特開 2024-72154 作業機械、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072154

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】作業機械、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20240520BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182855

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【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】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡宗 悠紀

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA03

2D003AB01

2D003BA01

2D003BA02

2D003CA02

2D003DA02

2D003DA04

2D003DB01

2D003DB03

2D003FA02

(57)【要約】

【課題】全輪駆動から後輪駆動に切り替える際のショックを低減する。
【解決手段】作業機械は、前輪と、前輪を回転駆動させる前輪駆動装置と、後輪と、後輪を回転駆動させる後輪駆動装置と、前輪と前輪駆動装置とを選択的に連結するクラッチと、前輪駆動装置およびクラッチを制御するコントローラとを備えている。コントローラは、後輪駆動装置による後輪の回転駆動を維持し前輪駆動装置による前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けると、前輪駆動装置から前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始する。コントローラは、回転駆動力が判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断されると、クラッチを解放する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

前輪と、
前記前輪を回転駆動させる前輪駆動装置と、
後輪と、
前記後輪を回転駆動させる後輪駆動装置と、
前記前輪と前記前輪駆動装置とを選択的に連結するクラッチと、
前記前輪駆動装置および前記クラッチを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記後輪駆動装置による前記後輪の回転駆動を維持し前記前輪駆動装置による前記前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けると、前記前輪駆動装置から前記前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始し、前記回転駆動力が判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、前記回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断されると、前記クラッチを解放する、作業機械。

【請求項2】

前記前輪駆動装置は、作動油の供給を受けて回転する油圧モータを含み、
前記コントローラは、前記前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けると、前記油圧モータに供給される前記作動油の圧力の減少を開始する、請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、前記作動油の圧力が所定値よりも小さくなったと判断されると、前記クラッチを解放する、請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、前記回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過しておらず、かつ前記回転駆動力が前記判定値以上である間、前記クラッチの係合を維持する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項5】

後輪駆動装置による作業機械の後輪の回転駆動を維持し前輪駆動装置による前記作業機械の前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けて、前記前輪駆動装置から前記前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始し、
前記回転駆動力が判定値よりも小さいか否かを判断し、
前記回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したか否かを判断し、
前記回転駆動力が前記判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、前記回転駆動力の減少を開始してから前記一定時間が経過したと判断されると、前記前輪と前記前輪駆動装置との間のクラッチを解放する、作業機械のコントローラ。

【請求項6】

後輪駆動装置による作業機械の後輪の回転駆動を維持し前輪駆動装置による前記作業機械の前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けることと、
前記前輪駆動装置から前記前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始することと、
前記回転駆動力が判定値よりも小さいか否かを判断することと、
前記回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したか否かを判断することと、
前記回転駆動力が前記判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、前記回転駆動力の減少を開始してから前記一定時間が経過したと判断されると、前記前輪と前記前輪駆動装置との間のクラッチを解放することと、を備える、作業機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

モータグレーダなどの作業機械に、前後輪の全てを駆動する全輪駆動装置を設けることがある。米国特許第６６４４４２９号明細書（特許文献１）には、前輪を駆動する油圧モータと前輪との間にクラッチを配置し、クラッチを解放して後輪駆動状態にし、クラッチを係合させて全輪駆動状態にする、モータグレーダが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第６６４４４２９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

全輪駆動式の作業機械において、走行モードを全輪駆動から後輪駆動に切り替える際に、ショックが発生することがある。

【0005】

本開示では、全輪駆動から後輪駆動に切り替える際のショックを低減できる、作業機械、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法が提案される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のある局面に従うと、前輪と、前輪を回転駆動させる前輪駆動装置と、後輪と、後輪を回転駆動させる後輪駆動装置と、前輪と前輪駆動装置とを選択的に連結するクラッチと、前輪駆動装置およびクラッチを制御するコントローラとを備える、作業機械が提案される。コントローラは、後輪駆動装置による後輪の回転駆動を維持し前輪駆動装置による前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けると、前輪駆動装置から前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始する。コントローラは、回転駆動力が判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断されると、クラッチを解放する。

【0007】

本開示のある局面に従うと、作業機械のコントローラが提案される。コントローラは、後輪駆動装置による作業機械の後輪の回転駆動を維持し前輪駆動装置による作業機械の前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けて、前輪駆動装置から前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始する。コントローラは、回転駆動力が判定値よりも小さいか否かを判断する。コントローラは、回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したか否かを判断する。コントローラは、回転駆動力が判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断されると、前輪と前輪駆動装置との間のクラッチを解放する。

【0008】

本開示のある局面に従うと、作業機械の制御方法が提案される。制御方法は、以下のステップを備えている。第１のステップは、後輪駆動装置による作業機械の後輪の回転駆動を維持し前輪駆動装置による作業機械の前輪の回転駆動を停止させる指令の入力を受けることである。第２のステップは、前輪駆動装置から前輪に伝達される回転駆動力の減少を開始することである。第３のステップは、回転駆動力が判定値よりも小さいか否かを判断することである。第４のステップは、回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したか否かを判断することである。第５のステップは、回転駆動力が判定値よりも小さくなったと判断されるか、または、回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断されると、前輪と前輪駆動装置との間のクラッチを解放することである。

【発明の効果】

【0009】

本開示の作業機械、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法によると、全輪駆動から後輪駆動に切り替える際のショックを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態におけるモータグレーダの構成を概略的に示す側面図である。

【図2】図１に示すモータグレーダの概略構成を示す構成図である。

【図3】クラッチ作動圧を供給する回路の構成を示す図である。

【図4】コントローラの機能構成を説明するブロック図である。

【図5】実施形態におけるモータグレーダの走行制御の処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。実施形態から任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。

【0012】

実施形態においては、作業機械の一例としてモータグレーダ１について説明する。図１は、実施形態におけるモータグレーダ１の構成を概略的に示す側面図である。

【0013】

図１に示されるように、実施形態のモータグレーダ１は、全６輪の車両である。モータグレーダ１は、左右一対の前輪と、片側２輪ずつの後輪とからなる走行輪を備えている。前輪は、左前輪２と、図１には図示しない右前輪とを有している。後輪は、左後前輪４と、左後後輪５と、図示しない右後前輪および右後後輪とを有している。前輪および後輪の数および配置は、図１に示される例に限られるものではない。

【0014】

モータグレーダ１は、ブレード５０を含む作業機を備えている。ブレード５０は、前輪と後輪との間に設けられている。モータグレーダ１は、ブレード５０で、地面の整地作業、除雪作業、軽切削などの作業を行なうことができる。

【0015】

モータグレーダ１は、車体フレームを備えている。車体フレームは、フロントフレーム５１と、リアフレーム５２とを有している。フロントフレーム５１は、リアフレーム５２に、回動可能に連結されている。

【0016】

前輪は、ブレード５０と共に、フロントフレーム５１に設けられている。前輪は、フロントフレーム５１の前端部に、回転可能に取り付けられている。後輪は、リアフレーム５２に設けられている。後輪は、リアフレーム５２に、後述するようにエンジンからの駆動力によって回転駆動可能に取り付けられている。

【0017】

図２は、図１に示すモータグレーダ１の概略構成を示す構成図である。上述した左右一対の前輪は、左前輪２と、右前輪３とを有している。モータグレーダ１は、エンジン６を備えている。エンジン６は、図１に示されるリアフレーム５２に支持されている。エンジン６は、前輪および後輪を回転駆動させる駆動力を発生する駆動源であり、たとえばディーゼルエンジンである。

【0018】

エンジン６の出力側には、トルクコンバータ８、変速機９、終減速装置１０およびタンデム装置１１を介して、左後輪４，５と、左後輪４，５と一対の右後輪（図示は省略する）と、が接続されている。トルクコンバータ８は、オイルを媒体としてエンジン６からの駆動力を伝達する流体クラッチである。変速機９は、機械式変速機である。変速機９は、複数の速度段に対応した複数のクラッチを有している。各クラッチの連結状態および非連結状態を切り替えることにより、変速機９は速度段を複数段階に切り替える。エンジン６は、トルクコンバータ８、変速機９、終減速装置１０およびタンデム装置１１を介して、左後輪４，５と右後輪とを駆動する。

【0019】

トルクコンバータ８、変速機９、終減速装置１０およびタンデム装置１１は、エンジン６の発生する駆動力を後輪に伝達する、後輪動力伝達装置を構成している。終減速装置１０は、後輪を回転駆動させる後輪駆動装置の一例に対応する。

【0020】

変速機９に、左右一対の油圧システム７Ｌ，７Ｒが接続されている。油圧システム７Ｌは、左前輪２を駆動する。油圧システム７Ｒは、右前輪３を駆動する。エンジン６は、トルクコンバータ８、変速機９、油圧システム７Ｌ，７Ｒを介して、左前輪２と右前輪３とを駆動する。油圧システム７Ｌ，７Ｒは、機械式の変速機９を介さずに、エンジン６の他方の出力側に接続されていてもよい。左右の油圧システム７Ｌ，７Ｒは、それぞれ、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）を構成している。

【0021】

モータグレーダ１は、前輪２，３と左後輪４，５および右後輪との全てを動力発生用および伝達用の各装置６～１１で共に駆動することが可能な、全輪駆動車両である。当該装置６～１１は、全輪駆動装置１２を構成している。全輪駆動装置１２のうち、エンジン６、油圧システム７Ｌ，７Ｒの一部、トルクコンバータ８、変速機９および終減速装置１０は、リアフレーム５２に支持されている。

【0022】

油圧システム７Ｌは、左油圧ポンプ１５と、左油圧モータ１６とを備えている。油圧システム７Ｒは、右油圧ポンプ１７と、右油圧モータ１８とを備えている。エンジン６の出力がＰＴＯ（Power Take-Off）１４を介して左油圧ポンプ１５および右油圧ポンプ１７へ伝達されて、左油圧ポンプ１５および右油圧ポンプ１７が駆動される。左油圧モータ１６は、左油圧ポンプ１５から吐出する作動油で回転されて、左前輪２を駆動する。右油圧モータ１８は、右油圧ポンプ１７から吐出する作動油で回転されて、右前輪３を駆動する。

【0023】

油圧ポンプ１５，１７は、可変容量型油圧ポンプである。油圧ポンプ１５，１７は、可変斜板を有する斜板式油圧ポンプであってもよい。左油圧ポンプ１５の可変斜板の角度は、後述するコントローラから出力される制御指令値に従って、斜板駆動部１５Ａにより無段階で連続的に制御される。右油圧ポンプ１７の可変斜板の角度は、後述するコントローラから出力される制御指令値に従って、斜板駆動部１７Ａにより無段階で連続的に、左油圧ポンプ１５の可変斜板とは独立して制御される。斜板駆動部１５Ａ，１７Ａは、たとえばソレノイドである。

【0024】

油圧モータ１６，１８は、可変容量形のモータであってもよい。油圧モータ１６，１８は、斜軸式アキシャル形のモータであってもよい。油圧モータ１６，１８の容量は、オペレータが選択した速度段によって、一定の値となる。油圧モータ１６，１８は、固定容量形のモータであってもよい。

【0025】

左油圧ポンプ１５と、左油圧モータ１６とは、左油圧回路２１により接続されている。左油圧ポンプ１５から吐出する作動油は、左油圧回路２１を経由して、左油圧モータ１６に供給される。左前輪２が駆動されるときの左前輪２の回転速度は、左油圧ポンプ１５から吐出する作動油によって、制御されている。左油圧回路２１には、左油圧回路２１内の作動油の圧力を検出する圧力センサ２７Ｌ，２８Ｌが設けられている。圧力センサ２７Ｌ，２８Ｌは、左油圧回路２１内の油圧を示す信号を出力する。

【0026】

右油圧ポンプ１７と、右油圧モータ１８とは、右油圧回路２２により接続されている。右油圧ポンプ１７から吐出する作動油は、右油圧回路２２を経由して、右油圧モータ１８に供給される。右前輪３が駆動されるときの右前輪３の回転速度は、右油圧ポンプ１７から吐出する作動油によって、制御されている。右油圧回路２２には、右油圧回路２２内の作動油の圧力を検出する圧力センサ２７Ｒ，２８Ｒが設けられている。圧力センサ２７Ｒ，２８Ｒは、右油圧回路２２内の油圧を示す信号を出力する。

【0027】

エンジン６からの駆動力を前輪２，３へ伝達するための動力伝達装置は、エンジン６で油圧ポンプ１５，１７を駆動することにより作動油に圧力を発生させ、油圧ポンプ１５，１７から吐出した圧油によって油圧モータ１６，１８が駆動されることで回転力が再び発生する。すなわち、前述した通り、左右の油圧システム７Ｌ，７Ｒは、それぞれ、ＨＳＴを構成している。

【0028】

圧力センサ２７Ｌ，２７Ｒは、モータグレーダ１の前進走行時に油圧ポンプから油圧モータへ作動油が流れる油路に設けられている。圧力センサ２７Ｌ，２７Ｒは、モータグレーダ１の前進走行時に油圧ポンプから吐出される高圧の作動油の圧力を検出する。圧力センサ２８Ｌ，２８Ｒは、モータグレーダ１の後進走行時に油圧ポンプから油圧モータへ作動油が流れる油路に設けられている。圧力センサ２８Ｌ，２８Ｒは、モータグレーダ１の後進走行時に油圧ポンプから吐出される高圧の作動油の圧力を検出する。

【0029】

左油圧式クラッチ機構２３と左減速機２５とが、左前輪２と左油圧モータ１６との間に設けられている。右油圧式クラッチ機構２４と右減速機２６とが、右前輪３と右油圧モータ１８との間に設けられている。左油圧式クラッチ機構２３および右油圧式クラッチ機構２４に油圧が供給されることにより、左前輪２と右前輪３とに動力が伝達されて、モータグレーダ１は全輪駆動となる。左油圧式クラッチ機構２３および右油圧式クラッチ機構２４への油圧の供給が遮断されると、モータグレーダ１は、全輪駆動が解除されて後輪駆動となる。

【0030】

トルクコンバータ８、変速機９、ＰＴＯ１４、油圧システム７Ｌ，７Ｒ、クラッチ機構２３，２４および減速機２５，２６は、エンジン６の発生する駆動力を前輪に伝達する、前輪動力伝達装置を構成している。油圧モータ１６，１８は、前輪を回転駆動させる前輪駆動装置の一例に対応する。油圧ポンプ１５，１７から油圧モータ１６，１８に供給される作動油の供給量（油圧ポンプの吐出量）を上げることで、前輪の回転速度を増加できる。油圧ポンプ１５，１７から油圧モータ１６，１８に供給される作動油の供給量を下げることで、前輪の回転速度を減少できる。

【0031】

速度センサ３１は、変速機９の出力軸に設けられている。速度センサ３１は、変速機９の出力軸の回転速度を測定することにより、モータグレーダ１の移動時（走行時）の後輪の回転速度を検出する。速度センサ３１は、後輪の回転速度を示す信号を出力する。

【0032】

図３は、クラッチ作動圧を供給する回路の構成を示す図である。実施形態のモータグレーダ１は、クラッチ作動圧を供給するクラッチ制御回路を、前輪２，３に回転駆動力を伝達するＨＳＴとは別に有する、外部圧式のクラッチを有している。図３には、左右の油圧回路およびクラッチのうち、左油圧回路２１および左油圧式クラッチ機構２３が、代表的に図示されている。図３にはまた、左油圧式クラッチ機構２３の係合状態と解放状態とを切り替えるチャージ回路４０が、代表的に図示されている。油圧式クラッチ機構２３，２４を、以下では単にクラッチ２３，２４とも称する。

【0033】

左油圧式クラッチ機構２３は、湿式多板式のクラッチである。図３に示されるクラッチ板２３Ａ，２３Ｂは、左油圧式クラッチ機構２３に含まれる複数枚の板のうちの隣り合う２枚の板を、代表的に示すものである。クラッチ板２３Ａとクラッチ板２３Ｂとは、互いに向き合って配置されている。

【0034】

左前輪回転軸２９Ａは、左油圧モータ１６の出力軸と一体的に回転可能に、左油圧モータ１６に接続されている。左前輪回転軸２９Ｂは、左前輪２と一体的に回転可能に、左前輪２に接続されている。左前輪回転軸２９Ａと左前輪回転軸２９Ｂとの間に、クラッチ板２３Ａ，２３Ｂが配置されている。

【0035】

クラッチ板２３Ａとクラッチ板２３Ｂとが接触して一体的に回転する状態が、クラッチ２３の係合状態である。クラッチ板２３Ａとクラッチ板２３Ｂとが離れて配置され、クラッチ板２３Ａとクラッチ板２３Ｂとの間に隙間が形成され、クラッチ板２３Ａが回転してもクラッチ板２３Ａの回転がクラッチ板２３Ｂには伝達されない状態が、クラッチ２３の解放状態である。

【0036】

回転センサ３２は、左前輪回転軸２９Ａに設けられており、左前輪回転軸２９Ａの回転速度を検出する。回転センサ３２は、左前輪回転軸２９Ａの回転速度を示す信号を出力する。回転センサ３３は、左前輪回転軸２９Ｂに設けられており、左前輪回転軸２９Ｂの回転速度を検出する。回転センサ３３は、左前輪回転軸２９Ｂの回転速度を示す信号を出力する。

【0037】

ピストンロッド４５は、クラッチ板２３Ａをクラッチ板２３Ｂに向けて押圧して、クラッチ２３を係合状態にする。クラッチシリンダ４４は、筒状の形状を有しており、内部にピストンを収容している。ピストンロッド４５は、クラッチシリンダ４４の内部と外部とに亘って延びている。ピストンロッド４５の基端は、クラッチシリンダ４４内に配置されており、ピストンに取り付けられている。ピストンロッド４５の先端は、クラッチシリンダ４４の外部に配置されている。ピストンロッド４５は、筒状のクラッチシリンダ４４の軸方向（図３においては、図中の上下方向）に、クラッチシリンダ４４に対して往復移動可能に構成されており、ピストンロッド４５がクラッチシリンダ４４から突き出る長さを変更可能である。クラッチシリンダ４４の内部には、戻しばね４６が配置されている。

【0038】

クラッチシリンダ４４の内部の油室に、チャージ油路４２を介して圧油が供給されると、圧油がピストンに作用して、ピストンロッド４５はクラッチシリンダ４４から押し出される向きに移動する。ピストンロッド４５がクラッチ板２３Ａを、クラッチ板２３Ａをクラッチ板２３Ｂに近づける向きに押圧する。これにより、クラッチ板２３Ａがクラッチ板２３Ｂに接触して、クラッチ２３が係合状態になる。

【0039】

クラッチシリンダ４４の内部の油室への圧油の供給が停止されると、戻しばね４６が、ピストンロッド４５をクラッチシリンダ４４の内部に引き込む付勢力を作用する。ピストンロッド４５とクラッチ板２３Ａとが、クラッチ板２３Ａがクラッチ板２３Ｂから離隔する方向に移動する。これにより、クラッチ板２３Ａとクラッチ板２３Ｂとは非接触となり、クラッチ２３が解放状態になる。

【0040】

チャージポンプ４１は、左油圧回路２１とは別の構成として設けられている。チャージポンプ４１は、チャージ油路４２に圧油を供給する。チャージポンプ４１は、チャージ油路４２を経由させて、クラッチシリンダ４４に圧油を供給する。チャージ油路４２に、クラッチ制御弁４３が設けられている。クラッチ制御弁４３は、たとえばソレノイドバルブである。クラッチ制御弁４３が非通電状態で、クラッチシリンダ４４の内部の油室への圧油の供給は停止しており、クラッチ２３は解放されている。クラッチ制御弁４３が通電状態に切り替えられることにより、クラッチシリンダ４４の内部の油室へ圧油が供給されて、クラッチ２３が係合状態になる。

【0041】

図３を参照して左油圧式クラッチ機構２３の係合状態と解放状態とを切り換えるチャージ回路４０について説明したが、右油圧式クラッチ機構２４（図２）の係合状態と解放状態とを切り換えるチャージ回路（不図示）もまた、右油圧回路２２とは別に設けられており、左油圧式クラッチ機構２３用のチャージ回路４０と同様の構成を有している。チャージポンプ４１は、左右のチャージ回路に共通である。チャージポンプ４１は１つで、チャージ圧をクラッチに供給するクラッチ制御弁は、左右のチャージ回路がそれぞれ有している。

【0042】

図４は、コントローラ６０の機能構成を説明するブロック図である。モータグレーダ１は、コントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）により各種のプログラムを読み出して実行し、各種演算処理を行う。

【0043】

走行モード切替スイッチ８０は、オペレータによって操作される。オペレータによる走行モード切替スイッチ８０の操作量は、電気信号に変換されて、コントローラ６０に入力される。

【0044】

走行モードは、全輪駆動走行モードと、後輪駆動走行モードとを含んでいる。全輪駆動走行モードの状態では、前輪２，３に動力が伝達され、かつ、左右の後輪に動力が伝達され、６輪全ての走行輪を駆動輪としてモータグレーダ１が走行する。後輪駆動走行モードの状態では、前輪２，３への動力の伝達が遮断され、左右の後輪には動力が伝達され、左右の後輪４輪を駆動輪としてモータグレーダ１が走行する。

【0045】

オペレータが走行モード切替スイッチ８０を手動で操作することにより、オペレータが選択した走行モードが、コントローラ６０の走行モード入力部６１に入力される。走行モード入力部６１は、オペレータの操作による走行モードの入力を受け付ける。

【0046】

図２に示される、左油圧回路２１に設けられる圧力センサ２７Ｌと、右油圧回路２２に設けられる圧力センサ２７Ｒとを、圧力センサ２７と総称する。左油圧回路２１に設けられる圧力センサ２８Ｌと、右油圧回路２２に設けられる圧力センサ２８Ｒとを、圧力センサ２８と総称する。圧力センサ２７，２８から、油圧回路内の作動油の圧力の検出結果が、コントローラ６０の圧力検出値入力部６３に入力される。

【0047】

コントローラ６０は、メモリ７２を有している。メモリ７２には、モータグレーダ１の動作を制御するためのプログラム、およびそのプログラムの実行に必要な各種データが記憶されている。メモリ７２にはまた、作業実行にともなって発生するワーキングデータが一時的に記憶される。コントローラ６０は、タイマ７３を有している。タイマ７３は、時刻を計時する。

【0048】

図５は、実施形態におけるモータグレーダ１の走行制御の処理の流れを示すフローチャートである。以下、コントローラ６０がモータグレーダ１の走行モードを全輪駆動走行モードから後輪駆動走行モードへ切り替えるときに実行される処理について、図４、図５を適宜参照して、説明する。

【0049】

図５に示されるように、ステップＳ１において、コントローラ６０は、オペレータが走行モードを切り替えたことの入力を受ける。より詳細には、図５のステップＳ１において、走行モード入力部６１は、走行モード切替スイッチ８０から、走行モードを全輪駆動（ＡＷＤ）走行モードから後輪駆動（ＲＷＤ）走行モードへ切り替えるように、オペレータが走行モード切替スイッチ８０を操作したことの入力を受ける。走行モード入力部６１は、後輪駆動装置による後輪の回転駆動を維持する一方、前輪駆動装置による前輪２，３の回転駆動を停止させる指令の入力を受ける。

【0050】

ステップＳ２において、コントローラ６０は、油圧ポンプ１５，１７の容量を制御する。油圧ポンプ１５，１７は可変容量形油圧ポンプであり、ポンプ容量指令部７１は、油圧ポンプ１５，１７が吐出する作動油の流量を減少させる。ポンプ容量指令部７１は、油圧ポンプ１５，１７が吐出する作動油の流量を、一気にゼロにまで下げるのではなく、時間をかけて徐々に下げる制御をする。

【0051】

具体的に、ポンプ容量指令部７１は、油圧ポンプ１５，１７が吐出する作動油の現在の流量よりも小さくゼロよりも大きい、作動油の流量を設定する。ポンプ容量指令部７１は、作動油の流量を、時間が経過するに従って減少するように、設定する。ポンプ容量指令部７１は、作動油の流量を段階的に減少させてもよい。ポンプ容量指令部７１は、作動油の流量を漸次的に減少させてもよく、作動油の流量が時間に対して比例するように減少させてもよい。

【0052】

ポンプ容量指令部７１は、油圧ポンプ１５，１７から油圧モータ１６，１８へその流量の作動油が供給されるように、各油圧ポンプ１５，１７の斜板駆動部１５Ａ，１７Ａへ制御信号を送信する。エンジン６の回転数が同じでも、各油圧ポンプ１５，１７の斜板を制御することで、油圧ポンプ１５，１７から吐出される作動油の流量を変更できる。このように油圧ポンプ１５，１７の制御が行われる。

【0053】

全輪駆動走行モードでは、クラッチ２３，２４は、係合状態にある。油圧ポンプ１５，１７が吐出する作動油の流量を減少させる制御が開始される時点では、クラッチ２３，２４は、係合状態に維持されている。油圧ポンプ１５，１７が吐出する作動油の流量を減少させる制御が開始される時点では、クラッチ制御弁４３に対して、クラッチ２３，２４を解放状態にする指令は出力されない。

【0054】

ステップＳ３において、コントローラ６０は、推定前輪駆動力が判定値よりも小さいか否かを判断する。

【0055】

推定前輪駆動力は、左前輪２に付与される回転駆動力の推定値（本明細書中では「推定前輪駆動力（左）」と称する）と、右前輪３に付与される回転駆動力の推定値（本明細書中では「推定前輪駆動力（右）」と称する）と、の和によって求められる。すなわち、以下の式（１）により、推定前輪駆動力が求められる。

【0056】

【数1】

【0057】

推定前輪駆動力（左）と推定前輪駆動力（右）とを総称して、推定前輪駆動力（左／右）とする。推定前輪駆動力（左／右）は、以下の式（２）により求められる。

【0058】

【数2】

【0059】

式（２）における、ＨＳＴ回路圧は、圧力センサ２７，２８により検出され圧力検出値入力部６３に入力される、油圧回路内の作動油の圧力である。モータ容量は、油圧モータ１６，１８の容量である。減速比は、減速機２５，２６の減速比である。効率は、油圧モータ１６，１８の効率と減速機２５，２６の効率とを考慮した係数である。タイヤ負荷半径は、前輪２，３が実際に移動した距離から求められる前輪２，３の有効半径である。減速比、効率、およびタイヤ負荷半径は、メモリ７２に記憶されている。

【0060】

判定値は、走行抵抗に係数を乗じることにより求められる。すなわち、以下の式（３）により、判定値が求められる。

【0061】

【数3】

【0062】

式（３）における走行抵抗は、前輪２，３に作用するモータグレーダ１の重量（機械重量）と、前輪２，３の転がり抵抗係数とにより、以下の式（４）で求められる。

【0063】

【数4】

【0064】

式（３）における係数は、モータグレーダ１が走行中にクラッチ２３，２４を解放状態にしても発生するショックを十分に小さくできる値に設定される。係数は、０よりも大きく１よりも小さい値に設定される。係数は、０．５以下の値に設定されてもよい。たとえば係数は、０．３に設定されてもよい。係数は、０．２に設定されてもよい。

【0065】

図４に示される前輪駆動力判定部６４は、圧力検出値入力部６３に入力されるＨＳＴ回路圧と、油圧モータ１６，１８の容量と、メモリ７２から読み出される減速比、効率およびタイヤ負荷負荷半径とを、式（１）および式（２）に適用する。これにより、前輪駆動力判定部６４は、推定前輪駆動力を算出する。前輪駆動力判定部６４はまた、式（３）および式（４）に基づいて、判定値を算出する。

【0066】

前輪駆動力判定部６４は、算出した推定前輪駆動力と、算出した判定値とを比較する。推定前輪駆動力が判定値以上であると判断された場合（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ４において、コントローラ６０は、油圧ポンプ１５，１７が吐出する作動油の流量を減少させる制御が開始されてから、一定時間が経過したか否かを判断する。時間判定部６６は、タイマ７３から現在時刻を読み出す。時間判定部６６は、ステップＳ２の処理でポンプ容量指令部７１が斜板駆動部１５Ａ，１７Ａへの制御信号の送信を開始した時刻から、現在時刻までの、経過時間を算出する。

【0067】

時間判定部６６は、その経過時間が、予め定められた時間の閾値に到達したか否かを判断する。時間判定部６６は、メモリ７２に記憶されている時間の閾値（図５に示される「一定時間」）をメモリ７２から読み出す。時間判定部６６は、算出した経過時間と、メモリ７２から読み出した一体時間とを比較する。時間判定部６６は、経過時間と一定時間とを比較した結果、現時点での経過時間が一定時間よりも小さい場合、作動油の流量を減少させる制御が開始されてから一定時間が未だ経過していないと判断する。

【0068】

作動油の流量を減少させる制御が開始されてから一定時間が未だ経過していないと判断された場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ６において、クラッチ２３，２４を係合状態に維持する。クラッチ指令部７０は、クラッチシリンダ４４への圧油の供給を続けて、クラッチ板２３Ａをクラッチ板２３Ｂに押し付けた状態を維持するように、クラッチ制御弁４３へ制御信号を送信する。これにより、クラッチ２３，２４が係合状態に維持される。そして、ステップＳ３の判断に戻る。

【0069】

ステップＳ３の判断において、推定前輪駆動力が判定値より小さいと判断された場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、または、ステップＳ４の判断において、作動油の流量を減少させる制御が開始されてから一定時間が経過したと判断された場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、クラッチ解放指令が出力される。

【0070】

ステップＳ７において、クラッチ２３，２４を解放状態にする処理が行われる。クラッチ指令部７０は、クラッチシリンダ４４への圧油の供給を停止して、クラッチ板２３Ａをクラッチ板２３Ｂから離隔させるように、クラッチ制御弁４３へ制御信号を送信する。これにより、クラッチ２３，２４が解放状態にされ、モータグレーダ１が後輪走行状態に切り替えられる。このようにして、モータグレーダ１の走行モードの、全輪駆動走行モードから後輪駆動走行モードへの切り替えが完了する（図５の「ＥＮＤ」）。

【0071】

なお、図５に示されるフローとは別に、クラッチ解放条件が成立すると、クラッチ２３，２４が解放状態にされる。図４に示されるクラッチ解放条件判定部６７が、クラッチ解放条件が成立しているか否かを判断する。

【0072】

クラッチ解放条件判定部６７は、たとえば、図示しないエンジン回転数センサから、エンジン６の回転状態の入力を受けてもよい。クラッチ解放条件判定部６７は、エンジン６の回転数が閾値よりも小さいときに、クラッチ解放条件が成立したと判定してもよい。

【0073】

クラッチ解放条件判定部６７は、たとえば、図示しない圧力センサから、チャージ油路４２内の作動油の圧力の入力を受けてもよい。クラッチ解放条件判定部６７は、チャージ油路４２内の作動油の圧力が閾値よりも小さいときに、クラッチ解放条件が成立したと判定してもよい。

【0074】

クラッチ解放条件判定部６７は、たとえば、モータグレーダ１の走行のために操作される走行操作装置の操作量を検出する走行操作検出部（不図示）から、モータグレーダ１の進行方向の入力を受けてもよい。クラッチ解放条件判定部６７は、モータグレーダ１の前進走行と後進走行とを切り替える走行操作装置の操作がされたときに、クラッチ解放条件が成立したと判定してもよい。

【0075】

以上説明したように本実施形態においては、図４，５に示されるように、コントローラ６０（走行モード入力部６１）は、モータグレーダ１の走行モードを全輪駆動走行モードから後輪駆動走行モードへと切り替える指令の入力を受ける。コントローラ６０（ポンプ容量指令部７１）は、油圧モータ１６，１８に供給される作動油の流量を減少させる。作動油の流量が低下することで、油圧回路内の作動油の圧力が徐々に低下する。油圧モータ１６，１８は前輪２，３を回転駆動させる前輪駆動装置であり、油圧モータ１６，１８に供給される作動油の圧力は、前輪２，３に伝達される回転駆動力の一例に対応する。

【0076】

図４，５に示されるように、コントローラ６０（前輪駆動力判定部６４）が、推定前輪駆動力が判定値よりも小さくなったと判断するか、または、コントローラ６０（時間判定部６６）が、前輪２，３に伝達される回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断すると、コントローラ６０（クラッチ指令部７０）は、クラッチ２３，２４を解放する。

【0077】

推定前輪駆動力が判定値以上の状態では、モータグレーダ１の走行抵抗に対して前輪２，３の駆動力が負担する割合が大きいと考えられる。前輪駆動力が走行抵抗よりも大きい状態でクラッチ２３，２４を即時に解放して前輪２，３に対して駆動力を突然に付与しなくすると、その解放の時点から後輪の駆動力による走行が開始される。モータグレーダ１の走行抵抗が後輪の回転駆動力よりも大きいと、ショックが発生することがある。後輪の速度に対する前輪２，３の速度の比である速度比が大きい（たとえば、速度比＞１）ときに、ショックが発生しやすい。

【0078】

走行モードの切替操作後、一定時間はクラッチ２３，２４を係合状態に維持したまま、油圧ポンプ１５，１７から吐出される作動油の流量を減少させる。クラッチ２３，２４を解放する前に、油圧モータ１６，１８に供給される作動油の圧力を減少させることで、前輪２，３に伝達される回転駆動力が低下する。クラッチ２３，２４を係合状態から解放状態に切り替えてもショックが発生しない程度に、モータグレーダ１の走行抵抗に対して後輪の駆動力が負担する割合が増大したと判断されてから、クラッチ２３，２４を解放する。このように全輪駆動走行モードから後輪駆動走行モードに切り替えることで、走行モードを切り替える際のショックを低減することができる。

【0079】

前輪２，３に伝達される回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過したと判断されると、推定前輪駆動力が依然として判定値以上であっても、クラッチ２３，２４を解放する。オペレータが走行モードを全輪駆動走行モードから後輪駆動走行モードに切り替える操作をしてから、長時間全輪駆動走行モードのままにされると、操作に対する応答性が損なわれることで、オペレータが不快感を抱くことがある。オペレータによる指令を受け付けてから一定時間が経過すると、多少のショックが発生してもクラッチ２３，２４を解放する。長時間クラッチ２３，２４を係合状態のままにせず、オペレータの操作に対する応答性を向上させることで、オペレータの不快感を解消することができる。

【0080】

推定前輪駆動力（左／右）は、油圧モータ１６，１８に供給される作動油の圧力に比例する。コントローラ６０（前輪駆動力判定部６４）が、推定前輪駆動力が判定値よりも小さくなったと判断するとき、油圧モータ１６，１８に供給される作動油の圧力が所定値よりも小さくなっている。油圧モータ１６，１８に供給される作動油の圧力が所定値よりも小さくなったことを判断して、クラッチ２３，２４を解放することで、クラッチ２３，２４を解放する際にショックが発生する可能性を軽減することができる。

【0081】

図４，５に示されるように、前輪２，３の回転駆動力の減少を開始してから一定時間が経過しておらず、かつ前輪２，３の回転駆動力が判定値以上である間、クラッチ２３，２４の係合を維持する。モータグレーダ１の走行モードを全輪駆動走行モードから後輪駆動走行モードへと切り替える指令の入力を受けても、クラッチ２３，２４を突然に解放することはせず、前輪２，３に伝達される回転駆動力を低下させてから、クラッチ２３，２４を解放する。これにより、クラッチ２３，２４を解放する際にショックが発生する可能性を確実に軽減することができる。

【0082】

上記の実施形態では、前輪２，３にはＨＳＴによって動力が伝達され、一方、後輪には変速機９を経由して機械的な動力伝達が行われる。この例に限られず、後輪が後輪駆動装置によって回転駆動され、前輪が前輪駆動装置によって後輪とは独立して回転駆動されるのであれば、動力伝達装置は任意に選択され得る。たとえば、油圧システム７Ｌ，７Ｒとは別のＨＳＴを介して、後輪に動力が伝達されてもよい。前輪２，３を回転駆動させる前輪駆動装置は、油圧モータ１６，１８に限られず、たとえば電動モータであってもよい。

【0083】

上記の実施形態で説明した、モータグレーダ１の走行モードを切り替える処理を実行するコントローラは、必ずしもモータグレーダ１に搭載されていなくてもよい。モータグレーダ１に搭載されたコントローラ６０が、圧力センサ２７，２８の検出値を外部のコントローラへ送信する処理を行い、信号を受信した外部のコントローラが走行モードを切り替えるシステムを構成してもよい。外部のコントローラは、モータグレーダ１の作業現場に配置されてもよく、モータグレーダ１の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。

【0084】

上記の実施形態では、作業機械の一例としてモータグレーダ１を挙げているが、モータグレーダ１に限らず、他の種類の作業機械にも適用可能である。

【0085】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0086】

１ モータグレーダ、２ 左前輪、３ 右前輪、４ 左後前輪、５ 左後後輪、６ エンジン、７Ｌ，７Ｒ 油圧システム、８ トルクコンバータ、９ 変速機、１０ 終減速装置、１１ タンデム装置、１２ 全輪駆動装置、１５ 左油圧ポンプ、１５Ａ，１７Ａ 斜板駆動部、１６ 左油圧モータ、１７ 右油圧ポンプ、１８ 右油圧モータ、２１ 左油圧回路、２２ 右油圧回路、２３ 左油圧式クラッチ機構、２３Ａ，２３Ｂ クラッチ板、２４ 右油圧式クラッチ機構、２５ 左減速機、２６ 右減速機、２７，２８ 圧力センサ、２９Ａ，２９Ｂ 左前輪回転軸、３１ 速度センサ、３２，３３ 回転センサ、４０ チャージ回路、４１ チャージポンプ、４２ チャージ油路、４３ クラッチ制御弁、４４ クラッチシリンダ、４５ ピストンロッド、４６ 戻しばね、５０ ブレード、５１ フロントフレーム、５２ リアフレーム、６０ コントローラ、６１ 走行モード入力部、６３ 圧力検出値入力部、６４ 前輪駆動力判定部、６６ 時間判定部、６７ クラッチ解放条件判定部、７０ クラッチ指令部、７１ ポンプ容量指令部、７２ メモリ、７３ タイマ、８０ 走行モード切替スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】