧力が増大するにしたがってピストン１４ａの移動量が大きくなるため、走行用油圧ポンプ１０の斜板傾転角の変化量は大きくなる。つまり、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対して制御装置３０から指令信号が与えられると、この指令信号に応じたポンプ制御圧力が後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３からポンプ容量制御シリンダ１４に与えられる。そして、ポンプ容量制御シリンダ１４の作動により走行用油圧ポンプ１０の斜板１０Ｓが油圧供給管路１０ｂに対して所望量の作動油を吐出できるように傾く。この結果、エンジン４が回転すると、走行用油圧ポンプ１０から油圧供給管路１０ｂに作動油が吐出されて、油圧モータ２０は、後進方向に回転する。

後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対して制御装置３０から走行用油圧ポンプ１０の容量を減少する旨の指令信号が与えられると、この指令信号に応じて後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３からポンプ容量制御シリンダ１４に供給するポンプ制御圧力が減少し、ピストン１４ａが中立位置に向けて移動する。この結果、走行用油圧ポンプ１０の斜板傾転角が減少するので、走行用油圧ポンプ１０から油圧供給管路１０ｂへ吐出される作動油の量が減少する。

モータ容量設定ユニット２１は、油圧モータ２０に設けられる。モータ容量設定ユニット２１は、モータ電磁比例制御バルブ２２、モータ用シリンダ制御バルブ２３及びモータ容量制御シリンダ２４を備えている。モータ容量設定ユニット２１では、モータ電磁比例制御バルブ２２に制御装置３０から指令信号が与えられると、モータ電磁比例制御バルブ２２からモータ用シリンダ制御バルブ２３にモータ制御圧力が供給されて、モータ容量制御シリンダ２４が作動する。モータ容量制御シリンダ２４が作動すると、モータ容量制御シリンダ２４の動きに連動して油圧モータ２０の斜板傾転角が変化することになる。このため、制御装置３０からの指令信号に応じて油圧モータ２０の容量が変更されることになる。具体的には、モータ容量設定ユニット２１は、モータ電磁比例制御バルブ２２から供給されるモータ制御圧力が増加するにしたがって、油圧モータ２０の斜板傾転角が減少するようになっている。

チャージポンプ１５は、エンジン４によって駆動される。チャージポンプ１５は、前述した前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２及び後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３を介してポンプ容量制御シリンダ１４にポンプ制御圧力を供給する。チャージポンプ１５は、モータ電磁比例制御バルブ２２を介してモータ用シリンダ制御バルブ２３にモータ制御圧力を供給する機能を有している。

本実施形態において、エンジン４は、走行用油圧ポンプ１０の他に、作業機油圧ポンプ１６を駆動する。この作業機油圧ポンプ１６は、作業機５を駆動するための作業用アクチュエータであるリフトシリンダ７及びチルトシリンダ８に作動油を供給する。

フォークリフト１は、インチングポテンショメータ（ブレーキポテンショメータ）４０、アクセルポテンショメータ４１、前後進レバースイッチ４２、エンジン回転センサ４３、車速センサ４６、圧力センサ４７Ａ、４７Ｂ、圧力センサ４８及び温度センサ４９を備えている。

インチングポテンショメータ４０は、インチングペダル（ブレーキペダル）４０ａが操作された場合に、その操作量を検出して出力する。インチングペダル４０ａの操作量は、インチング操作量Ｉｓである。インチングポテンショメータ４０が出力するインチング操作量Ｉｓは、制御装置３０に入力される。以下において、インチング操作量ＩｓをインチングストロークＩｓと称することもある。

アクセルポテンショメータ４１は、アクセルペダル４１ａが操作された場合に、アクセルペダル４１ａの操作量Ａｏｐを出力するものである。アクセルペダル４１ａの操作量Ａｏｐは、アクセル開度Ａｏｐともいう。アクセルポテンショメータ４１が出力するアクセル開度Ａｏｐは、制御装置３０に入力される。

前後進レバースイッチ４２は、フォークリフト１の進行方向を前進又は後進に切り替えるための選択スイッチである。本実施形態では、運転席から選択操作できる位置に設けた前後進レバー４２ａの操作により、前進と、中立と、後進との３つの進行方向を選択して、フォークリフト１の前進と後進とを切り換えることができる前後進レバースイッチ４２を適用している。前後進レバー４２ａは、フォークリフト１の進行方向を前進又は後進に切り替えるための進行方向切替装置である。前後進レバースイッチ４２によって選択されたフォークリフト１の進行方向を示す情報は、進行方向指令値ＤＲとして前後進レバースイッチ４２から制御装置３０に与えられる。進行方向指令値ＤＲは、Ｆが前進、Ｎが中立、Ｒが後進を示す。前後進レバースイッチ４２が選択するフォークリフト１の進行方向は、これからフォークリフト１が進行する方向と、フォークリフト１が実際に進行している方向との両方を含む。

エンジン回転センサ４３は、エンジン４の実際の回転速度を検出するものである。エンジン回転センサ４３によって検出されたエンジン４の回転速度は、実際のエンジン４の回転速度Ｎｒである。エンジン４の回転速度Ｎｒを示す情報は、制御装置３０に入力される。エンジン４の回転速度は、単位時間あたりにおけるエンジン４の出力軸４Ｓの回転数である。車速センサ４６は、フォークリフト１が走行するときの速度、すなわち車速Ｖｃを検出する装置である。

圧力センサ４７Ａは、油圧供給管路１０ａに設けられて、油圧供給管路１０ａ内の作動油の圧力を検出する。圧力センサ４７Ｂは、油圧供給管路１０ｂに設けられて、油圧供給管路１０ｂ内の作動油の圧力を検出する。圧力センサ４７Ａが検出する圧力は、走行用油圧ポンプ１０のＡポート１０Ａ内における作動油の圧力に相当する。圧力センサ４７Ｂが検出する圧力は、走行用油圧ポンプ１０のＢポート１０Ｂ内における作動油の圧力に相当する。制御装置３０は、圧力センサ４７Ａ及び圧力センサ４７Ｂの検出値を取得し、本実施形態に係る作業車両の制御方法に用いる。圧力センサ４８は、リフトシリンダ７内のリフト圧力、すなわちリフトシリンダ７内の作動油の圧力を検出するリフト圧力検出装置である。温度センサ４９は、ＨＳＴ内の作動油の温度を検出する温度検出装置である。

制御装置３０は、処理部３０Ｃと記憶部３０Ｍとを含む。制御装置３０は、例えば、コンピュータを備え、フォークリフト１の制御に関する各種の処理を実行する装置である。処理部３０Ｃは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを組合せた装置である。処理部３０Ｃは、記憶部３０Ｍに記憶されている、主油圧回路１００を制御するためのコンピュータプログラムを読み込んでこれに記述されている命令を実行することにより、主油圧回路１００の動作を制御する。記憶部３０Ｍは、前述したコンピュータプログラム及び主油圧回路１００の制御に必要なデータ等を記憶している。記憶部３０Ｍは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ストレージデバイス又はこれらを組合せた装置である。

制御装置３０には、インチングポテンショメータ４０、アクセルポテンショメータ４１、前後進レバースイッチ４２、エンジン回転センサ４３、車速センサ４６及び圧力センサ４７Ａ、４７Ｂといった各種センサ類が電気的に接続されている。制御装置３０は、これらの各種センサ類からの入力信号に基づいて、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３の指令信号を生成し、かつ生成した指令信号をそれぞれの電磁比例制御バルブ１２、１３、２２に与える。

＜スイッチバック動作＞
図２に示される制御装置３０は、フォークリフト１がスイッチバック動作を実行するときに本実施形態に係る作業車両の制御方法を実行する。スイッチバック動作とは、フォークリフト１の実際の進行方向と、進行方向指令値ＤＲが規定する進行方向とが相違する場合におけるフォークリフト１の動作である。例えば、オペレータが図１に示すアクセルペダル４１ａを踏み、かつ前後進レバー４２ａを前進Ｆとしてフォークリフト１を前進させている状態で、前後進レバー４２ａを後進Ｒに切り替えたとき等の動作がスイッチバック動作である。

図３は、スイッチバック動作の一例を示す図である。例えば、フォークリフト１が荷物ＰＫを積載して後進（進行方向指令値ＤＲ＝Ｂ）しているときの、あるタイミングで、オペレータが前後進レバー４２ａを後進から前進（進行方向指令値ＤＲ＝Ｆ）に切り替える。すると、フォークリフト１は前進を開始する。このような動作がスイッチバック動作の一例である。

＜制御装置３０の制御ブロック＞
図４は、制御装置３０の制御ブロック図である。制御装置３０、より具体的には処理部３０Ｃは、フォークリフト１のスイッチバック動作時に、本実施形態に係る作業機械の制御方法を実行する。制御装置３０の処理部３０Ｃは、フィルタ３１と、回転速度制限部３２と、切替部３３と、小選択部３４とを含む。

フィルタ３１は、車速センサ４６から取得したフォークリフト１の車速Ｖｃにフィルタ処理を施して出力する。本実施形態において、フィルタ３１は一時遅れフィルタであり、車速センサ４６から取得した車速Ｖｃを入力値として、フィルタ３１を通過した後の出力値Ｖｃｆを出力する。フォークリフト１が停止する際のスリップにより車速Ｖｃが増減する可能性があるので、フィルタ３１により車速Ｖｃの増減を緩和する。

出力値Ｖｃｆは、例えば、式（１）で表される。式（１）中のｆはカットオフ周波数である。カットオフ周波数ｆは、一時遅れの時定数τの逆数である。Δｔは、制御装置３０の制御周期である。Ｖｃｆｂは１周期前、すなわち前回の制御周期におけるフィルタ３１の出力値である。本実施形態において、カットオフ周波数ｆは、前後進レバースイッチ４２が出力する進行方向指令値ＤＲがＦ又はＲであるときよりも、Ｎであるときの方が大きくなっている。
Ｖｃｆ＝Ｖｃ×２×π×ｆ×Δｔ／（２×π×ｆ×Δｔ＋１）＋Ｖｃｆｂ／（２×π×ｆ×Δｔ＋１）・・・（１）

図５は、フォークリフト１のスイッチバック動作中にエンジン４の回転速度Ｎｒに上限を与えるためのテーブル５０を示す図である。図６は、図５に示されたテーブル５０をグラフに表した図である。回転速度制限部３２は、フィルタ３１の出力値Ｖｃｆと、前後進レバースイッチ４２の進行方向指令値ＤＲとを取得する。フィルタ３１の出力値Ｖｃｆは、車速Ｖｃに対応する。回転速度制限部３２は、出力値Ｖｃｆと、進行方向指令値ＤＲとからフォークリフト１がスイッチバック動作か否かを判定する。そして、回転速度制限部３２は、フォークリフト１がスイッチバック動作をするときには、オペレータによるアクセルペダル４１ａの操作に対するエンジン４の回転速度Ｎｒを制限する。本実施形態において、回転速度制限部３２は、フォークリフト１のスイッチバック動作時に、フォークリフト１の車速Ｖｃとエンジン４の回転速度Ｎｒの上限との関係を、車速Ｖｃの絶対値が０に近づくにしたがって上限が大きくなる範囲を有する設定とする。

図５に示されるテーブル５０は、図２に示す制御装置３０の記憶部３０Ｍに記憶されている。テーブル５０は、車速Ｖｃが−Ｖ３及び−Ｖ２までは上限Ａｃｍａｘが０であるが、車速Ｖｃが−Ｖ１では上限ＡｃｍａｘがＡ１、車速Ｖｃが０のときには上限Ａｃｍａｘが１００％、すなわち制限なしとなっている。図５に示されるテーブル５０には車速Ｖｃと上限Ａｃｍａｘが離散的に設定されているので、これらが存在しない部分は例えば補間によって上限Ａｃｍａｘが求められる。結果として、スイッチバック動作中の車速Ｖｃと回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘとの関係は、図６に示されるようになる。このように、車速Ｖｃが−Ｖ２よりも０に近い範囲が、車速Ｖｃの絶対値が０に近づくにしたがって上限Ａｃｍａｘが大きくなる範囲である。

アクセル開度Ａｏｐが定まると、エンジン４の回転速度Ｎｒが一義的に定まる。このため、本実施形態ではエンジン４の回転速度Ｎｒの代わりにアクセル開度Ａｏｐの上限を設定することにより、回転速度Ｎｒの上限を設定する。したがって、テーブル５０の上限Ａｃｍａｘは、アクセル開度Ａｏｐの上限である。例えば、車速Ｖｃが−Ｖ２までは、アクセルペダル４１ａを１００％踏み込んでもアクセル開度Ａｏｐは０％となるので、エンジン４の回転速度Ｎｒは、アクセル開度Ａｏｐが０％のときの回転速度に制限される。

回転速度制限部３２は、フォークリフト１の走行中に、フォークリフト１の進行方向を反転させるための前後進レバー４２ａの反転操作を前後進レバースイッチ４２が検出したことにより、スイッチバック動作か否かを判定することができる。例えば、フォークリフト１が前進で走行しているとき、前後進レバー４２ａは前進になっているが、このときに前後進レバー４２ａが後進に切り換えられる、すなわち反転操作されると、スイッチバック動作中であると判定できる。反転操作は、例えば、フォークリフト１の進行方向を前進から後進又は後進から前進に反転させるために、前後進レバー４２ａに与えられる操作である。

図２に示される車速センサ４６は、フォークリフト１が前進しているときに正の値の車速Ｖｃを出力し、フォークリフト１が後進しているときに負の値の車速Ｖｃを出力する。回転速度制限部３２は、フォークリフト１が後進中に前後進レバー４２ａが前進又は中立に切り換えられたとき又はフォークリフト１が前進中に前後進レバー４２ａが中立に切り替えられたときに、フィルタ３１を介して車速センサ４６から取得した車速に＋１を乗じ、フォークリフト１が前進中に前後進レバー４２ａが後に切り換えられたときに、フィルタ３１を介して車速センサ４６から取得した車速に−１を乗じる。

回転速度制限部３２は、スイッチバック動作中であると判定し、かつ前後進レバー４２ａが前進又は中立に切り換えられた場合に、フィルタ３１の出力値Ｖｃｆ、すなわち車速Ｖｃに＋１を乗じてテーブル５０に与える。回転速度制限部３２は、スイッチバック動作中であると判定し、かつ前後進レバー４２ａが後進に切り換えられた場合に、フィルタ３１の出力値Ｖｃｆ、すなわち車速Ｖｃに−１を乗じてテーブル５０に与える。そして、回転速度制限部３２は、テーブル５０に与えた車速Ｖｃに対応する上限Ａｃｍａｘを取得して小選択部３４に出力する。

図７は、フォークリフト１のスイッチバック動作中に中立が選択された場合に用いられるテーブル５１を示す図である。図８は、図７に示されたテーブル５１をグラフに表した図である。回転速度制限部３２は、フォークリフト１の走行中に前後進レバー４２ａが中立に操作されたことを前後進レバースイッチ４２が検出したら、反転操作が検出された場合よりも絶対値が大きい車速から０までの範囲で、上限Ａｃｍａｘが、反転操作が検出された場合よりも大きくなる設定とする。図７に示されるテーブル５１では、図５に示されるテーブル５０の車速−Ｖ３の絶対値よりも絶対値が大きい車速−Ｖ４から＋Ｖ４の範囲まで、上限Ａｃｍａｘが１００％となっている。テーブル５１は、図２に示す制御装置３０の記憶部３０Ｍに記憶されている。

スイッチバック動作においては走行と荷役とが同時に行われるが、車速Ｖｃが低くなってきたところで前後進レバー４２ａが中立に操作されるとエンジン４の回転速度Ｎｒが低下する。このため、前後進レバー４２ａが中立に操作された場合、回転速度制限部３２は、テーブル５０に代えてテーブル５１を用いてエンジン４の回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘを求める。テーブル５１は、テーブル５０よりも広い車速Ｖｃの範囲で上限Ａｃｍａｘが１００％なので、前後進レバー４２ａが中立に操作されたときの回転速度Ｎｒの低下を抑制できる。

テーブル５１は、図８の実線で示されるように、車速Ｖｃが−Ｖ４以上＋Ｖ４以下の範囲では上限Ａｃｍａｘ＝１００％であり、車速Ｖｃが−Ｖ４未満及び＋Ｖ４よりも大きい範囲で上限Ａｃｍａｘ＝０％となっている。これに限定されず、テーブル５１は、図８の点線で示されるように、車速−Ｖ５以上―Ｖ４以下の範囲で車速Ｖｃの増加とともに上限Ａｃｍａｘが徐々に増加し、車速＋Ｖ４以上＋Ｖ５以下の範囲で車速Ｖｃの増加とともに上限Ａｃｍａｘが徐々に減少するようにしてもよい。

切替部３３は、図２に示される車速センサ４６に異常が発生した場合に、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限を設定するために用いられる。車速センサ４６に異常が発生すると、車速センサ４６からは車速Ｖｃ＝０ｋｍ／ｈが出力されるので、回転速度制限部３２がテーブル５０によって上限Ａｃｍａｘを求めると、Ａｃｍａｘ＝１００％となる。その結果、スイッチバック動作中におけるフォークリフト１の減速度が低下する可能性がある。

車速センサ４６の異常発生時でも、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限を設定するため、切替部３３は、スイッチバック中であると判定した場合、予め定められたエンジン回転速度の上限（以下、スイッチバック時上限と称する）Ａｃｔを出力する。本実施形態において、スイッチバック時上限Ａｃｔは、アクセル開度Ａｏｐを用いている。スイッチバック時上限Ａｃｔは、前後進レバー４２ａの反転操作が検出された場合の車速Ｖｃと回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘとの関係、すなわちテーブル５０に設定された上限Ａｃｍａｘの０以外の最小値Ａ１よりも小さい値である。

スイッチバック動作中、制御装置３０は、図２に示される前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に対する前進指令信号Ｆｗｃと後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対する後進指令信号Ｂｋｃとを変更する。例えば、フォークリフト１の後進中、前後進レバー４２ａが前進に切り換えられると、制御装置３０は、後進指令信号Ｂｋｃを小さくするとともに前進指令信号Ｆｗｃを大きくし、車速Ｖｃがある値になると、後進指令信号Ｂｋｃを０にする。また、フォークリフト１の前進中、前後進レバー４２ａが後進に切り換えられると、制御装置３０は、前進指令信号Ｆｗｃを小さくするとともに後進指令信号Ｂｋｃを大きくし、車速Ｖｃがある値になると、制御装置３０は、前進指令信号Ｆｗｃを０にする。スイッチバック動作中において、切替部３３は、後進指令信号Ｂｋｃ又は前進指令信号Ｆｗｃが０になるまでをスイッチバック中であると判定する。

切替部３３は、スイッチバック中であると判定した場合、エンジン回転速度のスイッチバック時上限Ａｃｔを小選択部３４に出力する。切替部３３は、スイッチバック中以外であると判定した場合、テーブル５０から求められた上限Ａｃｍａｘが小選択部３４で選択されるように、上限Ａｃｍａｘ＝１００％を小選択部３４に出力する。小選択部３４は、スイッチバック時上限Ａｃｔ又は上限Ａｃｍａｘ＝１００％と、前後進レバー４２ａの反転操作が検出された場合の車速Ｖｃと回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘとの関係、すなわちテーブル５０から求められた上限Ａｃｍａｘと、のうち小さい方を、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限であるエンジン回転速度上限Ｎｒｍａｘとする。

切替部３３及び小選択部３４により、制御装置３０は、車速センサ４６に異常が発生した場合でも、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限を設定し、スイッチバック動作中におけるフォークリフト１の減速度が低下する可能性を低減できる。前述したように、回転速度制限部３２は、車速Ｖｃに対応するフィルタ３１の出力値Ｖｃｆと、進行方向指令値ＤＲとからフォークリフト１がスイッチバック動作か否かを判定する。すなわち、回転速度制限部３２は、車速が正の値から０を経て負の値になった場合又は負の値から０を経て正の値になった場合に、スイッチバック動作ではないと判定する。これに対して、切替部３３は、車速Ｖｃの方向が切り替わるより前に、後進指令信号Ｂｋｃ又は前進指令信号Ｆｗｃが０になったことにより、スイッチバック中ではないと判定して、上限Ａｃｍａｘ＝１００％を小選択部３４に出力する。このため、切替部３３が上限Ａｃｍａｘ＝１００％を小選択部３４に出力した後、かつ車速Ｖｃ＝０までにおいては、回転速度制限部３２が求めた上限Ａｃｍａｘが小選択部３４で選択されることになる。

本実施形態において、制御装置３０の処理部３０Ｃは、燃料噴射量演算部３５を備える。燃料噴射量演算部３５は、アクセルポテンショメータ４１が検出したアクセル開度Ａｏｐと、エンジン回転センサ４３が検出したエンジン４の回転速度Ｎｒとに基づいて、エンジン４の燃料噴射インジェクタ４Ｉが噴射する燃料の量を演算する。このとき、燃料噴射量演算部３５は、小選択部３４からエンジン回転速度上限Ｎｒｍａｘを取得して、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限値がエンジン回転速度上限Ｎｒｍａｘを超えない範囲で、燃料噴射インジェクタ４Ｉの燃料噴射量Ｑｆを演算する。燃料噴射量演算部３５は、燃料噴射量Ｑｆの指令値を燃料噴射インジェクタ４Ｉに出力する。燃料噴射インジェクタ４Ｉは、燃料噴射量演算部３５から出力された燃料噴射量Ｑｆに対応した燃料をエンジン４に噴射する。

本実施形態において、フォークリフト１のスイッチバック動作中には、フォークリフト１の車速Ｖｃの絶対値が０に近づくにしたがってエンジン４の回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘが大きくなる範囲を有するように、車速Ｖｃと回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘとの関係が設定される。このようにすることで、制御装置３０は、スイッチバック動作中にアクセルペダル４１ａが踏み込まれることによるスイッチバック動作中の加速の抑制を実現することができる。また、フォークリフト１のスイッチバック動作中には、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘが設けられるので、制御装置３０は、スイッチバック動作時における燃料消費量の増加を抑制できる。特に、本実施形態では、エンジン４の回転速度Ｎｒが０に制限される範囲を有しているので、制御装置３０は、スイッチバック動作時における燃料消費量の増加を効果的に抑制できる。

また、フォークリフト１の車速Ｖｃの絶対値が０に近づくにしたがってエンジン４の回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘを大きくし、さらに車速Ｖｃが０のときには上限Ａｃｍａｘを設けない。このようにすることにより、制御装置３０は、フォークリフト１の進行方向が実際に反転したときにおけるアクセルペダル４１ａの操作に対するエンジン４の回転速度上昇の応答性を向上させることができる。このため、制御装置３０は、フォークリフト１の走行方向が切り替わるタイミングにおいて、エンジン４の回転速度Ｎｒを速やかに上昇させて、後進から前進又は前進から後進へ滑らかに移行させることができる。また、車速Ｖｃが０のとき、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘは設けられていないので、フォークリフト１は、停止した後、荷役動作に速やかに移行できる。

＜制御例＞
制御装置３０は、フォークリフト１の走行中に、前後進レバースイッチ４２から前後進レバー４２ａの操作を検出する。制御装置３０の回転速度制限部３２は、フォークリフト１の走行中に、前後進レバー４２ａに対して進行方向を反転させる操作がなされたことを前後進レバースイッチ４２が検出したら、テーブル５１に設定された車速Ｖｃとエンジンの回転速度Ｎｒの上限Ａｃｍａｘとの関係に、車速センサ４６が検出した車速Ｖｃを与えて、対応する上限Ａｃｍａｘを求め、小選択部３４に出力する。切替部３３は、スイッチバック中であると判定した場合、スイッチバック時上限Ａｃｔを小選択部３４に出力する。小選択部３４は、回転速度制限部３２が求めた上限Ａｃｍａｘと、切替部３３から出力されたスイッチバック時上限Ａｃｔとのうち小さい方を、エンジン回転速度上限Ｎｒｍａｘとする。燃料噴射量演算部３５は、小選択部３４からエンジン回転速度上限Ｎｒｍａｘを取得して、エンジン４の回転速度Ｎｒの上限値がエンジン回転速度上限Ｎｒｍａｘを超えないようにエンジン４を制御する。

以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組合せることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。作業車両は、ホイールを備えた作業車両であれば、例えばホイールローダーであってもよく、フォークリフト１に限定されない。

１ フォークリフト
４ エンジン
４Ｉ 燃料噴射インジェクタ
５ 作業機
６ フォーク
１０ 走行用油圧ポンプ
１０Ｓ 斜板
１０ａ、１０ｂ 油圧供給管路
１１ ポンプ容量設定ユニット
１２ 前進用ポンプ電磁比例制御バルブ
１３ 後進用ポンプ電磁比例制御バルブ
１４ ポンプ容量制御シリンダ
１５ チャージポンプ
１６ 作業機油圧ポンプ
２０ 油圧モータ
２０Ｓ 斜板
２１ モータ容量設定ユニット
３０ 制御装置
３０Ｃ 処理部
３０Ｍ 記憶部
３１ フィルタ
３２ 回転速度制限部
３３ 切替部
３４ 小選択部
３５ 燃料噴射量演算部
４１ アクセルポテンショメータ
４１ａ アクセルペダル
４２ 前後進レバースイッチ
４２ａ 前後進レバー
４３ エンジン回転センサ
４６ 車速センサ
５０ テーブル
５１ テーブル
１００ 主油圧回路

Claims (6)

1. 作業機を備えた作業車両であり、
   エンジンと、
   前記エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
   前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、
   前記油圧モータによって駆動されて前記作業車両を走行させる駆動輪と、
   前記作業車両の前進と後進とを切り替えるための進行方向切替装置の操作状態を検出する選択スイッチと、
   前記作業車両の走行中に、前記作業車両の進行方向を反転させるための前記進行方向切替装置の反転操作を前記選択スイッチが検出したら、前記作業車両の車速と前記エンジンの回転速度の上限との関係を、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記上限が大きくなる設定とし、設定された前記関係と前記作業車両の車速とから前記エンジンの回転速度の上限を求める制御装置と、
   を含む、作業車両。
2. 前記制御装置は、
   前記作業車両の走行中に前記進行方向切替装置が中立に操作されたことを前記選択スイッチが検出したら、前記反転操作が検出された場合よりも絶対値が大きい車速から０までの範囲で、前記エンジンの回転速度の上限が、前記反転操作が検出された場合よりも大きくなる設定とする、請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御装置は、
   前記車速を検出する装置の異常発生時に、前記反転操作が検出されると、予め定められたエンジン回転速度の上限と、前記反転操作が検出された場合の前記関係に設定されている上限及び前記車速から求められた前記エンジンの回転速度と、のうち小さい方を用いる、請求項１又は請求項２に記載の作業車両。
4. 前記反転操作が検出された場合の前記関係は、第１の車速までは前記エンジンの回転速度の上限が０であり、前記第１の車速を含み０までの範囲は、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記エンジンの回転速度の上限が大きくなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業車両。
5. 前記作業車両はフォークリフトである、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業車両。
6. 作業機と、エンジンと、前記エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動される駆動輪と、前記作業車両の前進と後進とを切り替えるための進行方向切替装置の操作状態を検出する選択スイッチと、を備えた作業車両を制御するにあたって、
   前記作業車両の走行中に、前記進行方向切替装置の操作を検出することと、
   前記作業車両の走行中に、前記作業車両の進行方向を反転させるための前記進行方向切替装置の反転操作を前記選択スイッチが検出したら、前記作業車両の車速と前記エンジンの回転速度の上限との関係を、前記車速の絶対値が０に近づくにしたがって前記上限が大きくなる設定とすることと、
   設定された前記関係と前記作業車両の車速とから前記エンジンの回転速度の上限を求めることと、
   を含む、作業車両の制御方法。
   

Images