特許 6203060 作業車両及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6203060

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】作業車両及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/04 20060101AFI20170914BHJP

   F16H 59/08 20060101ALI20170914BHJP

   F16H 59/18 20060101ALI20170914BHJP

   F16H 59/44 20060101ALI20170914BHJP

   F16H 59/54 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F16H61/04

   F16H59/08

   F16H59/18

   F16H59/44

   F16H59/54

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-5026(P2014-5026)

(22)【出願日】2014年1月15日

(65)【公開番号】特開2015-132352(P2015-132352A)

(43)【公開日】2015年7月23日

【審査請求日】2016年11月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】山田 賢一

(72)【発明者】

【氏名】宮本 俊輔

【審査官】 保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−００４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６１９７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１２０５４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−００１７１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ５９／００−６１／１２

６１／１６−６１／２４

６１／６６−６１／７０

６３／４０−６３／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、
前記エンジンによって駆動される走行装置と、
前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達するトランスミッションと、
油圧によって駆動されるブレーキ装置と、
アクセル操作部材と、
前記アクセル操作部材の操作量を検出するアクセル操作量検出部と、
車速を検出する車速検出部と、
車両の加速度を検出する加速度検出部と、
前記トランスミッションの速度範囲を現在の速度範囲よりも低速の速度範囲にシフトダウンする自動シフトダウンを実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値より大きいこと、前記車速が所定の速度閾値未満であること、前記加速度が所定の加速度閾値以下であること、及び、前記ブレーキ装置に供給される作動油の油圧が所定のブレーキ閾値未満であることを含む自動シフトダウン条件に基づいて、前記自動シフトダウンの実行を判定する、
作業車両。

【請求項2】

エンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、
前記エンジンによって駆動される走行装置と、
前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達するトランスミッションと、
アクセル操作部材と、
前記アクセル操作部材の操作量を検出するアクセル操作量検出部と、
車速を検出する車速検出部と、
車両の加速度を検出する加速度検出部と、
前記トランスミッションの速度範囲を現在の速度範囲よりも低速の速度範囲にシフトダウンする自動シフトダウンを実行する制御部と、
を備え、
前記制御部は、第１条件と第２条件とを含む自動シフトダウン条件に基づいて、前記自動シフトダウンの実行を判定し、
前記第1条件は、前記アクセル操作部材の操作量が所定の第１アクセル閾値より大きく、且つ、前記車速が所定の第１速度閾値未満であり、且つ、前記加速度が減速に相当する値であることを含み、
前記第２条件は、前記アクセル操作部材の操作量が前記第１アクセル閾値よりも大きい第２アクセル閾値より大きく、且つ、前記車速が所定の第２速度閾値未満であり、且つ、前記加速度が加速に相当する値であることを含む、
作業車両。

【請求項3】

前記自動シフトダウン条件は、前記作業機が所定の作業姿勢であることをさらに含む、
請求項１又は２に記載の作業車両。

【請求項4】

エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、前記エンジンによって駆動される走行装置と、前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達するトランスミッションと、油圧によって駆動されるブレーキ装置と、アクセル操作部材と、を備える作業車両の制御方法であって、
前記アクセル操作部材の操作量を検出するステップと、
車速を検出するステップと、
車両の加速度を検出するステップと、
前記トランスミッションの速度範囲を現在の速度範囲よりも低速の速度範囲にシフトダウンする自動シフトダウンを実行するステップと、
前記アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値より大きいこと、前記車速が所定の速度閾値未満であること、前記加速度が所定の加速度閾値以下であること、及び、前記ブレーキ装置に供給される作動油の油圧が所定のブレーキ閾値未満であることを含む自動シフトダウン条件に基づいて、前記自動シフトダウンの実行を判定するステップと、
を備える作業車両の制御方法。

【請求項5】

エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、前記エンジンによって駆動される走行装置と、前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達するトランスミッションと、アクセル操作部材と、を備える作業車両の制御方法であって、
前記アクセル操作部材の操作量を検出するステップと、
車速を検出するステップと、
車両の加速度を検出するステップと、
前記トランスミッションの速度範囲を現在の速度範囲よりも低速の速度範囲にシフトダウンする自動シフトダウンを実行するステップと、
第1条件と第2条件とを含む自動シフトダウン条件に基づいて、前記自動シフトダウンの実行を判定するステップと、
を備え、
前記第1条件は、前記アクセル操作部材の操作量が所定の第１アクセル閾値より大きく、且つ、前記車速が所定の第１速度閾値未満であり、且つ、前記加速度が減速に相当する値であることを含み、
前記第２条件は、前記アクセル操作部材の操作量が前記第１アクセル閾値よりも大きい第２アクセル閾値より大きく、且つ、前記車速が所定の第２速度閾値未満であり、且つ、前記加速度が加速に相当する値であることを含む、
作業車両の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業車両及びその制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ホイールローダ等の作業車両には、自動シフトダウン機能を有するものがある。自動シフトダウン機能では、所定の条件が満たされたときにトランスミッションの速度範囲が現在の速度範囲よりも低い速度範囲に自動的にシフトダウンされる。

【0003】

例えば特許文献１に記載されている作業車両では、ブームシリンダの油圧が所定の基準値より高く、ブームの高さが所定高さより低く、且つ、車速が所定速度以下であるときに、第２速以上の速度範囲から第１速に自動的にシフトダウンさせる。これにより、第２速以上の速度範囲で走行している作業車両が掘削作業を行うときに、自動的に速度範囲を第１速にシフトダウンさせることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開公報ＷＯ２００８／１２０５４６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記のようにブームシリンダの油圧と、ブームの高さと、車速とによる自動シフトダウンの判定方法では、自動シフトダウンの実行に遅れが生じるという問題がある。例えば、誤判定を防止するためには、上記の所定速度は、できるだけ小さい値であることが望ましい。これにより、作業車両が掘削作業を開始するときに地山に突っ込むことで車速が低くなった状態を精度よく判定することができる。しかし、所定速度が小さな値に設定されると、車速が十分に低くなるまでは、自動シフトダウンの実行が決定されないことになる。このため、自動シフトダウンの実行に遅れが生じる。

【0006】

本発明の課題は、自動シフトダウンの誤判定を抑えると共に、迅速に判定を行うことができる作業車両及びその制御方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、走行装置と、トランスミッションと、アクセル操作部材と、アクセル操作量検出部と、車速検出部と、加速度検出部と、制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。トランスミッションは、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達する。アクセル操作量検出部は、アクセル操作部材の操作量を検出する。車速検出部は、車速を検出する。加速度検出部は、車両の加速度を検出する。制御部は、トランスミッションの速度範囲を現在の速度範囲よりも低速の速度範囲にシフトダウンする自動シフトダウンを実行する。制御部は、自動シフトダウン条件に基づいて、自動シフトダウンの実行を判定する。自動シフトダウン条件は、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であること、車速が所定の速度閾値未満であること、及び、加速度が所定の加速度閾値以下であることを含む。

【0008】

本態様に係る作業車両では、車速に加えて、アクセル操作部材の操作量と車両の加速度とによって、自動シフトダウンの実行が判定される。このため、作業車両の状態をより精度よく判定することができる。例えば、アクセル操作部材が大きく操作されているにも関らず、車両の加速度が小さいことは、作業車両が掘削作業を行うために地山に突っ込んだが、牽引力が不足しているために十分に加速できていない状態であることを意味している。本態様に係る作業車両では、このような場合に、適切に自動シフトダウンを実行することができる。また、アクセル操作部材の操作量と車両の加速度とによって自動シフトダウンの誤判定を抑えることができるため、誤判定を防止するために速度閾値を過度に小さな値に設定しなくてもよい。このため、自動シフトダウンの判定を迅速に行うことができる。

【0009】

好ましくは、自動シフトダウン条件は、作業機が所定の作業姿勢であることをさらに含む。この場合、低速の速度範囲が必要となる作業時に作業機がとり得る姿勢を所定の作業姿勢として設定することで、自動シフトダウンの実行をさらに精度よく判定することができる。

【0010】

好ましくは、作業車両は、油圧によって駆動されるブレーキ装置をさらに備える。自動シフトダウン条件は、ブレーキ装置に供給される作動油の圧力が所定のブレーキ閾値未満であることをさらに含む。この場合、オペレータがブレーキ装置を使用する意図が無いことを検出することで、自動シフトダウンの実行をさらに精度よく判定することができる。

【0011】

好ましくは、自動シフトダウン条件は、アクセル操作部材の操作量が所定の第１アクセル閾値以上であり、且つ、加速度が減速に相当する値であることを含む。例えば、加速に相当する値を正の値とすると、減速に相当する値は負の値である。例えば、所定の加速度閾値が負の値に設定され、加速度が所定の加速度閾値以下であるときに、加速度が減速に相当する値であると判定される。この場合、アクセル操作部材が操作されているにも関らず作業車両が減速している状態で、自動シフトダウンが実行される。このような状態は、例えば、アクセル操作部材を大きく操作せずに作業車両が地山に突っ込み始めたときに、牽引力が不足しているために作業車両が減速している状態を意味する。このように自動シフトダウンを実行する適切な状態を精度よく判定することができる。

【0012】

好ましくは、自動シフトダウン条件は、アクセル操作部材の操作量が第１アクセル閾値よりも大きい第２アクセル閾値以上であり、且つ、加速度が加速に相当する値であることを含む。この場合、例えば、所定の加速度閾値は正の値に設定される。加速度が加速に相当する値であるが所定の加速度閾値以下であることは、作業車両が減速してはいないが、十分に加速できていない状態を意味する。従って、アクセル操作部材が大きく操作されているにも関らず作業車両が十分に加速できていない状態で、自動シフトダウンが実行される。このような状態は、例えば、作業車両が地山に突っ込んでおり、アクセル操作部材を大きく操作しているにも関らず、牽引力が不足しているために作業車両が十分に加速していない状態を意味する。このように自動シフトダウンを実行する適切な状態を精度よく判定することができる。

【0013】

本発明の他の態様に係る作業車両の制御方法は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、走行装置と、トランスミッションと、アクセル操作部材と、を備える作業車両の制御方法である。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。トランスミッションは、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達する。本態様に係る制御方法は、第１〜第５ステップを備える。第１ステップでは、アクセル操作部材の操作量を検出する。第２ステップでは、車速を検出する。第３ステップでは、車両の加速度を検出する。第４ステップでは、トランスミッションの速度範囲を現在の速度範囲よりも低速の速度範囲にシフトダウンする自動シフトダウンを実行する。第５ステップでは、自動シフトダウン条件に基づいて、自動シフトダウンの実行を判定する。自動シフトダウン条件は、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であること、車速が所定の速度閾値未満であること、及び、加速度が所定の加速度閾値以下であることを含む。

【0014】

本態様に係る作業車両の制御方法では、車速に加えて、アクセル操作部材の操作量と車両の加速度とによって、自動シフトダウンの実行が判定される。このため、作業車両の状態をより精度よく判定することができる。例えば、アクセル操作部材が大きく操作されているにも関らず、車両の加速度が小さいことは、作業車両が掘削作業を行うために地山に突っ込んだが、牽引力が不足しているために十分に加速できていない状態であることを意味している。本態様に係る作業車両では、このような場合に、適切に自動シフトダウンを実行することができる。また、アクセル操作部材の操作量と車両の加速度とによって自動シフトダウンの誤判定を抑えることができるため、誤判定を防止するために速度閾値を過度に小さな値に設定しなくてもよい。このため、自動シフトダウンの判定を迅速に行うことができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る作業車両及びその制御方法では、自動シフトダウンの誤判定を抑えると共に、迅速に判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る作業車両の側面図である。

【図2】作業車両の駆動系を示す模式図である。

【図3】作業車両の制御系を示すブロック図である。

【図4】自動シフトダウンの処理を示すフローチャートである。

【図5】自動シフトダウン条件の第１条件を示す図である。

【図6】自動シフトダウン条件の第２条件を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る作業車両１の側面図である。図１に示すように、作業車両１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行輪４，５と、運転室６とを有している。作業車両１は、ホイールローダであり、走行輪４，５が回転駆動されることにより走行する。作業車両１は、作業機３を用いて掘削等の作業を行うことができる。

【0018】

車体フレーム２には、作業機３および走行輪４，５が取り付けられている。作業機３は、後述する第１油圧ポンプ３１（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム１１とバケット１２とを有する。ブーム１１は、車体フレーム２に装着されている。作業機３は、ブームシリンダ１３とバケットシリンダ１４とを有している。ブームシリンダ１３とバケットシリンダ１４とは、油圧シリンダである。ブームシリンダ１３の一端は車体フレーム２に取り付けられている。ブームシリンダ１３の他端はブーム１１に取り付けられている。ブームシリンダ１３が第１油圧ポンプからの作動油によって伸縮することによって、ブーム１１が上下に回動する。バケット１２は、ブーム１１の先端に取り付けられている。バケットシリンダ１４の一端は車体フレーム２に取り付けられている。バケットシリンダ１４の他端はベルクランク１５を介してバケット１２に取り付けられている。バケットシリンダ１４が、第１油圧ポンプ３１からの作動油によって伸縮することによって、バケット１２が上下に回動する。

【0019】

車体フレーム２には、運転室６が取り付けられている。運転室６は、車体フレーム２上に載置されている。運転室６内には、オペレータが着座するシートや、後述する操作装置５０（図３参照）などが配置されている。車体フレーム２は、前フレーム１６と後フレーム１７とを有する。前フレーム１６と後フレーム１７とは互いに左右方向に回動可能に取り付けられている。

【0020】

作業車両１は、ステアリングシリンダ１８を有している。ステアリングシリンダ１８は、前フレーム１６と後フレーム１７とに取り付けられている。ステアリングシリンダ１８は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１８が、後述する第２油圧ポンプ３２からの作動油によって伸縮することによって、作業車両１の進行方向が左右に変更される。

【0021】

図２は、作業車両１の駆動系を示す模式図である。図２に示すように、作業車両１は、エンジン２１と、動力取り出し装置２２（以下、「ＰＴＯ２２」と呼ぶ）と、トランスミッション２３と、走行装置２４とを有している。

【0022】

エンジン２１は、例えばディーゼルエンジン２１である。エンジン２１の出力は、エンジン２１のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。燃料量の調整は、エンジン２１に取り付けられた燃料噴射装置２５を後述する制御部２６（図３参照）が制御することで行われる。作業車両１は、エンジン回転速度検出部２７を備えている。エンジン回転速度検出部２７は、エンジン回転速度を検出し、エンジン回転速度を示す検出信号を制御部２６へ送る。

【0023】

作業車両１は、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２と第３油圧ポンプ３３とを有する。ＰＴＯ２２（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）は、これらの油圧ポンプ３１，３２，３３に、エンジン２１からの駆動力の一部を伝達する。すなわち、ＰＴＯ２２は、これらの油圧ポンプ３１，３２，３３とトランスミッション２３とにエンジン２１からの駆動力を分配する。

【0024】

第１油圧ポンプ３１は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、作業機制御弁３４を介して、上述したブームシリンダ１３とバケットシリンダ１４とに供給される。

【0025】

第１油圧ポンプ３１は、可変容量型の油圧ポンプである。第１油圧ポンプ３１の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、第１油圧ポンプ３１の吐出容量が変更される。第１油圧ポンプ３１には、第１容量制御装置３５が接続されている。第１容量制御装置３５は、制御部２６によって制御され、第１油圧ポンプ３１の傾転角を変更する。これにより、第１油圧ポンプ３１の吐出容量が制御部２６によって制御される。

【0026】

第２油圧ポンプ３２は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油は、ステアリング制御弁３６を介して、上述したステアリングシリンダ１８に供給される。

【0027】

第２油圧ポンプ３２は、可変容量型の油圧ポンプである。第２油圧ポンプ３２の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、第２油圧ポンプ３２の吐出容量が変更される。第２油圧ポンプ３２には、第２容量制御装置３７が接続されている。第２容量制御装置３７は、制御部２６によって制御され、第２油圧ポンプ３２の傾転角を変更する。これにより、第２油圧ポンプ３２の吐出容量が制御部２６によって制御される。

【0028】

第３油圧ポンプ３３は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。第３油圧ポンプ３３から吐出された作動油は、ブレーキ制御弁３８を介して、ブレーキ装置３９に供給される。第３油圧ポンプ３３は、可変容量型の油圧ポンプである。第３油圧ポンプ３３の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、第３油圧ポンプ３３の吐出容量が変更される。第３油圧ポンプ３３には、第３容量制御装置４０が接続されている。第３容量制御装置４０は、制御部２６によって制御され、第３油圧ポンプ３３の傾転角を変更する。これにより、第３油圧ポンプ３３の吐出容量が制御部２６によって制御される。

【0029】

ＰＴＯ２２は、エンジン２１からの駆動力の一部をトランスミッション２３に伝達する。トランスミッション２３は、エンジン２１からの駆動力を走行装置２４に伝達する。トランスミッション２３は、エンジン２１からの駆動力を変速して出力する。

【0030】

トランスミッション２３は、例えば、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素に接続される電動モータとを有するＥＭＴ（電気−機械式変速装置）である。或いは、トランスミッション２３は、遊星歯車機構と、遊星歯車機構の回転要素に接続される油圧モータとを有するＨＭＴ（油圧−機械式変速装置）であってもよい。ＥＭＴ及びＨＭＴにおいてはモータを制御することで、トランスミッション２３の速度比を連続的に変更することができる。或いは、トランスミッション２３は、トルクコンバータと多段式の変速装置とを有するトルクコンバータ式のトランスミッションであってもよい。或いは、トランスミッション２３は、ＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）であってもよい。

【0031】

走行装置２４は、アクスル４１と、走行輪４，５とを有する。アクスル４１は、トランスミッション２３からの駆動力を走行輪４，５に伝達する。これにより、走行輪４，５が回転する。作業車両１は、車速検出部４２を備えている。車速検出部４２は、トランスミッション２３の出力軸の回転速度（以下、「出力回転速度」と呼ぶ）を検出する。出力回転速度は車速に対応しているため、車速検出部４２は、出力回転速度を検出することで車速を検出する。また、車速検出部４２は、トランスミッション２３の出力軸の回転方向を検出する。出力軸の回転方向は、作業車両１の進行方向に対応しているため、車速検出部４２は、出力軸の回転方向を検出することで作業車両１の進行方向を検出する進行方向検出部として機能する。車速検出部４２は、出力回転速度及び回転方向を示す検出信号を制御部２６に送る。

【0032】

図３は、作業車両１が備える制御系を示すブロック図である。図３に示すように、作業車両１は、操作装置５０と制御部２６とを有する。操作装置５０は、オペレータによって操作される。操作装置５０は、アクセル操作装置５１と、作業機操作装置５２と、変速操作装置５３と、前後進操作装置５４（以下、「ＦＲ操作装置５４」）と、ステアリング操作装置５５と、ブレーキ操作装置５６と、設定装置５７とを有する。

【0033】

アクセル操作装置５１は、アクセル操作部材５１ａと、アクセル操作検出部５１ｂとを有する。アクセル操作部材５１ａは、エンジン２１の目標回転速度を設定するために操作される。アクセル操作部材５１ａが操作されることにより、エンジン２１の回転速度が変更される。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作部材５１ａの操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を検出する。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作量を示す検出信号を制御部２６へ送る。

【0034】

作業機操作装置５２は、作業機操作部材５２ａと作業機操作検出部５２ｂとを有する。作業機操作部材５２ａは、作業機３を動作させるために操作される。作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの位置を検出する。作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの位置を示す検出信号を制御部２６に出力する。作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの位置を検出することで、作業機操作部材５２ａの操作量（以下、「作業機操作量」と呼ぶ）を検出する。

【0035】

変速操作装置５３は、変速操作部材５３ａと変速操作検出部５３ｂとを有する。オペレータは、変速操作部材５３ａを操作することにより、トランスミッション２３の速度範囲を選択することができる。変速操作検出部５３ｂは、変速操作部材５３ａの位置を検出する。変速操作部材５３ａの位置は、第１速及び第２速など複数の速度範囲に対応している。例えば、本実施形態のトランスミッション２３では、第１速から第４速までの速度範囲を選択可能である。変速操作検出部５３ｂは、変速操作部材５３ａの位置を示す検出信号を制御部２６に出力する。

【0036】

変速操作装置５３は、キックダウンスイッチ５３ｃをさらに含む。変速操作検出部５３ｂはキックダウンスイッチ５３ｃが操作されたことを示す検出信号を制御部２６に出力する。

【0037】

ＦＲ操作装置５４は、前後進操作部材５４ａ（以下、「ＦＲ操作部材５４ａ」）と、前後進位置検出部５４ｂ（以下、「ＦＲ位置検出部５４ｂ」）とを有する。オペレータは、ＦＲ操作部材５４ａを操作することにより、作業車両１の前進と後進とを切り換えることができる。ＦＲ操作部材５４ａは、前進位置（Ｆ）と中立位置（Ｎ）と後進位置（Ｒ）とに選択的に切り換えられる。ＦＲ位置検出部５４ｂは、ＦＲ操作部材５４ａの位置を検出する。ＦＲ位置検出部５４ｂは、ＦＲ操作部材５４ａの位置を示す検出信号を制御部２６に出力する。

【0038】

ステアリング操作装置５５は、ステアリング操作部材５５ａを有する。ステアリング操作装置５５は、ステアリング操作部材５５ａの操作に基づきパイロット油圧をステアリング制御弁３６に供給することにより、ステアリング制御弁３６を駆動する。なお、ステアリング操作部材５５ａはステアリング操作部材５５ａの操作を電気信号に変換してステアリング制御弁３６を駆動してもよい。オペレータは、ステアリング操作部材５５ａを操作することにより、作業車両１の進行方向を左右に変更することができる。

【0039】

ブレーキ操作装置５６は、ブレーキ操作部材５６ａとブレーキ操作検出部５６ｂとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材５６ａを操作することにより、作業車両１の制動力を操作することができる。ブレーキ操作検出部５６ｂは、ブレーキ操作部材５６ａの操作量（以下、「ブレーキ操作量」と呼ぶ）を検出する。ブレーキ操作検出部５６ｂは、ブレーキ操作量を示す検出信号を制御部２６に出力する。

【0040】

設定装置５７は、作業車両１の各種の設定を行うための装置である。設定装置５７は、例えばタッチパネル式の表示入力装置である。或いは、設定装置５７は、ハードキーとディスプレイとを備える装置であってもよい。設定装置５７は入力された設定を示す入力信号を制御部２６に出力する。また、設定装置５７は、制御部２６からの指令信号に応じて、作業車両１の各種の情報を表示する。

【0041】

作業車両１は、ブーム位置検出部６１とバケット位置検出部６２とを有する。ブーム位置検出部６１は、ブーム１１の位置を検出する。例えば、ブーム位置検出部６１は、ブーム１１の角度を検出することでブーム１１の位置を検出する。ブーム位置検出部６１は、ブーム１１の角度を直接的に検出するセンサであってもよい。或いは、ブーム位置検出部６１は、ブームシリンダ１３のストローク量を検出することで、ブーム１１の角度を検出してもよい。ブーム位置検出部６１は、ブーム１１の位置を示す検出信号を制御部２６に出力する。

【0042】

バケット位置検出部６２はバケット１２の位置を検出する。例えば、バケット位置検出部６２は、バケット１２の角度を検出することでバケット１２の位置を検出する。バケット位置検出部６２は、バケット１２の角度を直接的に検出するセンサであってもよい。或いは、バケット位置検出部６２は、バケットシリンダ１４のストローク量を検出することで、バケット１２の角度を検出してもよい。バケット位置検出部６２は、バケット１２の位置を示す検出信号を制御部２６に出力する。

【0043】

作業車両１は、ブーム圧検出部６３を有する。ブーム圧検出部６３は、ブームシリンダ１３のボトム圧を検出する。ブームシリンダ１３のボトム圧は、ブームシリンダ１３のボトム側の油室内の作動油の圧力である。ブームシリンダ１３が伸長するときには、ブームシリンダ１３のボトム側の油室に作動油が供給される。ブームシリンダ１３が収縮するときには、ブームシリンダ１３のボトム側の油室から作動油が排出される。なお、ブーム１１が保持状態であるときには、ブーム１１を保持するための負荷に応じた油圧がブームシリンダ１３のボトム側の油室に作用する。ブーム圧検出部６３は、ブームシリンダ１３のボトム圧を示す検出信号を制御部２６に入力する。

【0044】

作業車両１は、ブレーキ圧検出部６４を有する。ブレーキ圧検出部６４は、ブレーキ圧を検出する。ブレーキ圧は、ブレーキ装置３９に供給される作動油の圧力である。ブレーキ圧検出部６４は、ブレーキ圧を示す検出信号を制御部２６に入力する。

【0045】

制御部２６は、ＣＰＵなどの演算装置と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリとを有しており、作業車両１を制御するための処理を行う。例えば、制御部２６は、アクセル操作量に応じたエンジン２１の目標回転速度が得られるように、指令スロットル値を示す指令信号を燃料噴射装置２５に送る。制御部２６は、作業機操作検出部５２ｂからの検出信号に基づいて作業機制御弁３４を制御することにより、ブームシリンダ１３とバケットシリンダ１４に供給される油圧を制御する。これにより、ブームシリンダ１３とバケットシリンダ１４が伸縮して、作業機３が動作する。制御部２６は、ブレーキ操作量に応じてブレーキ装置３９に供給される油圧を制御する。これにより、ブレーキ装置３９による制動力が調整される。

【0046】

また、制御部２６は、各検出部からの検出信号に基づいて、トランスミッション２３を制御する。例えば、制御部２６は、ＦＲ操作装置５４の位置に応じて、トランスミッション２３の出力軸の回転方向を切り換える。制御部２６は、変速操作部材５３ａの位置に応じて、トランスミッション２３の速度範囲を切り換える。また、キックダウンスイッチ５３ｃが操作されると、制御部２６は、トランスミッション２３の速度範囲を第１速にシフトダウンする。

【0047】

制御部２６は、所定の自動シフトダウン条件が満たされたときに、自動シフトダウンを実行する。自動シフトダウンとは、トランスミッション２３の速度範囲を第１速にシフトダウンすることを意味する。以下、自動シフトダウンに関する処理について説明する。

【0048】

図４は、自動シフトダウンに関する処理を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１０１では、トランスミッション２３の速度範囲が、変速操作部材５３ａによって選択された速度範囲に設定される。ここでは、第２速以上の速度範囲が設定されているものとする。

【0049】

ステップＳ１０２では、自動シフトダウン条件の第１条件を満たすか否かを判定する。図５は、第１条件を示す図である。図５に示すように、第１条件は、自動シフトダウン設定が有効であること（条件ａ１）を含む。設定装置５７によって、自動シフトダウン設定が有効に設定されている場合には、自動シフトダウン設定が有効であると判定される。

【0050】

第１条件は、ＦＲ操作部材５４ａが前進位置であること（条件ａ２）、ブレーキ圧が所定のブレーキ閾値Ｐｔｈ＿ｂｒ未満であること（条件ａ３）、減速が所定の第１時間閾値Ｔａ１以上継続していること（条件ａ４）、車速が所定の第１速度閾値Ｖｔｈ１未満であること（条件ａ５）、アクセル操作量が所定の第１アクセル閾値Ａｔｈ１より大きいこと（条件ａ６）を含む。

【0051】

なお、図３に示すように、制御部２６は、加速度検出部２６ａを有する。加速度検出部２６ａは、車速検出部４２が検出した車速から作業車両１の加速度を算出する。なお、加速度センサが作業車両１に備えられている場合には、加速度センサが加速度検出部として作業車両１の加速度を検出してもよい。作業車両１の加速度が所定の第1加速度閾値以下である場合には、作業車両１が減速していると判定される。第１加速度閾値は、負の値である。

【0052】

また、第１条件は、前進が所定の第１前進時間閾値Ｔｂ１以上継続しており、且つ、作業機３が自動シフトダウン姿勢であること（条件ａ７）を含む。ブーム１１の位置が地上付近であり、且つ、バケット１２が水平であるときに、作業機３が自動シフトダウン姿勢であると判定される。ブーム１１の位置が地上付近であるとは、ブーム位置検出部６１が検出したブーム１１の位置が、地上付近に相当する所定の高さ範囲内にあることを意味する。バケット１２が水平であるとは、バケット１２の角度が、図１に示すようにバケット１２の底面が概ね水平となるような角度範囲内であることを意味する。

【0053】

第１条件は、作業車両１が掘削状態であること（条件ａ８）を含む。ブーム１１の高さが所定の高さ閾値以下であり、且つ、ブームシリンダ１３のボトム圧が所定の圧力閾値以上であるときに、作業車両１が掘削状態であると判定される。

【0054】

上述した（条件ａ１）且つ（条件ａ２）且つ（条件ａ３）且つ（条件ａ４）且つ（条件ａ５）且つ（条件ａ６）且つ（条件ａ７又は条件ａ８）が満たされているときに、第１条件が満たされていると判定される。図４に示すステップＳ１０２において第１条件が満たされているときには、ステップＳ１０３においてトランスミッション２３の速度範囲が第１速にシフトダウンされる。すなわち、自動シフトダウンが実行される。ステップＳ１０２において第１条件が満たされていないときには、ステップＳ１０４に進む。

【0055】

ステップＳ１０４では、自動シフトダウン条件の第２条件を満たすか否かを判定する。図６は、第２条件を示す図である。図６に示すように、第２条件は、自動シフトダウン設定が有効であること（条件ｂ１）ＦＲ操作部材５４ａが前進位置であること（条件ｂ２）、ブレーキ圧が所定のブレーキ閾値Ｐｔｈ＿ｂｒ未満であること（条件ｂ３）を含む。これらの条件ｂ１〜ｂ３は、上述した第１条件のａ１〜ａ３と同様である。

【0056】

第２条件は、加速不足が所定の第２時間閾値Ｔａ２以上継続していること（条件ｂ４）、車速が所定の第２速度閾値Ｖｔｈ２未満であること（条件ｂ５）、アクセル操作量が所定の第２アクセル閾値Ａｔｈ２より大きいこと（条件ｂ６）を含む。加速不足は、加速度が、０以上、且つ、所定の第2加速度閾値以下である状態を意味する。第2加速度閾値は正の値である。第２時間閾値Ｔａ２は、第１条件の第１時間閾値Ｔａ１よりも大きい。第２速度閾値Ｖｔｈ２は、第１条件の第１速度閾値Ｖｔｈ１より小さい。第２アクセル閾値Ａｔｈ２は、第１条件の第１アクセル閾値Ａｔｈ１より大きい。

【0057】

また、第２条件は、前進が所定の第２前進時間閾値Ｔｂ２以上継続しており、且つ、作業機３が自動シフトダウン姿勢であること（条件ｂ７）、作業車両１が掘削状態であること（条件ｂ８）を含む。第２前進時間閾値Ｔｂ２は、第１条件の第１前進時間閾値Ｔｂ１より小さい。

【0058】

上述した（条件ｂ１）且つ（条件ｂ２）且つ（条件ｂ３）且つ（条件ｂ４）且つ（条件ｂ５）且つ（条件ｂ６）且つ（条件ｂ７又は条件ｂ８）が満たされているときに、第２条件が満たされていると判定される。図４に示すステップＳ１０４において第２条件が満たされているときには、ステップＳ１０３においてトランスミッション２３の速度範囲が第１速にシフトダウンされる。すなわち、自動シフトダウンが実行される。ステップＳ１０４において第２条件が満たされていないときには、ステップＳ１０１に戻る。すなわち、トランスミッション２３の速度範囲が、変速操作部材５３ａによって選択されている速度範囲に維持される。

【0059】

次に、ステップＳ１０５において、変速操作部材５３ａの位置が中立位置又は後進位置であるか否かが判定される。変速操作部材５３ａの位置が中立位置又は後進位置であるときには、ステップＳ１０１に戻る。従って、変速操作部材５３ａの位置が前進位置から中立位置又は後進位置に変更されたときには、ステップＳ１０１に戻る。

【0060】

また、ステップＳ１０６において、車速が所定の解除速度以上であるか否かが判定される。解除速度は、上述した第１車速閾値Ｖｔｈ１より大きい。また、解除速度は、上述した第２車速閾値Ｖｔｈ２より大きい。車速が所定の解除速度以上であるときには、ステップＳ１０１に戻る。

【0061】

以上のように、本実施形態に係る作業車両１では、車速に加えて、アクセル操作量と作業車両１の加速度とによって、自動シフトダウンの実行が判定される。このため、作業車両１の状態を精度よく判定することができる。

【0062】

具体的には、第１条件は、減速が所定の第１時間閾値Ｔａ１以上継続していること（条件ａ４）、車速が所定の第１速度閾値Ｖｔｈ１未満であること（条件ａ５）、アクセル操作量が所定の第１アクセル閾値Ａｔｈ１より大きいこと（条件ａ６）を含む。このような状態は、例えば、アクセル操作部材５１ａを大きくは操作せずに作業車両１が地山に突っ込み始めたときに、牽引力が不足しているために作業車両１が減速している状態である。本実施形態に係る作業車両１では、このような状態を精度よく判定して、自動シフトダウンを実行することができる。

【0063】

また、第２条件は、加速不足が所定の第２時間閾値Ｔａ２以上継続していること（条件ｂ４）、車速が所定の第２速度閾値Ｖｔｈ２未満であること（条件ｂ５）、アクセル操作量が所定の第２アクセル閾値Ａｔｈ２より大きいこと（条件ｂ６）を含む。このような状態は、例えば、作業車両１が地山に突っ込んでおり、アクセル操作部材５１ａを大きく操作しているにも関らず、牽引力が不足しているために作業車両１が十分に加速していない状態を意味する。本実施形態に係る作業車両１では、このような状態を精度よく判定して、自動シフトダウンを実行することができる。

【0064】

また、アクセル操作量と作業車両１の加速度とを考慮することによって自動シフトダウンの誤判定を抑えることができるため、誤判定を防止するために速度閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２を過度に小さな値に設定しなくてもよい。このため、自動シフトダウンの判定を迅速に行うことができる。

【0065】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【0066】

本発明は、上述したホイールローダに限らず、ブルドーザ、トラクタ、フォークリフト、或いはモータグレーダ等の他の種類の作業車両に適用されてもよい。

【0067】

自動シフトダウンでは、第１速以外の速度範囲にシフトダウンされてもよい。例えば、自動シフトダウンにおいて現在の速度範囲から１段階低速の速度範囲にシフトダウンされてもよい。

【0068】

上述した第１条件及び第２条件に含まれる各種の条件の一部が省略或いは変更されてもよい。或いは、第１条件及び第２条件にさらに別の条件が追加されてもよい。

【0069】

トランスミッションの速度範囲は、第１速から第４速までに限らない。例えば、トランスミッションの速度範囲は、第１速から第３速までであってもよい。或いは、トランスミッションの速度範囲は、第１速から第４速以上の速度範囲までであってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明によれば、自動シフトダウンの誤判定を抑えると共に、迅速に判定を行うことができる作業車両及びその制御方法を提供することができる。
２１ エンジン
３１ 第１油圧ポンプ
３ 作業機
２４ 走行装置
２３ トランスミッション
５１ａ アクセル操作部材
５１ｂ アクセル操作量検出部
４２ 車速検出部
２６ａ 加速度検出部
２６ 制御部
５６ａ ブレーキ操作部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】