JP6806728B2

JP6806728B2 - 作業車両

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Publication number: JP6806728B2
Application number: JP2018064519A
Authority: JP
Inventors: 啓介内藤; 純平神谷
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2038-03-29
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Description

本発明は、ホイールローダ等の作業車両に関する。

ホイールローダなどの作業車両は、エンジンからの駆動力によって走行装置と油圧ポンプが駆動される。エンジンからの駆動力は、トルクコンバータ装置を介して走行装置に伝達されることにより、車両が走行する。また、油圧ポンプが駆動されることにより、作動油が油圧ポンプから作業機に供給される。これにより、作業機が駆動される。

また、トルクコンバータ装置は、トルクコンバータとロックアップクラッチを備えたものが知られている。ロックアップクラッチの連結により、トルクコンバータの入力軸と出力軸とが直結状態となってロスなく、駆動力が伝達される。このロックアップクラッチの連結状態と非連結状態との切換は、制御部によって自動的に行われる。制御部は、車両の走行状態に応じてロックアップクラッチを非連結状態と連結状態のいずれかに切換える。特許文献１には、車速が所定の切換え速度に到達すると、ロックアップクラッチを非連結状態から連結状態に切替える構成が開示されている。特許文献２には、ホイールローダ等の作業車両において、作業機を操作する操作レバーの操作量を検出することにより作業機への負荷が増大する状態を判定し、操作レバーの操作量が所定値以上に操作された段階でロックアップが解除される構成が開示されている。

特開２０１１−１０３２５８号公報特開２０１１−１６９３４７号公報

特許文献２に開示された構成では、オペレータの操作のやり方によって、ロックアップが解除されるタイミングが適さない場合がある。例えば、ダンプトラックへの接近しながら作業機を上げ操作するような作業時には、ブレーキペダルで車速を調整しつつ、アクセルペダルを操作してエンジン回転数を増加させて、作業機の上げ速度を速くすることが行われるが、操作レバーが閾値の操作量に操作されるまでの間はロックアップが解除されないため、アクセルペダルの操作に遅れて操作レバーが操作された場合には、作業機を上げる操作時（荷上げ操作時）に見合うエンジン回転数の吹き上がりが、得られず作業性が低下してしまう。

また、掘削時においては、ロックアップが連結状態で作業機が土砂等へ突っ込んだときに、エンジンの駆動力と土砂等からの反力によってエンジンから走行装置までの駆動力伝達装置に過大な負荷が発生するが、燃費向上のために低速までロックアップを連結状態にした場合には、車速条件では回避することができなくなる。また、作業機への負荷が増大したことを検出してロックアップを解除した場合には、駆動力伝達装置への負荷を検出していないため、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができない。

本発明の目的は、ホイールローダなどの作業車両においてアクセルペダルの操作量とブレーキ操作量に基づいて作業場面を判断して作業性の低下を抑え、駆動力伝達装置を保護すると共に、燃費を向上させることにある。

上記目的を達成するため、代表的な本発明に係る作業車両は、アクセルペダルの踏込により回転数が増減するエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから作動油が供給され動作する油圧アクチュエータと、前記エンジンから出力される動力がトルクコンバータを介して伝えられる走行装置と、ブレーキペダルの踏込により前記走行装置に制動力を付与する制動装置と、前記トルクコンバータの出力軸と入力軸とを連結するか遮断するかを切り替えるロックアップ装置と、車体の走行状態に応じて前記ロックアップ装置の前記出力軸と前記入力軸との連結及び遮断を制御する制御装置と、を備えた作業車両において、前記制御装置は、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダルが踏み込まれず、かつ前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合に、前記トルクコンバータの前記入力軸の減速度に基づく慣性トルクが所定の閾値を超えることを解除条件として、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御することを特徴とする。

本発明によれば、アクセルペダルの踏込操作状態とブレーキペダルの踏込操作状態とに基づいてトルクコンバータの入力軸と出力軸の連結状態（ロックアップ）を解除する解除条件を判断するので、例えば、アクセルペダルとブレーキペダルを同時に操作するようなダンプトラックへの積込み作業時に、操作レバーの操作によらず、ロックアップを解除してエンジン回転数の吹き上がりを向上させ、作業性を低下させることを抑えることができる。またブレーキペダルを踏み込まず、アクセルペダルのみ踏み込んで行う掘削作業時は駆動力伝達装置への負荷の増加を検出することによってロックアップを解除することで駆動力伝達機器装置に過度な負荷を作用させることがなく、機器の保護を図ることができる。これ以外の課題、構成及び効果は、以下に記載する実施の形態の説明により明らかにされる。

第１実施形態に係る作業車両としてのホイールローダの外観図である。第１実施形態に係る作業車両としてのホイールローダのシステム構成図である。第１実施形態に係るトルクコンバータ装置の模式的な構成図である。第１実施形態に係る車体コントローラの機能ブロック図である。第１実施形態に係るＲＯＭのフォーマット構成図である。第１実施形態に係るホイールローダのアクセル操作状態及びブレーキ操作状態から認識できる作業場面の一覧を示す表図である。第１実施形態に係るホイールローダの作業場面に合ったロックアップクラッチの解除条件の一覧を示す表図である。第１実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を示すフローチャートである。第２実施形態に係るホイールローダの車体コントローラ及びトランスミッションコントローラに対する各種信号の接続状態を示す図である。第２実施形態に係るホイールローダの傾斜状態、アクセル操作状態及びブレーキ操作状態から認識できる作業場面の一覧を示す表図である。第２実施形態に係るホイールローダの作業場面に合ったロックアップクラッチの解除条件の一覧を示す表図である。第１実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を示すフローチャートである。

以下、本発明のホイールローダを実施形態毎に説明する。

［第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る作業車両としてのホイールローダの外観図、図２は第１実施形態に係るホイールローダのシステム構成図である。第１実施形態に係るホイールローダ１は、アクセル操作量検出装置の検出信号と及びブレーキ操作量検出装置の検出信号と車両の走行状態に基づいて、制御装置がロックアップクラッチの切替制御を行うことを特徴とする。

図１に示すように、第１実施形態に係るホイールローダ１は、キャブ２を備えた後フレーム３と、連結ピン４を介して後フレーム３の前方側（ホイールローダ１の前進側）に連結された前フレーム５と、これら後フレーム３及び前フレーム５に設けられた後輪６及び前輪７と、前フレーム５の前方部分に取り付けられた作業機８と、から主に構成されている。後輪６及び前輪７内には、ブレーキディスク等の制動装置９が組み込まれている。なお、本明細書においては、後フレーム３及び前フレーム５を総称して「車体」ということがある。

作業機８は、一端が連結ピン１０を介して前フレーム５に連結されたリフトアーム１１と、連結ピン１２を介してリフトアーム１１の先端部に連結されたバケット１３と、連結ピン１４、１５を介して両端部が前フレーム５とリフトアーム１１とに連結されたリフトアームシリンダ１６と、連結ピン１７を介してリフトアーム１１に揺動可能に連結されたベルクランク１８と、一端がベルクランク１８に連結され、他端がバケット１３に連結されたリンク部材１９と、連結ピン２０、２１を介して両端部が前フレーム５とベルクランク１８とに連結されたバケットシリンダ２２と、からなる。なお、本明細書においては、リフトアームシリンダ１６及びバケットシリンダ２２を総称して「油圧アクチュエータ」ということがある。また、本例においては、リフトアーム１１、連結ピン１２、１４、１５、リフトアームシリンダ１６がそれぞれ１つずつしか備えられていないが、実機においては、これらの各部材がバケット１３の左右に一組ずつ備えられる。

キャブ２内には、エンジン回転数を増減するアクセルペダル３１と、ホイールローダ１を制動するブレーキペダル３２と、が備えられており、キャブ２内に乗り込んだオペレータがこれらの各ペダル３１、３２を操作することによって、ホイールローダ１の加速、減速及び停止を行えるようになっている。

また、キャブ２内には、ホイールローダ１の走行方向を前進又は後進に切り替える前後進切替スイッチ等の前後進切替操作部材３３と、前進又は後進時の速度段を第１速、第２速、第３速又は第４速に切り替えるシフトスイッチ等のシフト切替操作部材３４とが備えられており、キャブ２内に乗り込んだオペレータがこれらの各切替操作部材３３、３４を操作することによって、ホイールローダ１の前後進切替及び速度段の選択を行えるようになっている。

更に、キャブ２内には、図示しないステアリング装置が備えられており、キャブ２内に乗り込んだオペレータがホイールローダ１を前進又は後進させた状態でステアリング装置を操作することにより、ホイールローダ１をステアリング装置の操作方向に応じた方向に操舵できるようになっている。なお、ステアリング装置を操作すると、連結ピン４を中心として前フレーム５が後フレーム３に対して屈曲し、ホイールローダ１の操舵が可能になる。

また、キャブ２内には、リフトアームシリンダ１６を伸長・収縮操作するリフトアーム操作レバー等のリフトアーム操作部材３５と、バケットシリンダ２２を伸長・収縮操作するバケット操作レバー等のバケット操作部材３６と、が備えられており、キャブ２内に乗り込んだオペレータがこれらの各操作部材３５、３６を操作することによって、リフトアーム１１の上昇又は下降と、バケット１３の上向きチルト又は下向きチルトが行えるようになっている。即ち、リフトアームシリンダ１６を伸長させると、リフトアーム１１及びバケット１３が上昇し、リフトアームシリンダ１６を収縮させると、リフトアーム１１及びバケット１３が下降する。また、バケットシリンダ２２を伸長させると、バケット１３が上向きにチルトし、バケットシリンダ２２を収縮させると、バケット１３が下向きにチルトする。

オペレータは、ホイールローダ１の前後進操作又は制動操作、リフトアーム１１の上昇操作又は下降操作、並びにバケット１３の上向きチルト操作又は下向きチルト操作を組み合わせて行うことにより、ホイールローダ１に掘削、走行、積込等の各種の作業を行わせることができる。

図２に示すように、第１実施形態に係るホイールローダ１には、動力源であるエンジン４１と、エンジン４１の駆動力をプロペラシャフト４２に伝達するトルクコンバータ装置４３及びトランスミッション４４と、プロペラシャフト４２の回転を後輪６及び前輪７に伝達するアクセルシャフト４５と、が備えられている。エンジン４１は、アクセルペダル３１の操作量に応じた目標エンジン回転数を車体コントローラ６１が算出してエンジンコントローラ６２へ伝達し、エンジンコントローラ６２からの目標回転数信号に基づいてエンジン回転数が制御される。また、トランスミッション４４及びロックアップクラッチ４６は、トランスミッションコントローラ６３からの切替信号により切り替えられる。なお、本明細書においては、トランスミッション４４、プロペラシャフト４２、アクセルシャフト４５、後輪６及び前輪７を総称して「走行装置４９」という。

図３は、第１実施形態に係るトルクコンバータ装置の模式的な構成図である。図３に示すように、本例のトルクコンバータ装置４３は、ロックアップクラッチ４６とトルクコンバータ４７を有している。なお、図中の符号４３ａは、トルクコンバータ４７の入力軸を、４３ｂは出力軸を示しており、入力軸４３ａはエンジン４１の出力軸に、出力軸４３ｂはトランスミッション４４に接続されている。本例のロックアップクラッチ４６は、油圧作動式のクラッチであり、ロックアップクラッチ用比例弁４８を介して、トランスミッションコントローラ６３からの切替信号により、トルクコンバータ４７の出力軸４３ｂと入力軸４３ａとを連結する連結状態又はトルクコンバータ４７の出力軸４３ｂと入力軸４３ａとの連結を解除する連結解除状態とに切替可能であるように構成されている。

ロックアップクラッチ４６が連結解除状態である場合には、エンジン４１の駆動力がトルクコンバータ４７を介して走行装置４９に伝達される。一方、ロックアップクラッチ４６が連結状態である場合には、トルクコンバータ４７の入力軸４３ａと出力軸４３ｂとが直結され、エンジン４１の駆動力がロックアップクラッチ４６を介して走行装置４９に伝達される。

また、実施形態に係るホイールローダ１には、図２に示すように、エンジン４１の駆動力により駆動されて作動油を吐出する油圧ポンプ５１が備えられている。リフトアームシリンダ１６及びバケットシリンダ２２は、油圧ポンプ５１からの作動油の供給を受けて伸長又は収縮する。即ち、油圧ポンプ５１の吐出口とリフトアームシリンダ１６との間及び油圧ポンプ５１の吐出口とバケットシリンダ２２との間には、作業機用コントロールバルブ５２が備えられており、作業機用コントロールバルブ５２の信号入力部には、リフトアーム操作部材３５の操作量及び操作方向に応じた操作信号と、バケット操作部材３６の操作量及び操作方向に応じた操作信号と、が入力される。従って、リフトアームシリンダ１６は、リフトアーム操作部材３５の操作方向と操作量に応じたストロークだけ伸長又は収縮する。これと同様に、バケットシリンダ２２は、バケット操作部材３６の操作方向と操作量に応じたストロークだけ伸長又は収縮する。

なお、本例の油圧ポンプ５１は、可変容量型の油圧ポンプであり、ポンプレギュレータ５３が備えられている。ポンプレギュレータ５３は、車体コントローラ６１から出力される指令信号に応じて油圧ポンプ５１の押しのけ容積を制御する。

車体コントローラ６１は、ホイールローダ１の駆動全体を司る制御装置であり、図２に示すように、アクセルペダル３１の操作量を検出するアクセル操作量検出装置６４の検出信号ａ、ブレーキペダル３２の操作量を検出するブレーキ操作量検出装置６５の検出信号ｂ、前後進切替操作部材３３の操作信号ｃ、シフト切替操作部材３４の操作信号ｄ、トルクコンバータ装置４３に備えられたトルクコンバータ出力回転センサ６７の検出信号ｆ、トランスミッション４４に備えられた車速センサ６８の検出信号ｇ、ロックアップの作動情報ｋ、が入力される。また、車体コントローラ６１には、エンジンコントローラ６２から出力されるエンジン出力トルク信号ｈ及びエンジン回転数信号ｉが入力される。

一方、トランスミッションコントローラ６３からは、ロックアップクラッチ用比例弁４８に対するロックアップクラッチ切替信号ｊが出力され、車体コントローラ６１からはポンプレギュレータ５３に対する傾転角制御信号と、エンジンコントローラ６２に対する目標エンジン回転数信号ｍと、トランスミッションコントローラ６３に対するトランスミッション切替信号ｎ、ロックアップクラッチ用比例弁４８に対する切替信号ｌと、が出力される。

なお、図２においては、車体コントローラ６１とトランスミッションコントローラ６３とが別体に記載されているが、車体コントローラ６１とトランスミッションコントローラ６３とは一体に構成することもできる。

図４は、第１実施形態に係る車体コントローラの機能ブロック図である。本例の車体コントローラ６１は、図４に示すように、バス７１を介して相互に接続されたＲＯＭ（Read Only Memory）７２、ＲＡＭ（Random Access Memory）７３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７４、信号入力部７５及び信号出力部７６等のハードウエア資源を備えたコンピュータによって構成されている。エンジンコントローラ６２及びトランスミッションコントローラ６３も、これと同様のハードウエア構成を有するコンピュータが用いられる。

ＲＯＭ７２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性の半導体メモリである。ＲＯＭ７２には、ＳＤメモリカード、マイクロＳＤメモリカード及びＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等が含まれる。

図５は、第１実施形態に係るＲＯＭのフォーマット構成図である。図５に示すように、ＲＯＭ７２には、基本ソフトウェアであるＯＳ（Operating System）の記憶部８１と、ＯＳ上で動作してホイールローダ１の駆動制御を行う駆動制御プログラムの記憶部８２と、アクセルペダル３１が操作されたか否かを判定する際の基準となるアクセル閾値Acc_thの記憶部８３と、ブレーキペダル３２が操作されたか否かを判定する際の基準となるブレーキ閾値Brk_thの記憶部８４と、ロックアップクラッチ４６を解除を制御する際の基準となるトルク閾値Trq_thの記憶部８５と、が設けられる。駆動制御プログラムの記憶部８２には、ロックアップクラッチ４６の切替制御を行う切替制御プログラムの記憶部８６も設けられる。アクセル閾値Acc_th、ブレーキ閾値Brk_th及びトルク閾値Trq_thの設定方法については、後に説明する。

ＲＡＭ７３は、プログラムやデータを一時保持する揮発性の半導体メモリである。

ＣＰＵ７４は、ＲＯＭ７２からプログラム及び閾値その他のデータを読み出してＲＡＭ７３上に展開し、ロックアップクラッチ４６の切替制御プログラムを含むホイールローダ１の駆動制御プログラムを実行する。これにより、ＣＰＵ７４は、ホイールローダ１の稼働状態（作業場面）に合わせた適切なロックアップクラッチ４６の切替制御を実現させる制御機器として機能する。

以下、アクセル閾値Acc_th、ブレーキ閾値Brk_th及びトルク閾値Trq_thの設定方法について説明する。

アクセル閾値Acc_thは、アクセルペダル３１が操作されたか否かの判定基準となるもので、ホイールローダ１を停止状態から走行を開始させる際に加速させる程度のアクセルペダル３１の踏み込み量に設定される。また、ブレーキ閾値Brk_thは、ブレーキペダル３２が操作されたか否かの判定基準となるもので、制動装置９により発生する制動力により、ホイールローダ１を減速できる程度のブレーキペダル３２の踏み込み量に設定される。

これに対して、トルク閾値Trq_thは、ロックアップクラッチ４６に解除指示する際の基準となるもので、エンジンに作用する負荷によるエンジンストールやトルクコンバータ装置４３及び走行装置４９に作用する負荷によりそれらに故障が生じない発生トルク値に設定される。トルク閾値Trq_thは、ホイールローダ１のアクセルペダル３１とブレーキペダル３２の操作に応じた、積込み、掘削等の作業場面毎に適正な値が設定されるが本実施形態の説明では全てTrq_thと表現する。なお、発生トルクとは、エンジン４１の出力トルクとトルクコンバータ４７の入力軸４３ａに発生する回転に伴う慣性トルクの加算値である。エンジン４１の出力トルクは、エンジンコントローラ６２から入手できる。また、慣性トルクは、トルクコンバータ４７の入力軸４３ａの慣性とトルクコンバータ４７の入力軸４３ａ又は出力軸４３ｂの減速度から算出されるもので、ホイールローダ１の仕様値である。なお、トルクコンバータ４７の入力軸４３ａ又は出力軸４３ｂの減速度はトランスミッション４４の出力軸の減速度と選択されている速度段のギア比から算出することもできる。

車体コントローラ６１は、アクセルペダル３１の操作状態及びブレーキペダル３２の操作状態からホイールローダ１の作業場面を認識し、認識した作業場面に応じたトルク閾値Trq_thに基づいて、ロックアップクラッチ４６の解除指示を実行する。

図６は第１実施形態に係るホイールローダのアクセル操作状態及びブレーキ操作状態から認識できる作業場面の一覧を示す表図、図７は第１実施形態に係るホイールローダの作業場面に合ったロックアップクラッチの解除条件の一覧を示す表図である。

図６に示すように、アクセルペダル３１及びブレーキペダル３２の双方が踏まれている場合、車体コントローラ６１は積込作業場面であると判定し、図７に示すように、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、ブレーキペダル３２で車速を調整しながらエンジン回転数を増大させたい積込作業場面において、作業機８に備えられた油圧アクチュエータが操作されていない状態にあっても、エンジン４１の回転数を必要なエンジン回転数まで速やかに上昇させることができるので、積込作業を円滑に行うことができる。

また、図６に示すように、アクセルペダル３１が踏まれ、ブレーキペダル３２が踏まれていない場合、車体コントローラ６１は掘削作業場面又は登坂走行場面であると判定し、図７に示すように、エンジン４１の出力トルクとトルクコンバータ４７の入力軸４３ａに発生する慣性トルクに基づいて算出された発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、掘削作業場面時に発生する駆動力伝達装置への負荷が増大する前に、ロックアップが解除できるので、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができる。

更に、図６に示すように、アクセルペダル３１が踏まれておらず、ブレーキペダル３２が踏まれた場合、車体コントローラ６１は減速のためのブレーキ操作場面であると判定し、図７に示すように、トルクコンバータ４７の入力軸４３ａ又は出力軸４３ｂの減速度に基づいて算出された慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、急ブレーキがかけられた際にエンジン４１から走行装置４９に至る走行駆動系に過大な負荷が作用することを防止できてホイールローダ１の破損を防止することができる。

これに対して、図６に示すように、アクセルペダル３１及びブレーキペダル３２の双方が踏まれていない場合、車体コントローラ６１は平地減速場面であると判定し、図７に示すように、車速のみを解除条件としてロックアップクラッチ４６の解除指示をせずロックアップクラッチ４６を連結状態のまま維持し、ホイールローダ１をそのときの車速で走行させる。これにより、ホイールローダ１の燃費の向上が図れる。

以下、図８を用いて第１実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を説明する。図８は、第１実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を示すフローチャートである。図８に示すロックアップクラッチ解除判定処理は、車体コントローラ６１のＲＯＭ７２に記憶されたロックアップクラッチ４６の切替制御プログラムにしたがって実行される。

ロックアップクラッチ４６の解除判定処理が開始されると、車体コントローラ６１は、ロックアップクラッチ４６が連結状態にあるか否かの判定（手順Ｓ１）と、アクセルペダル３１の踏み込み量がアクセル閾値Acc_thを超えているか否かの判定（手順Ｓ２）と、ブレーキペダル３２の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えているか否かの判定（手順Ｓ３）と、をこの順に行う。ロックアップクラッチ４６が連結状態にあるか否かはトランスミッションコントローラ６３からの信号に基づき判断する。

手順Ｓ１においてロックアップクラッチ４６は連結状態にある（Ｙｅｓ）と判定し、手順Ｓ２においてアクセルペダル３１の踏み込み量がアクセル閾値Acc_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定し、手順Ｓ３においてブレーキペダル３２の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、手順Ｓ４に移行してロックアップ解除作業を積込作業と判定し、手順Ｓ５でロックアップクラッチ４６を連結解除状態に切り替える（ロックアップ解除）。

手順Ｓ３において、ブレーキペダル３２の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、手順Ｓ６に移行してロックアップ解除作業を掘削作業又は登坂走行と判定する。次に、手順Ｓ７に移行して発生トルクの算出を行い、発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する（手順Ｓ８）。手順Ｓ８において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、手順Ｓ９に移行してロックアップクラッチ４６を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順Ｓ８において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、そのまま処理を終了する。

手順Ｓ２において、アクセルペダル３１の踏み込み量はアクセル閾値Acc_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、手順Ｓ１０に移行してブレーキペダル３２の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えているか否かの判定を行う。手順Ｓ１０においてブレーキペダル３２の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ１１に移行してロックアップ解除作業をブレーキ操作と判定する。次に、手順Ｓ１２に移行して慣性トルクの算出を行い、慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する（手順Ｓ１３）。手順Ｓ１３において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、手順Ｓ１４に移行してロックアップクラッチ４６を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順Ｓ１０においてブレーキペダル３２の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合、及び手順Ｓ１３において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、そのまま処理を終了する。

第１実施形態に係るホイールローダ１は、車体コントローラ６１がアクセルペダル３１の踏み込み量及びブレーキペダル３２の踏み込み量に基づいて作業場面を判定し、判定した作業場面がエンジン回転数を増大させたい作業場面であると判定した場合は、油圧アクチュエータの操作状況によらず、エンジン４１の回転数を作業に必要なエンジン回転数まで速やかに上昇させることができるので、積込み作業を円滑に行うことができる。また、判定した作業場面がエンジン４１から走行装置４９に至る走行駆動系に大きな負荷が作用する作業場面であると判定した場合にも、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替えるので、エンジンストールや走行駆動系の破損を確実に防止できる。また、エンジン回転数を増大させたい作業場面ではないと判定した場合及び走行駆動系に大きな負荷が作用しない作業場面であると判定した場合には、ロックアップクラッチ４６を連結状態のまま維持するので、ホイールローダ１の燃費を向上させることができる。

この点についてより詳細に説明すると、従来技術では、ダンプトラックへ接近しながら、作業機を上げ操作するような作業時には、操作レバーによる操作量の閾値を、作業機の負荷が増大する条件としているため、ブレーキ操作をする前段階からロックアップが解除され、ブレーキ操作が開始されるまでの間の分だけ、ロックアップした状態での走行割合が少なくなってしまう。また、駆動力伝達装置に大きな負荷が作用しないようにロックアップを解除する車速の閾値を設定するとその値を高くする必要があり、ロックアップした状態での低速走行の割合が少なくなってしまう。これに対して、本願発明の構成を採用すると、ロックアップした状態での走行の割合を長くできるので、燃費を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を図９〜図１２に基づいて説明する。本発明の第２実施形態は、アクセルペダル３１の踏み込み量、ブレーキペダル３２の踏み込み量及びホイールローダ１の傾斜に基づいてホイールローダ１の作業場面を判定することを特徴とする。

図９は、第２実施形態に係るホイールローダの車体コントローラ及びトランスミッションコントローラに対する各種信号の接続状態を示す図である。図９に示すように、第２実施形態に係るホイールローダ１は、車体コントローラ６１に傾斜角センサ６９の検出信号が入力されている。傾斜角センサ６９は、ホイールローダ１の車体の適宜の位置に設置される。その他については、第１実施形態に係るホイールローダ１と同じであるので、対応する部分に同一の符号を付して説明を省略する。

図１０は第２実施形態に係るホイールローダの傾斜状態、アクセル操作状態及びブレーキ操作状態から認識できる作業場面の一覧を示す表図であり、図１１は第２実施形態に係るホイールローダの作業場面に合ったロックアップクラッチの解除条件の一覧を示す表図である。

傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１及びブレーキペダル３２の双方が踏まれている場合、車体コントローラ６１は積込作業場面であると判定し、図１１に示すように、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、エンジン４１の回転数を作業に必要なエンジン回転数まで速やかに上昇させることができるので、作業を円滑に行うことができる。

また、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１が踏まれ、ブレーキペダル３２が踏まれていない場合、車体コントローラ６１は掘削作業場面であると判定し、図１１に示すようにエンジン４１の出力トルクとトルクコンバータ４７の入力軸４３ａに発生する慣性トルクに基づいて算出された発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、掘削作業場面時に発生する駆動力伝達装置への負荷が増大する前に、ロックアップが解除できるので、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができる。

更に、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１が踏まれておらず、ブレーキペダル３２が踏まれた場合、車体コントローラ６１はブレーキ操作場面であると判定し、図１１に示すように、車体の減速度に基づいて算出された慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、急ブレーキがかけられた際にエンジン４１から走行装置４９に至る走行駆動系に過大な負荷が作用することを防止できてホイールローダ１の破損を防止することができる。

加えて、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は平地又は降坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１及びブレーキペダル３２の双方が踏まれていない場合、車体コントローラ６１は平地減速場面であると判定し、図１１に示すように、車速のみを解除条件としてロックアップクラッチ４６を連結状態のまま維持し、ホイールローダ１をそのときの車速で走行させる。これにより、ホイールローダ１の燃費向上が図られる。

これに対して、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は登坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１及びブレーキペダル３２の双方が踏まれている場合、車体コントローラ６１は登坂走行しながらの積込作業場面であると判定し、図１１に示すように、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、登坂走行しながらの積込作業を行うために必要な作動油を油圧ポンプ５１から吐出できると共に、ホイールローダ１の飛び出しが防止されて、ホイールローダ１の作業性が高められる。

また、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は登坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１が踏まれ、ブレーキペダル３２が踏まれていない場合、車体コントローラ６１は登坂走行場面であると判定し、図１１に示すように、エンジン４１の出力トルクとトルクコンバータ４７の入力軸４３ａに発生する慣性トルクに基づいて算出された発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、登坂走行時時に発生する駆動力伝達装置への負荷が増大する前に、ロックアップが解除できるので、エンジンストールや走行装置の故障を回避することができる。

更に、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は登坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１が踏まれておらず、ブレーキペダル３２が踏まれた場合、車体コントローラ６１はブレーキ操作場面であると判定し、図１１に示すように、トルクコンバータ４７の入力軸４３ａ又は出力軸４３ｂの減速度に基づいて算出された慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えていると判定したときに、ロックアップクラッチ４６を連結状態から連結解除状態に切り替える信号をトランスミッションコントローラ６３に出力する。これにより、ロックアップクラッチ４６は、連結解除状態となり、急ブレーキがかけられた際にエンジン４１から走行装置４９に至る走行駆動系に過大な負荷が作用することを防止できてホイールローダ１の破損を防止することができる。

加えて、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１は登坂状態にあると判定される場合において、図１０に示すように、アクセルペダル３１及びブレーキペダル３２の双方が踏まれていない場合、車体コントローラ６１は平地減速場面であると判定し、図１１に示すように、車速のみを解除条件としてロックアップクラッチ４６を接続状態のまま維持し、ホイールローダ１をそのときの車速のみで走行させる。これにより、ホイールローダ１の燃費向上が図られる。

以下、図１２を用いて第２実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を説明する。図１２は、第２実施形態に係るホイールローダのロックアップクラッチ解除判定処理手順を示すフローチャートである。図１２に示すロックアップクラッチ解除判定処理は、車体コントローラ６１のＲＯＭ７２に記憶されたロックアップクラッチ４６の切替制御プログラムにしたがって実行される。

ロックアップクラッチ４６の解除判定処理が開始されると、車体コントローラ６１は、ロックアップクラッチ４６が連結状態にあるか否かの判定（手順Ｓ１０１）を行い、手順Ｓ１０１でロックアップクラッチ４６が連結状態にあると判定した場合（Ｙｅｓ）は、手順Ｓ１０２に移行して、傾斜角センサ６９の検出信号からホイールローダ１が登坂状態にあるか否かを判定する。そして、手順Ｓ１０２でホイールローダ１は登坂状態ではない（Ｎｏ）と判定した場合は、手順Ｓ１０３〜手順Ｓ１１５の処理を実行する。

手順Ｓ１０３〜手順Ｓ１０６の処理は、ロックアップ解除作業が積込作業と判定された場合の処理であり、図８に示した手順Ｓ２〜手順Ｓ５の処理と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。また、手順Ｓ１０４及び手順Ｓ１０７〜手順Ｓ１１０の処理は、ロックアップ解除作業が掘削作業と判定された場合の処理であり、図８に示した手順Ｓ３及び手順Ｓ６〜手順Ｓ９の処理と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。更に、手順Ｓ１０３及び手順Ｓ１１１〜手順Ｓ１１５の処理は、ロックアップ解除作業がブレーキ操作と判定された場合の処理であり、図８に示した手順Ｓ２及び手順Ｓ１０〜手順Ｓ１４の処理と同じであるので、重複を避けるために説明を省略する。

手順Ｓ１０１においてロックアップクラッチ４６は連結状態にある（Ｙｅｓ）と判定し、手順Ｓ１０２においてホイールローダ１は登坂状態である（Ｙｅｓ）と判定し、手順Ｓ１１６においてアクセルペダル３１の踏み込み量がアクセル閾値Acc_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定し、手順Ｓ１０７においてブレーキペダル３２の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、手順Ｓ１１８に移行してロックアップ解除作業を登坂走行しながらの積込作業と判定し、手順Ｓ１１９でロックアップクラッチ４６を連結解除状態に切り替える。

手順Ｓ１１７において、ブレーキペダル３２の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、手順Ｓ１２０に移行してロックアップ解除作業を登坂走行と判定する。次に、手順Ｓ１２１に移行して発生トルクの算出を行い、発生トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する（手順Ｓ１２２）。手順Ｓ１２２において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、手順Ｓ１２３に移行してロックアップクラッチ４６を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順Ｓ１２２において発生トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、そのまま処理を終了する。

手順Ｓ１１６において、アクセルペダル３１の踏み込み量はアクセル閾値Acc_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、手順Ｓ１２４に移行してブレーキペダル３２の踏み込み量がブレーキ閾値Brk_thを超えているか否かの判定を行う。手順Ｓ１２４においてブレーキペダル３２の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、ステップＳ１２５に移行してロックアップ解除作業をブレーキ作業と判定する。次に、手順Ｓ１２６に移行して慣性トルクの算出を行い、慣性トルクがトルク閾値Trq_thを超えているか否かについて判定する（手順Ｓ１２７）。手順Ｓ１２７において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えている（Ｙｅｓ）と判定した場合は、手順Ｓ１２８に移行してロックアップクラッチ４６を連結解除状態に切り替え、処理を終了する。手順Ｓ１２４においてブレーキペダル３２の踏み込み量はブレーキ閾値Brk_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合、及び手順Ｓ１２７において慣性トルクはトルク閾値Trq_thを超えていない（Ｎｏ）と判定した場合は、そのまま処理を終了する。

第２実施形態に係るホイールローダ１は、第１実施形態に係るホイールローダ１と同様の効果を奏するほか、ホイールローダ１の車体に傾斜角センサ６９を備え、傾斜角センサ６９の検出信号に基づいて車体コントローラ６１がホイールローダ１の走行状態は平地（降坂）走行であるか登坂走行であるかを判定するので、第１実施形態に係るホイールローダ１のように、エンジン回転数及び車速などから車体コントローラ６１がホイールローダ１の走行状態を算出する必要がなく、車体コントローラ６１の負担を軽減できる。

なお、本発明の範囲は、上記実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で上記の実施形態に適宜変更、追加、削除を施したものが含まれる。例えば、前記第１及び第２の実施形態においては、作業車両としてホイールローダ１を例にとって説明したが、ダンプトラック等の他の作業車両に本発明を適用することもできる。

１ホイールローダ
８作業機
３１アクセルペダル
３２ブレーキペダル
４１エンジン
４３トルクコンバータ装置
４４トランスミッション
４６ロックアップクラッチ
４９走行装置
５１油圧ポンプ
６１車体コントローラ
６４アクセル操作量検出装置
６５ブレーキ操作量検出装置
６９傾斜角センサ
７２ＲＯＭ
８３アクセル閾値記憶部
８４ブレーキ閾値記憶部
８５トルク閾値記憶部

Claims

アクセルペダルの踏込により回転数が増減するエンジンと、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから作動油が供給され動作する油圧アクチュエータと、
前記エンジンから出力される動力がトルクコンバータを介して伝えられる走行装置と、
ブレーキペダルの踏込により前記走行装置に制動力を付与する制動装置と、
前記トルクコンバータの出力軸と入力軸とを連結するか遮断するかを切り替えるロックアップ装置と、
車体の走行状態に応じて前記ロックアップ装置の前記出力軸と前記入力軸との連結及び遮断を制御する制御装置と、
を備えた作業車両において、
前記制御装置は、
前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダルが踏み込まれず、かつ前記ブレーキペダルが踏み込まれた場合に、前記トルクコンバータの前記入力軸の減速度に基づく慣性トルクが所定の閾値を超えることを解除条件として、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御する
ことを特徴とする作業車両。
アクセルペダルの踏込により回転数が増減するエンジンと、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから作動油が供給され動作する油圧アクチュエータと、
前記エンジンから出力される動力がトルクコンバータを介して伝えられる走行装置と、
ブレーキペダルの踏込により前記走行装置に制動力を付与する制動装置と、
前記トルクコンバータの出力軸と入力軸とを連結するか遮断するかを切り替えるロックアップ装置と、
車体の走行状態に応じて前記ロックアップ装置の前記出力軸と前記入力軸との連結及び遮断を制御する制御装置と、
を備えた作業車両において、
前記制御装置は、
前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記アクセルペダルが踏み込まれ、かつ前記ブレーキペダルが踏み込まれていない場合に、前記エンジンの出力トルク及び前記トルクコンバータの前記入力軸の減速度に基づく慣性トルクにより算出された発生トルクが所定の閾値を超えることを解除条件として、前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御する
ことを特徴とする作業車両。
アクセルペダルの踏込により回転数が増減するエンジンと、
前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから作動油が供給され動作する油圧アクチュエータと、
前記エンジンから出力される動力がトルクコンバータを介して伝えられる走行装置と、
ブレーキペダルの踏込により前記走行装置に制動力を付与する制動装置と、
前記トルクコンバータの出力軸と入力軸とを連結するか遮断するかを切り替えるロックアップ装置と、
車体の走行状態に応じて前記ロックアップ装置の前記出力軸と前記入力軸との連結及び遮断を制御する制御装置と、
前記車体に設置されて前記制御装置に検出信号を出力する傾斜角センサと、
を備えた作業車両において、
前記制御装置は、
前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸とが連結された状態で、前記傾斜角センサにより検出される平地又は降坂状態及び登坂状態と、前記アクセルペダル及び前記ブレーキペダルの踏込状態と、に基づいて解除条件を判定し、前記解除条件に基づき前記トルクコンバータの前記出力軸と前記入力軸との連結を解除するように前記ロックアップ装置を制御する
ことを特徴とする作業車両。