特許 7357455 作業機械、及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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-28

(45)【発行日】2023-10-06

(54)【発明の名称】作業機械、及び作業機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B60W 10/04 20060101AFI20230929BHJP

   B60W 10/10 20120101ALI20230929BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20230929BHJP

   F16H 61/02 20060101ALI20230929BHJP

   F16H 59/18 20060101ALI20230929BHJP

   F16H 59/48 20060101ALI20230929BHJP

   B60W 10/06 20060101ALI20230929BHJP

   B60W 10/103 20120101ALI20230929BHJP

【ＦＩ】

B60W10/00 104

E02F9/20 M

F16H61/02

F16H59/18

F16H59/48

B60W10/06

B60W10/103

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019062992

(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公開番号】P2020158087

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-02-18

(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】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】竹中 唯太

(72)【発明者】

【氏名】山田 賢一

【審査官】鶴江 陽介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１３１６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３５９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１３９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４０４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｗ １０／００－１０／３０

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｆ１６Ｈ ５９／１８

Ｆ１６Ｈ ５９／４８

Ｆ１６Ｈ ６１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、
前記エンジンに接続されるトランスミッションを含む走行駆動系と、
作業機と、
前記エンジンによって駆動され、前記作業機に供給される作動油を吐出する油圧ポンプを含む機器駆動系と、
オペレータによる操作を受け付けるアクセル操作部材と、
オペレータによる操作を受け付ける作業機操作部材と、
コントローラと、
を備えた作業機械において、
前記コントローラは、
前記作業機操作部材の操作量に応じて、前記機器駆動系を制御し、
前記アクセル操作部材の操作量に基づいて、前記走行駆動系の目標牽引力を決定し、
前記作業機械の許容加速度を決定し、
前記走行駆動系の走行負荷を取得し、
前記走行駆動系の走行負荷に相当する牽引力と、前記許容加速度に相当する牽引力との和を、前記走行駆動系の牽引力の上限値として決定し、
前記目標牽引力が前記上限値より大きいときには、前記上限値以下となるように前記目標牽引力を補正し、
補正された前記目標牽引力に基づいて、前記走行駆動系を制御する、
作業機械。

【請求項2】

エンジンと、
前記エンジンに接続されるトランスミッションを含む走行駆動系と、
作業機と、
前記エンジンによって駆動され、前記作業機に供給される作動油を吐出する油圧ポンプを含む機器駆動系と、
オペレータによる操作を受け付けるアクセル操作部材と、
オペレータによる操作を受け付ける作業機操作部材と、
コントローラと、
を備えた作業機械において、
前記コントローラは、
前記作業機操作部材の操作量に応じて、前記機器駆動系を制御し、
前記アクセル操作部材の操作量に基づいて、前記走行駆動系の目標牽引力を決定し、
前記作業機械の許容加速度を決定し、
前記許容加速度に基づいて前記走行駆動系の牽引力の上限値を決定し、
前記目標牽引力が前記上限値より大きいときには、前記上限値以下となるように前記目標牽引力を補正し、
補正された前記目標牽引力に基づいて、前記走行駆動系を制御し、
前記作業機械の作業状態が掘削である場合には、前記作業機械の作業状態が掘削以外の作業である場合よりも、前記許容加速度を増大させる、
作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、第１モードと、前記第１モードよりも前記走行駆動系の牽引力を制限する第２モードとを選択的に実行し、
前記第２モードでの前記許容加速度は、前記第１モードでの前記許容加速度よりも小さい、
請求項１又は２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、
車速と、前記アクセル操作部材の操作量と、前記走行駆動系の要求牽引力との関係を規定する要求牽引力データを記憶しており、
前記要求牽引力データを参照して、前記車速から前記要求牽引力を決定し、
前記要求牽引力から前記目標牽引力を決定し、
前記第１モードと前記第２モードのうち選択されたモードに応じて、前記要求牽引力データを変更する、
請求項３に記載の作業機械。

【請求項5】

前記コントローラは、
前記作業機械の作業状態が掘削であるかを判定し、
前記第２モードにおいて前記作業機械の作業状態が前記掘削であるときには、前記作業機械の作業状態が前記掘削以外の作業であるときよりも、前記要求牽引力が増大するように、前記要求牽引力データを変更する、
請求項４に記載の作業機械。

【請求項6】

前記コントローラは、
前記作業機操作部材の操作量に基づいて、前記機器駆動系の要求トルクを決定し、
前記走行駆動系の前記目標牽引力と、前記機器駆動系の前記要求トルクとに基づいて前記エンジンの出力を制御する、
請求項１から５のいずれかに記載の作業機械。

【請求項7】

前車体と、
前記前車体に対して左右に旋回可能に接続される後車体と、
をさらに備え、
前記走行駆動系は、前記トランスミッションに接続される走行装置をさらに含み、
前記走行装置は、
前記前車体に設けられる前輪と、
前記後車体に設けられる後輪と、
を含む、
請求項１から６のいずれかに記載の作業機械。

【請求項8】

エンジンと、前記エンジンに接続されるトランスミッションを含む走行駆動系と、作業機と、前記エンジンによって駆動され前記作業機に供給される作動油を吐出する油圧ポンプを含む機器駆動系と、を含む作業機械を制御するためにコントローラによって実行される制御方法であって、
作業機操作部材の操作量を取得することと、
前記作業機操作部材の操作量に応じて、前記機器駆動系を制御することと、
アクセル操作部材の操作量を取得することと、
前記アクセル操作部材の操作量に基づいて、前記走行駆動系の目標牽引力を決定することと、
前記作業機械の許容加速度を決定することと、
前記走行駆動系の走行負荷を取得することと、
前記走行駆動系の走行負荷に相当する牽引力と、前記許容加速度に相当する牽引力との和を、前記走行駆動系の牽引力の上限値として決定することと、
前記目標牽引力が前記上限値より大きいときには、前記上限値以下となるように前記目標牽引力を補正することと、
補正された前記目標牽引力に基づいて、前記走行駆動系を制御すること、
を備える方法。

【請求項9】

エンジンと、前記エンジンに接続されるトランスミッションを含む走行駆動系と、作業機と、前記エンジンによって駆動され前記作業機に供給される作動油を吐出する油圧ポンプを含む機器駆動系と、を含む作業機械を制御するためにコントローラによって実行される制御方法であって、
作業機操作部材の操作量を取得することと、
前記作業機操作部材の操作量に応じて、前記機器駆動系を制御することと、
アクセル操作部材の操作量を取得することと、
前記アクセル操作部材の操作量に基づいて、前記走行駆動系の目標牽引力を決定することと、
前記作業機械の許容加速度を決定することと、
前記許容加速度に基づいて前記走行駆動系の牽引力の上限値を決定することと、
前記目標牽引力が前記上限値より大きいときには、前記上限値以下となるように前記目標牽引力を補正することと、
補正された前記目標牽引力に基づいて、前記走行駆動系を制御すること、
を備え、
前記作業機械の作業状態が掘削である場合には、前記作業機械の作業状態が掘削以外の作業である場合よりも、前記許容加速度を増大させる、
方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械、及び作業機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１では、作業機械において、コントローラが、アクセル操作部材の操作に基づいて、トランスミッションの目標牽引力を決定する技術が開示されている。それにより、オペレータは、アクセル操作部材によって、作業機械を走行させるためのトルクを任意に操作することができる。

【0003】

また、特許文献１では、コントローラは、作業機操作部材の操作に基づいて、作業機の要求トルクを決定している。コントローラは、トランスミッションの目標牽引力と作業機の要求トルクとに基づいて、エンジンを制御する。それにより、オペレータは、アクセル操作部材を操作せずに、作業機操作部材を操作するだけで、エンジンの出力を増大させることができる。それにより、作業機を所望の速度で動作させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１４／２０８６１４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように、アクセル操作部材の操作に基づいて目標牽引力が決定される場合には、オペレータが意図せず大きな操作を行ったときに、大きな加速力が作業機械に発生する。その場合、乗り心地が低下してしまう。

【0006】

そこで、エンジンの出力を制限すれば、このような大きな加速力の発生を抑えることができる。しかし、その場合、所望の作業機の要求トルクを得ることができず、作業性が低下する虞がある。

【0007】

また、目標牽引力の上限を制限することでも、大きな加速力の発生を抑えることができる。しかし、作業機械は、平坦な道路に限らず、悪路、或いは急な坂を走行することがある。また、作業機械は、道路を走行するだけではなく、掘削等の作業を行うことがある。従って、作業機械が受ける負荷は、状況に応じて大きく異なる。そのため、目標牽引力の上限を一律に制限すると、作業機械の負荷が大きな状況では、十分な加速力を得ることができず、走行性が低下する虞がある。

【0008】

本開示の目的は、作業機械において、過大な加速力の発生を抑えながら、作業性と走行性との低下を抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の態様に係る作業機械は、エンジンと、走行駆動系と、作業機と、機器駆動系と、アクセル操作部材と、作業機操作部材と、コントローラとを備える。走行駆動系は、エンジンに接続されるトランスミッションを含む。機器駆動系は、エンジンによって駆動される油圧ポンプを含む。油圧ポンプは、作業機に供給される作動油を吐出する。アクセル操作部材は、オペレータによる操作を受け付ける。作業機操作部材は、オペレータによる操作を受け付ける。

【0010】

コントローラは、作業機操作部材の操作量に応じて、機器駆動系を制御する。コントローラは、アクセル操作部材の操作量に基づいて、走行駆動系の目標牽引力を決定する。コントローラは、作業機械の許容加速度を決定する。コントローラは、許容加速度に基づいて、走行駆動系の牽引力の上限値を決定する。コントローラは、目標牽引力が上限値より大きいときには、上限値以下となるように目標牽引力を補正する。コントローラは、補正された目標牽引力に基づいて、走行駆動系を制御する。

【0011】

第２の態様に係る方法は、作業機械の制御方法である。作業機械は、エンジンと、走行駆動系と、作業機と、機器駆動系とを備える。走行駆動系は、エンジンに接続されるトランスミッションを含む。機器駆動系は、エンジンによって駆動される油圧ポンプを含む。油圧ポンプは、作業機に供給される作動油を吐出する。当該方法は、以下の処理を備える。第１の処理は、作業機操作部材の操作量を取得することである。第２の処理は、作業機操作部材の操作量に応じて、機器駆動系を制御することである。第３の処理は、アクセル操作部材の操作量を取得することである。第４の処理は、アクセル操作部材の操作量に基づいて、走行駆動系の目標牽引力を決定することである。第５の処理は、作業機械の許容加速度を決定することである。第６の処理は、許容加速度に基づいて走行駆動系の牽引力の上限値を決定することである。第７の処理は、目標牽引力が上限値より大きいときには、上限値以下となるように目標牽引力を補正することである。第８の処理は、補正された目標牽引力に基づいて、走行駆動系を制御することである。

【発明の効果】

【0012】

本開示では、目標牽引力が上限値より大きいときには、上限値以下となるように目標牽引力が補正される。そのため、エンジンの出力が制限される場合と比べて、機器駆動系のためのトルクを確保することができる。それにより、作業性の低下を抑えることができる。また、走行駆動系の牽引力の上限値は、許容加速度に基づいて、決定される。そのため、許容加速度に相当する走行駆動系の牽引力を確保することができる。それにより、過大な加速力の発生を抑えながら、走行性の低下を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る作業機械の側面図である。

【図2】作業機械の駆動システム及び制御システムの構成を示すブロック図である。

【図3】牽引力－車速特性を示す図である。

【図4】エンジンを制御するための処理を示すブロック図である。

【図5】目標牽引力を決定するための処理を示すブロック図である。

【図6】係数データの一例を示す図である。

【図7】第２モードでの牽引力の上限値を示す図である。

【図8】第１モードでの牽引力の上限値を示す図である。

【図9】トランスミッションを制御するための処理を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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機械１の側面図である。図１に示すように、作業機械１は、車体２と作業機３とを備えている。

【0015】

車体２は、前車体２ａと後車体２ｂとを含む。後車体２ｂは、前車体２ａに対して左右に旋回可能に接続されている。前車体２ａと後車体２ｂとには、油圧シリンダ１５が連結されている。油圧シリンダ１５が伸縮することで、前車体２ａが、後車体２ｂに対して、左右に旋回する。

【0016】

作業機３は、掘削等の作業に用いられる。作業機３は、前車体２ａに取り付けられている。作業機３は、ブーム１１と、バケット１２と、油圧シリンダ１３，１４とを含む。油圧シリンダ１３，１４が伸縮することによって、ブーム１１及びバケット１２が動作する。

【0017】

図２は、作業機械１の駆動システム及び制御システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、作業機械１の駆動システムは、エンジン２１と、走行駆動系２０ａと、機器駆動系２０ｂとを含む。

【0018】

エンジン２１は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン２１には、燃料噴射装置２６が設けられている。燃料噴射装置２６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で、エンジン２１の出力を制御する。

【0019】

走行駆動系２０ａは、トランスミッション２３と走行装置２４とを含む。トランスミッション２３は、エンジン２１に接続される。例えば、トランスミッション２３は、ＨＳＴ（Hydro-Static Transmission）である。ただし、トランスミッション２３は、ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）、或いはＥＭＴ（Electric Mechanical Transmission）などの他の種類のトランスミッションであってもよい。

【0020】

走行装置２４は、作業機械１を走行させる。走行装置２４は、アクスル３１ａ，３１ｂと、前輪３２と、後輪３３とを含む。アクスル３１ａ，３１ｂは、トランスミッション２３に接続される。前輪３２は、前車体２ａに設けられる。後輪３３は、後車体２ｂに設けられる。アクスル３１ａ，３１ｂは、トランスミッション２３からの駆動力を前輪３２と後輪３３とに伝達する。

【0021】

機器駆動系２０ｂは、ＰＴＯ（Power Take Off）２２と油圧ポンプ２５とを含む。ＰＴＯ２２は、トランスミッション２３と油圧ポンプ２５とに、エンジン２１の駆動力を分配する。なお、図２では、１つの油圧ポンプ２５のみが図示されている。しかし、２つ以上の油圧ポンプが、ＰＴＯ２２を介してエンジン２１に接続されてもよい。

【0022】

油圧ポンプ２５は、ＰＴＯ２２を介してエンジン２１に接続される。油圧ポンプ２５は、エンジン２１によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２５から吐出された作動油は、上述した油圧シリンダ１３－１５に供給される。

【0023】

作業機械１の制御システムは、エンジンセンサ３４と、車速センサ３５と、ポンプセンサ３６とを含む。エンジンセンサ３４は、エンジン回転速度を検出する。車速センサ３５は、走行駆動系２０ａの出力回転速度を検出する。走行駆動系２０ａの出力回転速度は、例えば、トランスミッション２３の出力軸の回転速度である。ただし、出力回転速度は、トランスミッション２３内、或いはトランスミッション２３の下流に位置する他の回転要素の回転速度であってもよい。ポンプセンサ３６は、油圧ポンプ２５の吐出圧を検出する。

【0024】

作業機械１の制御システムは、コントローラ４１を含む。コントローラ４１は、作業機械１を制御する。コントローラ４１は、エンジンセンサ３４から、エンジン回転速度を示す信号を受信する。コントローラ４１は、車速センサ３５から、出力回転速度を示す信号を受信する。コントローラ４１は、ポンプセンサ３６から、油圧ポンプ２５の吐出圧を示す信号を受信する。コントローラ４１は、エンジン２１およびトランスミッション２３に指令信号を送信する。

【0025】

コントローラ４１は、プロセッサ４２と記憶装置４３とを含む。プロセッサ４２は、例えばＣＰＵ（central processing unit）である。或いは、プロセッサ４２は、ＣＰＵと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサ４２は、プログラムに従って、作業機械１の制御ための処理を実行する。記憶装置４３は、ＲＯＭなどの不揮発性メモリと、ＲＡＭなどの揮発性メモリとを含む。記憶装置４３は、ハードディスク、或いはＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでもよい。記憶装置４３は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置４３は、作業機械１を制御するためのプログラム及びデータを記憶している。

【0026】

作業機械１の制御システムは、アクセル操作部材４４と、作業機操作部材４５と、入力装置４６とを含む。アクセル操作部材４４は、作業機械１の走行を制御するためにオペレータによって操作可能である。アクセル操作部材４４は、例えばペダルである。ただし、アクセル操作部材４４は、レバー、或いはスイッチなどの他の部材であってもよい。

【0027】

作業機操作部材４５は、作業機３を制御するためにオペレータによって操作可能である。作業機操作部材４５は、例えばレバーである。ただし、作業機操作部材４５は、スイッチ、或いはペダルなどの他の部材であってもよい。入力装置４６は、作業機械１の制御モードを選択するためにオペレータによって操作可能である。入力装置４６は、例えばタッチパネルを含む。ただし、入力装置４６は、機械式のスイッチ等の他の部材を含んでもよい。

【0028】

コントローラ４１は、アクセル操作部材４４から、アクセル操作量を示す信号を受信する。アクセル操作量は、アクセル操作部材４４の操作量である。コントローラ４１は、作業機操作部材４５から、作業機操作量を示す信号を受信する。作業機操作量は、作業機操作部材４５の操作量である。

【0029】

コントローラ４１は、入力装置４６から、制御モードの選択を示す信号を受信する。制御モードは、第１モードと第２モードとを含む。ただし、コントローラ４１は、作業機械１にかかる負荷に応じて、自動的に制御モードを選択してもよい。

【0030】

図３は、第１モードと第２モードとのそれぞれにおける牽引力－車速特性を示す図である。図３においてＬ１は、第１モードにおける牽引力－車速特性を示す。Ｌ２は、第２モードにおける牽引力－車速特性を示す。牽引力－車速特性は、各車速における最大牽引力を示す。図３に示すように、第２モードでは、第１モードよりも作業機械１の牽引力が小さく制限される。コントローラ４１は、第１モードと第２モードとから選択された制御モードに従って、エンジン２１とトランスミッション２３とを制御する。

【0031】

以下、コントローラ４１によって実行されるエンジン２１を制御するための処理について説明する。図４は、エンジン２１を制御するための処理を示すブロック図である。図４に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ４１は、走行駆動系２０ａの目標牽引力を決定する。コントローラ４１は、主としてアクセル操作量と出力回転速度とから、目標牽引力を決定する。目標牽引力の決定方法については、後に詳細に説明する。

【0032】

なお、走行駆動系２０ａの牽引力は、走行駆動系２０ａの出力トルクに対応している。走行駆動系２０ａの牽引力と走行駆動系２０ａの出力トルクとは、互いに換算可能である。従って、以下の説明において牽引力は、出力トルクと言い換えられてもよい。

【0033】

ステップＳ１０２では、コントローラ４１は、ＰＴＯ要求トルクを決定する。ＰＴＯ要求トルクは、機器駆動系２０ｂの要求トルクである。言い換えれば、ＰＴＯ要求トルクは、ＰＴＯ２２を介してエンジン２１に接続された機器での要求トルクである。コントローラ４１は、作業機操作量と油圧ポンプ２５の吐出圧とから、ＰＴＯ要求トルクを決定する。ＰＴＯ要求トルクは、油圧ポンプ２５における要求トルクを含む。例えば、コントローラ４１は、作業機操作量から、作動油の要求流量を決定する。コントローラ４１は、要求流量と吐出圧とから、ＰＴＯ要求トルクを決定する。なお、２つ以上の油圧ポンプが、ＰＴＯ２２を介してエンジン２１に接続されている場合は、ＰＴＯ要求トルクは、他の油圧ポンプにおける要求トルクをさらに含んでもよい。

【0034】

ステップＳ１０３では、コントローラ４１は、要求エンジンパワーを決定する。要求エンジンパワーは、エンジン２１での要求馬力である。コントローラ４１は、ＰＴＯ要求トルクと目標牽引力とから、要求エンジンパワーを決定する。例えば、コントローラ４１は、ＰＴＯ要求トルクと目標牽引力との和から、要求エンジンパワーを決定する。

【0035】

ステップＳ１０４では、コントローラ４１は、目標エンジン回転速度を決定する。コントローラ４１は、要求エンジンパワーから目標エンジン回転速度を決定する。例えば、コントローラ４１は、目標エンジン回転速度データＤ１を記憶している。目標エンジン回転速度データＤ１は、要求エンジンパワーＰｅと目標エンジン回転速度Ｎｔとの関係を規定する。コントローラ４１は、目標エンジン回転速度データＤ１を参照して、要求エンジンパワーＰｅから目標エンジン回転速度Ｎｔを決定する。

【0036】

コントローラ４１は、上記のように決定された目標エンジン回転速度に応じて、燃料噴射装置２６への指令を決定する。それにより、目標牽引力とＰＴＯ要求トルクとが達成されるように、エンジン２１の出力が制御される。なお、コントローラ４１は、ＰＴＯ要求トルクと目標牽引力とから、エンジン２１の目標トルクを決定してもよい。コントローラ４１は、エンジン２１の目標トルクに基づいて、エンジン２１を制御してもよい。

【0037】

次に、目標牽引力を決定するための処理について説明する。図５は、目標牽引力を決定するための処理を示すブロック図である。図５に示すように、ステップＳ２０１では、コントローラ４１は、走行駆動系２０ａの要求牽引力を決定する。コントローラ４１は、アクセル操作量と出力回転速度とから、要求牽引力を決定する。例えば、コントローラ４１は、要求牽引力データＤ２を記憶している。要求牽引力データＤ２は、車速Ｖと要求牽引力Ｆｔとの関係を規定する。要求牽引力データＤ２は、アクセル操作量に応じて変更される。コントローラ４１は、出力回転速度から車速を算出する。コントローラ４１は、要求牽引力データＤ２を参照して、アクセル操作量と車速とから、要求牽引力を決定する。

【0038】

ステップＳ２０２では、コントローラ４１は、牽引力係数を決定する。コントローラ４１は、車速と制御モードとから、牽引力係数を決定する。例えば、コントローラ４１は、図６に示す係数データＤ３を記憶している。係数データＤ３は、車速と牽引力係数との関係を規定する。係数データＤ３は、第１係数データＤ３ａと第２係数データＤ３ｂとを含む。第１係数データＤ３ａは、第１モードでの車速と牽引力係数との関係を規定する。第２係数データＤ３ｂは、第２モードでの車速と牽引力係数との関係を規定する。

【0039】

第１係数データＤ３ａでは、車速がＶ１以下では、牽引力係数はＣ３である。車速がＶ２以上では、牽引力係数はＣ４である。Ｃ４はＣ３より大きい。Ｃ４は１であってもよい。或いは、Ｃ４は、１と異なる値であってもよい。第１係数データＤ３ａにおいて、車速がＶ１とＶ２との間の範囲であるときには、車速の増大に応じて、牽引力係数は増大する。

【0040】

第２係数データＤ３ｂでは、車速がＶ１以下では、牽引力係数はＣ１である。車速がＶ２以上では、牽引力係数はＣ２である。Ｃ２はＣ１より大きい。Ｃ２はＣ３より小さい。ただし、Ｃ２は、Ｃ３と同じであってもよい。或いは、Ｃ２は、Ｃ３より大きくてもよい。第２係数データＤ３ｂにおいて、車速がＶ１とＶ２との間の範囲であるときには、車速の増大に応じて、牽引力係数は増大する。

【0041】

Ｓ２０３では、コントローラ４１は、目標牽引力を決定する。コントローラ４１は、ステップＳ２０１で決定した要求牽引力に、牽引力係数を乗じることで、目標牽引力を決定する。上述したように、第２モードでの牽引力係数は、第１モードでの牽引力係数より小さい。そのため、第２モードでの目標牽引力は、第１モードでの目標牽引力よりも小さく制限される。それにより、図３に示すような第１モードの牽引力－車速特性Ｌ１と第２モードの牽引力－車速特性Ｌ２とが実現される。言い換えれば、コントローラ４１は、要求牽引力データに第１モードの牽引力係数を乗じることで、要求牽引力データを第１モードの牽引力－車速特性Ｌ１に相当するデータに変更する。コントローラ４１は、要求牽引力データに第２モードの牽引力係数を乗じることで、要求牽引力データを第２モードの牽引力－車速特性Ｌ２に相当するデータに変更する。

【0042】

Ｓ２０４では、コントローラ４１は、許容加速度を決定する。コントローラ４１は、制御モードから、許容加速度を決定する。コントローラ４１は、第１モードでは第１加速度を許容加速度として決定する。コントローラ４１は、第２モードでは第２加速度を許容加速度として決定する。第２加速度は、第１加速度よりも小さい。従って、第２モードでの許容加速度は、第１モードでの許容加速度よりも小さい。

【0043】

第１加速度と第２加速度とは、例えば固定値である。ただし、第１加速度と第２加速度とは、変数であってもよい。コントローラ４１は、作業機械１の状態に基づいて、第１加速度と第２加速度とを決定してもよい。作業機械１の状態は、例えば、作業機械１が掘削状態であるか否かであってもよい。コントローラ４１は、作業機械１が掘削状態であるときの第２加速度を、作業機械１が非掘削状態であるときの第２加速度から変化させてもよい。或いは、コントローラ４１は、作業機械１の車速に基づいて、第１加速度と第２加速度とを決定してもよい。

【0044】

ステップＳ２０５では、コントローラ４１は、走行負荷を決定する。走行負荷は、走行駆動系２０ａの負荷である。コントローラ４１は、走行駆動系２０ａの牽引力と、作業機械１の加速度と、作業機械１の重量とから、走行負荷を算出する。

【0045】

ステップＳ２０６では、コントローラ４１は、牽引力の上限値を決定する。コントローラ４１は、走行負荷に相当する走行駆動系２０ａの牽引力と、許容加速度に相当する走行駆動系２０ａの牽引力とに基づいて、牽引力の上限値を決定する。図７は、第２モードにおける牽引力の上限値の一例を示す図である。図７において、Ａ１は、平地での走行時の走行負荷に相当する牽引力を示す。Ａ２は、掘削時の走行負荷に相当する牽引力を示す。掘削時の走行負荷Ａ２は、平地での走行時の走行負荷Ａ１よりも大きい。このように、走行負荷は、作業機械１の状態に応じて変動する。

【0046】

図７において、Ｂ２は、第２モードでの許容加速度に相当する走行駆動系２０ａの牽引力を示す。走行負荷に相当する牽引力がＡ１であるときには、コントローラ４１は、Ａ１とＢ２との和であるＦＬ１を、牽引力の上限値として決定する。走行負荷に相当する牽引力がＡ２であるときには、コントローラ４１は、Ａ２とＢ２との和であるＦＬ２を、牽引力の上限値として決定する。

【0047】

図８は、第１モードにおける牽引力の上限値の一例を示す図である。図８において、Ｂ１は、第１モードでの許容加速度に相当する走行駆動系２０ａの牽引力を示す。走行負荷に相当する牽引力がＡ１であるときには、コントローラ４１は、Ａ１とＢ１との和であるＦＬ３を、牽引力の上限値として決定する。走行負荷に相当する牽引力がＡ２であるときには、コントローラ４１は、Ａ２とＢ１との和であるＦＬ４を、牽引力の上限値として決定する。

【0048】

ステップＳ２０７では、コントローラ４１は、目標牽引力を補正する。コントローラ４１は、ステップＳ２０３で決定された目標牽引力の値が、牽引力の上限値より大きいときには、目標牽引力を上限値に補正する。コントローラ４１は、ステップＳ２０３で決定された目標牽引力の値が、牽引力の上限値以下であるときには、ステップＳ２０３で決定された値を目標牽引力として決定する。すなわち、コントローラ４１は、ステップＳ２０３で決定された目標牽引力の値が、牽引力の上限値以下であるときには、目標牽引力の補正を行わない。

【0049】

図９は、トランスミッション２３を制御するための処理を示すブロック図である。コントローラ４１は、上述のように決定された目標牽引力に基づいて、トランスミッション２３の変速比を制御する。図９に示すように、ステップＳ３０１では、コントローラ４１は、出力加速度を決定する。出力加速度は、例えば、トランスミッション２３の出力軸の加速度である。ただし、出力加速度は、トランスミッション２３内、又はトランスミッション２３の下流に位置する他の回転要素の加速度であってもよい。なお、出力加速度は、トランスミッション２３の出力軸の減速度を含む。例えば、マイナスの値の出力加速度は、減速度を意味する。コントローラ４１は、目標牽引力と走行負荷とから、トランスミッション２３の出力加速度を決定する。

【0050】

ステップＳ３０２では、コントローラ４１は、出力回転速度の推定値を決定する。出力回転速度の推定値は、所定時間後の出力回転速度として推定される値である。所定時間は、例えばコントローラ４１による処理の制御周期から決定される。コントローラ４１は、現在の出力回転速度と、出力加速度とから、出力回転速度の推定値を決定する。

【0051】

ステップＳ３０３では、コントローラ４１は、エンジン２１の加速度を決定する。エンジン２１の加速度は、エンジン２１の出力軸の加速度である。エンジン２１の加速度は、トランスミッション２３の入力軸の加速度であってもよい。コントローラ４１は、エンジン２１の目標加速トルクから、エンジン２１の加速度を決定する。例えば、コントローラ４１は、目標エンジン回転速度と、現在のエンジン回転速度とから、エンジン２１の目標加速トルクを決定する。

【0052】

ステップＳ３０４では、コントローラ４１は、入力回転速度の推定値を決定する。入力回転速度は、例えば、トランスミッション２３の入力軸の回転速度である。入力回転速度の推定値は、所定時間後の入力回転速度として推定される値である。コントローラ４１は、現在のエンジン回転速度と、エンジン２１の加速度とから、入力回転速度の推定値を決定する。

【0053】

ステップＳ３０５では、コントローラ４１は、目標速度比を決定する。コントローラ４１は、出力回転速度の推定値と入力回転速度の推定値とから、目標速度比を決定する。目標速度比は、出力回転速度の推定値と入力回転速度の推定値との比である。

【0054】

コントローラ４１は、トランスミッション２３の速度比が、目標速度比となるように、トランスミッション２３への指令を決定する。例えば、トランスミッション２３がＨＳＴである場合には、コントローラ４１は、目標速度比に応じて、ＨＳＴの油圧ポンプと油圧モータとの目標容量を決定する。トランスミッション２３がＨＭＴである場合には、コントローラ４１は、ＨＳＴと同様に、目標速度比に応じて、ＨＭＴの油圧モータの目標トルクを決定する。トランスミッション２３がＥＭＴである場合には、コントローラ４１は、目標速度比に応じて、ＥＭＴの電動モータの目標トルクを決定する。それにより、目標牽引力と目標エンジン回転速度が達成されるように、トランスミッション２３の速度比が制御される。

【0055】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、目標牽引力が上限値より大きいときには、上限値以下となるように目標牽引力が補正される。そのため、エンジンの出力が制限される場合と比べて、機器駆動系２０ｂの要求トルクを確保することができる。それにより、作業性の低下を抑えることができる。また、走行駆動系２０ａの牽引力の上限値は、許容加速度に基づいて、決定される。そのため、許容加速度に相当する走行駆動系２０ａの牽引力を確保することができる。それにより、過大な加速力の発生を抑えながら、走行負荷が変化しても一定の加速度を確保できる。その結果、走行性の低下を抑えることができる。

【0056】

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。作業機械１は、ホイールローダに限らず、ブルドーザ、或いはモータグレーダなどの他の機械であってもよい。

【0057】

エンジン２１を制御するための処理は、上述した処理に限らず、変更、省略、或いは追加されてもよい。目標牽引力を決定するための処理は、上述した処理に限らず、変更、省略、或いは追加されてもよい。許容加速度を決定するための処理は、上述した処理に限らず、変更、省略、或いは追加されてもよい。例えば、許容加速度の決定において、走行負荷が省略されてもよい。処理の実行順序は、上述したものに限らず、変更されてもよい。上述したデータＤ１－Ｄ３は、上述したものに限らず、変更されてもよい。

【0058】

コントローラ４１は、作業機械の作業状態に応じて、目標牽引力を変更してもよい。例えば、コントローラ４１は、作業機械の作業状態が掘削であるかを判定してもよい。コントローラ４１は、作業機操作部材４５の操作、作業機の位置、及び、油圧シリンダ１３，１４の油圧に基づいて、作業機械の作業状態が掘削であるかを判定してもよい。コントローラ４１は、第２モードにおいて作業機械の作業状態が掘削であるときには、作業機械の作業状態が掘削以外の作業であるときよりも、目標牽引力が増大するように、要求牽引力データＤ２を変更してもよい。例えば、コントローラ４１は、第２モードにおいて作業機械の作業状態が掘削であるときには、作業機械の作業状態が走行状態であるときよりも、牽引力係数を増大させてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0059】

本開示によれば、作業機械において、過大な加速力の発生を抑えながら、作業性と走行性との低下を抑えることができる。

【符号の説明】

【0060】

２ａ 前車体
２ｂ 後車体
２０ａ 走行駆動系
２０ｂ 機器駆動系
２１ エンジン
２３ トランスミッション
２４ 走行装置
３２ 前輪
３３ 後輪
４１ コントローラ
４４ アクセル操作部材
４５ 作業機操作部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】