JP4990333B2 - 作業車両 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両に関する。

いわゆるＨＳＴ（ハイドロ・スタティック・トランスミッション）回路を備える作業車両では、エンジンによって油圧ポンプが駆動され、油圧ポンプから吐出された作動油が油圧モータに供給される。そして、油圧モータによって走行輪が駆動されることにより、車両が走行する。

従来、上記のような作業車両として、特許文献１に示されるように、油圧モータの容量を電子制御する作業車両が知られている。この作業車両は、油圧モータ、シリンダ、制御弁を備える。シリンダは、シリンダ本体と、シリンダ本体に対して伸縮するピストンロッドとを有し、このピストンロッドが移動することにより、油圧モータの斜軸の角度、すなわち傾転角が変更される。また、ピストンロッドは制御弁に接続されている。制御弁は、制御部によって電子制御される電磁制御弁である。従って、この作業車両では、制御弁を電子制御してシリンダを制御することによって、油圧モータの容量を任意に変えることができる。

特開２００４−１４４２５４号公報

上記のように、油圧モータの容量が電子制御される場合、制御部は、所定の指令信号を制御弁に出力する。この指令信号は、フィードバック制御により設定される。具体的には、油圧モータを駆動する実際の駆動油圧が検出され、この実際の駆動油圧が、所定の目標駆動油圧に近づくように指令信号が設定される。例えば、図１２に示すように、制御部は、車両の走行中に油圧モータの容量が所定値ｑ１となるように、制御弁へ指令信号を出力する（ラインＬｉ１参照）。そして、時点ｔ１において車両を停止させる場合には、油圧モータの容量が最大値ｑｍａｘとなるように、制御弁へ指令信号を出力する（ラインＬｉ２参照）。

ここで、作動油の温度が低温である場合、作動油の粘度が大きいため、油圧回路における作動油の抵抗が大きくなる。このため、制御弁への指令信号の変化に対して、油圧モータに応答遅れが発生する。すなわち、図１２に示すように、制御弁への指令信号に対応する油圧モータの容量（以下、「指令容量」と呼ぶ）の変化（ラインＬｉ１〜Ｌｉ３参照）に対して、実際の容量の変化（破線Ｌｒ参照）が遅れて表れ、時点ｔ１から徐々に増大する。このような状態で、時点ｔ２において車両の発進操作が行われると、破線Ｌｉ３に示すように、指令容量が徐々に低下するように指令信号が出力されるが、実際の容量は依然として徐々に増加する。このため、時点ｔ２〜時点ｔ３では、目標駆動油圧と実際の駆動油圧との偏差が大きくなり、ハンチングが生じる恐れがある。この場合、車両の加速性能が低下してしまう。

本発明の課題は、作動油が低温の場合に油圧モータの容量制御においてハンチングが発生することを抑えることができる作業車両を提供することにある。

第１発明に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、油圧モータと、モータ容量制御部と、走行輪と、圧力検知部と、油温検知部と、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。油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される可変容量型の油圧モータである。モータ容量制御部は、油圧モータの容量を制御する。走行輪は、油圧モータによって駆動される。圧力検知部は、油圧モータを駆動する作動油の圧力である駆動油圧を検知する。油温検知部は、作動油の温度を検知する。制御部は、圧力検知部によって検知される駆動油圧が所定の目標駆動油圧に近づくようにフィードバック制御によりモータ容量制御部を制御する。また、制御部は、油温検知部によって検知された作動油の温度が所定温度より低い場合には、油圧モータの最大容量を低下させる低温時モータ容量制限制御を実行する。

この作業車両では、作動油の温度が所定温度より低い場合には、油圧モータの最大容量が低下される。このため、油圧モータに応答遅れが生じるとしても、実際の駆動油圧量と目標駆動油圧との偏差が小さくなる。これにより、作動油が低温の場合に油圧モータの容量制御においてハンチングが発生することを抑えることができる。

第２発明に係る作業車両は、第１発明の作業車両であって、圧力検知部によって検知される駆動油圧が所定の閾値より大きい場合には、低温時モータ容量制限制御を行わない。

この作業車両では、駆動油圧が所定の閾値より大きい場合には、作動油の温度が低い場合であっても、低温時モータ容量制限制御による油圧モータの最大容量の低下が行われない。駆動油圧が大きい場合には、大きな牽引力を必要とする作業が行われている場合が多い。このような場合に、油圧モータの最大容量を低下させないことにより、牽引力の低下を抑えることができる。

第３発明に係る作業車両は、第１発明または第２発明の作業車両であって、制御部は、油圧モータの最大容量を変更することによって車両の牽引力を変化させるトラクション制御を実行可能である。そして、制御部は、トラクション制御によって決定される油圧モータの最大容量と、低温時モータ容量制限制御によって決定される油圧モータの最大容量とのうちの小さい方の値を油圧モータの最大容量として設定してモータ容量制御部を制御する。

この作業車両では、低温時モータ容量制限制御とトラクション制御とが重複した場合に、小さい方の最大容量が油圧モータの最大容量として設定される。このため、作動油が低温の場合には、トラクション制御に妨げられずにハンチングの発生を抑えることができる。

第４発明に係る作業車両は、第１発明から第３発明のいずれかの作業車両であって、制御部は、油圧モータの最小容量を変更することによって車両の最高速度を複数段階に変更する最高速度可変制御を実行可能である。そして、制御部は、最高速度可変制御において最も低速段の最高速度が選択されている場合には、低温時モータ容量制限制御を行わない。

この作業車両では、最高速度可変制御において最も低速段の最高速度が選択されている場合には、低温時モータ容量制限制御による油圧モータの最大容量の低下が行われない。また、最高速度可変制御において最も低速段の最高速度が選択されている場合には、油圧モータの最小容量が最も大きな値に変更される。このため、上記のように車両が停止状態から発進したとしても、指令容量が最大容量から大きく離れた値に設定されることがなく、上記のようなハンチングが発生しにくい。

第５発明に係る作業車両は、第１発明から第３発明のいずれかの作業車両であって、制御部は、油圧モータの最小容量を変更することによって車両の最高速度を変更する最高速度可変制御を実行可能である。そして、制御部は、最高速度可変制御によって決定される油圧モータの最小容量が、低温時モータ容量制限制御によって決定される油圧モータの最大容量以上である場合には、低温時モータ容量制限制御を行わない。

この作業車両では、油圧モータの最大容量が最小容量よりも小さな値に設定されることを防止することができる。また、最高速度可変制御によって決定される油圧モータの最小容量が、低温時モータ容量制限制御によって決定される油圧モータの最大容量以上である場合には、油圧モータの最小容量が大きな値に変更されている。このため、上記のように車両が停止状態から発進したとしても、油圧モータの指令容量が最大容量から大きく離れた値に設定されることがなく、上記のようなハンチングが発生しにくい。

本発明に係る作業車両では、作動油の温度が所定温度より低い場合には、油圧モータの最大容量が低下される。このため、油圧モータに応答遅れが生じるとしても、実際の駆動油圧量と目標駆動油圧との偏差が小さくなる。これにより、作動油が低温の場合にモータ容量の制御においてハンチングが発生することを抑えることができる。

作業車両の側面図。 作業車両が備える油圧駆動機構の構成を示す図。 モータ容量−駆動油圧特性の一例を示す図。 トラクション制御によるモータ容量−駆動油圧特性の一例を示す図。 トラクション制御および最高速度可変制御による車速−牽引力特性を示す図。 最高速度可変制御によるモータ容量−駆動油圧特性の一例を示す図。 制御部の負荷制御に関する機能ブロック図。 ＰＩＤ制御での補正量を示す表。 低温時モータ容量制限制御のフローチャート。 低温時モータ容量制限制御での駆動油温とモータ最大容量制限値との関係を示すマップ。 本実施形態にかかる作業車両での指令容量と実際のモータ容量の変化を示すグラフ。 従来の作業車両での指令容量と実際のモータ容量の変化を示すグラフ。

＜全体構成＞
本発明の第１実施形態に係る建設車両１の側面図を図１に示す。この建設車両１は、タイヤ４ａ，４ｂにより自走可能であると共に作業機３を用いて所望の作業を行うことができるホイールローダである。この建設車両１は、車体フレーム２、作業機３、タイヤ４ａ，４ｂ、運転室５を備えている。

車体フレーム２は、前側に配置されるフロントフレーム２ａと、後側に配置されるリアフレーム２ｂとを有しており、フロントフレーム２ａとリアフレーム２ｂとは車体フレーム２の中央部において左右方向に揺動可能に連結されている。

フロントフレーム２ａには作業機３および一対のフロントタイヤ４ａが取り付けられている。作業機３は、第２油圧ポンプ１４（図２参照）からの作動油によって駆動される装置であり、フロントフレーム２ａの前部に装着されたリフトアーム３ａと、リフトアーム３ａの先端に取り付けられたバケット３ｂと、リフトアーム３ａを駆動するリフトシリンダ（図示せず）と、バケット３ｂを駆動するチルトシリンダ３ｃとを有する。一対のフロントタイヤ４ａは、フロントフレーム２ａの側面に設けられている。

リアフレーム２ｂには、運転室５や一対のリアタイヤ４ｂなどが設けられている。運転室５は、車体フレーム２の上部に載置されており、ハンドル、アクセルペダル等の操作部、速度等の各種の情報を表示する表示部、座席等が内装されている。一対のリアタイヤ４ｂは、リアフレーム２ｂの側面に設けられている。

また、車体フレーム２には、走行輪としてのタイヤ４ａ，４ｂや、作業機３を駆動するための油圧駆動機構が搭載されている。以下、油圧駆動機構の構成について図２に基づいて説明する。

＜油圧駆動機構＞
油圧駆動機構は、主として、エンジン１０、走行用の第１油圧ポンプ１１、ポンプ容量制御部３０、チャージポンプ１３、作業機用の第２油圧ポンプ１４、走行用の油圧モータ１５、モータ容量制御部１６、インチング操作部１７、前後進切換操作部１８、制御部１９などを有している。この油圧駆動機構では、第１油圧ポンプ１１と油圧モータ１５とによって閉回路のＨＳＴ回路が構成されている。

エンジン１０は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン１０で発生した出力トルクが、第１油圧ポンプ１１、チャージポンプ１３、第２油圧ポンプ１４等に伝達される。エンジン１０には、エンジン１０の出力トルクと回転数とを制御する燃料噴射装置２１が付設されている。燃料噴射装置２１は、アクセルペダル２２の操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）に応じてエンジン１０の回転数指令値を調整し、燃料の噴射量を調整する。アクセルペダル２２は、エンジン１０の目標回転数を指示する手段であり、アクセル操作量検知部２３が設けられている。アクセル操作量検知部２３は、ポテンショメータなどで構成されており、アクセル操作量を検知する。アクセル操作量検知部２３は、アクセル操作量を示す開度信号を制御部１９へと送り、制御部１９から燃料噴射装置２１に指令信号が出力される。このため、オペレータはアクセルペダル２２の操作量を調整することによってエンジン１０の回転数を制御することができる。また、エンジン１０には、エンジン１０の実回転数を検知する回転センサからなるエンジン回転数検知部２５が設けられている。エンジン回転数検知部２５からエンジン回転数を示す検知信号が制御部１９に入力される。

第１油圧ポンプ１１は、斜板の傾転角を変更することにより容量を変更することができる可変容量型の油圧ポンプであり、エンジン１０によって駆動される。第１油圧ポンプ１１から吐出された作動油は、走行回路２６，２７を通って油圧モータ１５へ送られる。走行回路２６は、車両を前進させる方向に油圧モータ１５を駆動させるように油圧モータ１５に作動油を供給する流路（以下「前進走行回路２６」と呼ぶ）である。走行回路２７は、車両を後進させる方向に油圧モータ１５を駆動させるように油圧モータ１５に作動油を供給する流路（以下「後進走行回路２７」と呼ぶ）である。

ポンプ容量制御部３０は、第１油圧ポンプ１１の斜板の傾転角を変更することにより、第１油圧ポンプ１１の容量を制御する。ポンプ容量制御部３０は、ポンプ容量制御シリンダ３１、電磁方向制御弁３２、カットオフ弁３３などを有する。

ポンプ容量制御シリンダ３１は、供給される作動油の圧力に応じて、ピストン３４を移動させる。ポンプ容量制御シリンダ３１は、第１油室３１ａと第２油室３１ｂとを有しており、第１油室３１ａ内の油圧と第２油室３１ｂ内の油圧とのバランスによってピストン３４の位置が変更される。ピストン３４は、第１油圧ポンプ１１の斜板に連結されており、ピストン３４が移動することにより、斜板の傾転角が変更される。

電磁方向制御弁３２は、制御部１９からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ３１を制御する電磁制御弁である。電磁方向制御弁３２は、制御部１９からの指令信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ３１への作動油の供給方向を制御することができる。従って、制御部１９は、電磁方向制御弁３２を電気的に制御することにより、第１油圧ポンプ１１の作動油の吐出方向を変更することができる。電磁方向制御弁３２は、前進状態Ｆと後進状態Ｒと中立状態Ｎとに切り替わる。

電磁方向制御弁３２は、前進状態Ｆでは、後述する第１パイロット回路３６と主パイロット回路３５とを連通させると共に、第２パイロット回路３７とドレン回路３９とを接続する。ドレン回路３９はタンク４０に接続されている。第１パイロット回路３６はポンプ容量制御シリンダ３１の第１油室３１ａに接続されている。第２パイロット回路３７はポンプ容量制御シリンダ３１の第２油室３１ｂに接続されている。このため、電磁方向制御弁３２が前進状態Ｆである場合、作動油が主パイロット回路３５、第１パイロット回路３６を介して第１油室３１ａに供給されると共に、第２油室３１ｂから作動油が排出される。これにより、第１油圧ポンプ１１の傾転角は、前進走行回路２６への容量が増大する方向に変更される。

また、電磁方向制御弁３２は、後進状態Ｒでは、第２パイロット回路３７と主パイロット回路３５とを連通させると共に、第１パイロット回路３６とドレン回路３９とを接続する。このため、電磁方向制御弁３２が後進状態Ｒである場合、作動油が主パイロット回路３５、第２パイロット回路３７を介して第２油室３１ｂに供給される。これにより、第１油圧ポンプ１１の傾転角は、後進走行回路２７への容量が増大する方向に変更される。なお、電磁方向制御弁３２が中立状態Ｎである場合には、第１パイロット回路３６と第２パイロット回路３７とが共に、ドレン回路３９に接続される。

チャージポンプ１３は、エンジン１０によって駆動され、作動油を吐出する固定容量ポンプである。チャージポンプ１３から吐出された作動油は、チャージ回路４２、エンジンセンシング弁４３および主パイロット回路３５を介して、電磁方向制御弁３２に供給される。チャージポンプ１３は、電磁方向制御弁３２に対してポンプ容量制御シリンダ３１を作動させるための作動油を供給する。エンジンセンシング弁４３は、チャージポンプ１３からの油圧をエンジン回転数に応じた油圧に変換する。従って、エンジンセンシング弁４３は、エンジン回転数に応じて主パイロット回路３５の圧力を変化させる。具体的には、エンジンセンシング弁４３は、エンジン回転数が増大すると、主パイロット回路３５の圧力を増大させる。エンジンセンシング弁４３によって主パイロット回路３５の圧力が変化することによって、上述した第１油圧ポンプ１１の容量が増減する。

カットオフ弁３３は、主パイロット回路３５に接続されている。カットオフ弁３３の第１パイロットポート３３ａは、チェック弁４５を介して前進走行回路２６と接続されており、チェック弁４６を介して後進走行回路２７と接続されている。カットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂは、後述するカットオフパイロット回路４８およびカットオフ圧制御弁５１を介してチャージ回路４２に接続されている。カットオフ弁３３は、走行回路２６，２７の油圧（以下「駆動油圧」と呼ぶ）に応じて、閉鎖状態と開放状態とに切り替えられる。これにより、カットオフ弁３３は、駆動油圧を設定されたカットオフ圧力値を越えないように制限する。具体的には、カットオフ弁３３は、駆動油圧が、設定されたカットオフ圧力値以上になった場合に、主パイロット回路３５とドレン回路３９とを接続して、主パイロット回路３５の油圧（以下、「主パイロット回路圧」と呼ぶ）を減圧する。主パイロット回路圧が減圧されると、電磁方向制御弁３２を介してポンプ容量制御シリンダ３１に供給されるパイロット圧が減圧される。その結果、第１油圧ポンプ１１の容量が低減され、駆動油圧が低減される。これにより、ポンプ容量制御部３０は、駆動油圧が所定のカットオフ圧力値を超えないように第１油圧ポンプ１１の容量を制御する。また、カットオフ弁３３は、第２パイロットポート３３ｂに供給されるパイロット圧に応じてカットオフ圧を変更することができる。

カットオフ圧制御弁５１は、制御部１９からの指令信号により電気的に制御される電磁制御弁であり、励磁状態と非励磁状態との２段階に切り換えられる。カットオフ圧制御弁５１は、励磁状態では、カットオフパイロット回路４８とドレン回路３９とを接続する。これにより、カットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂから作動油が排出され、カットオフ弁３３のカットオフ圧が所定の低圧値に設定される。カットオフ圧制御弁５１は、非励磁状態では、チャージ回路４２とカットオフパイロット回路４８とを接続する。これにより、カットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂに作動油が供給され、カットオフ弁３３のカットオフ圧が所定の高圧値に設定される。このように、カットオフ圧制御弁５１は、制御部１９から入力される指令信号に応じてカットオフ弁３３の第２パイロットポート３３ｂに供給されるパイロット圧を制御することができる。

なお、チャージ回路４２は第１リリーフ弁５２を介してドレン回路３９に接続されている。第１リリーフ弁５２は、チャージ回路４２の油圧が所定のリリーフ圧を越えないように制限する。また、チャージ回路４２は、第２リリーフ弁５３及びチェック弁５４，５５を介して走行回路２６，２７と接続されている。第２リリーフ弁５３は、駆動油圧が所定のリリーフ圧に達した場合にチャージ回路４２と走行回路２６，２７とを接続する。これにより、走行回路２６，２７が所定のリリーフ圧を超えないように制限される。

第２油圧ポンプ１４は、エンジン１０によって駆動される。第２油圧ポンプ１４から吐出された作動油は、作業機回路４９を介してチルトシリンダ３ｃ等（図１参照）に送られ、チルトシリンダ３ｃ等を駆動する。

油圧モータ１５は、斜軸の傾転角を変更することにより容量を変更することができる可変容量型の油圧モータ１５である。油圧モータ１５は、第１油圧ポンプ１１から吐出され走行回路２６，２７を介して供給される作動油によって駆動される。これにより、油圧モータ１５は、走行のための駆動力を生じさせる。油圧モータ１５は、前進走行回路２６を介して作動油を供給されることにより、車両を前進させる方向に駆動される。油圧モータ１５は、後進走行回路２７を介して作動油を供給されることにより、車両を後進させる方向に駆動される。また、油圧モータ１５は、後述するドレン回路４１に接続されており、油圧モータ１５から排出される作動油の温度を検知する温度センサからなる駆動油温検知部９０が設けられている。すなわち、駆動油温検知部９０は、油圧モータ１５に供給される作動油の温度（以下、「駆動油温」と呼ぶ）を検知する。

油圧モータ１５の駆動力は、トランスファ５６を介して、出力軸５７に伝達される。これにより、タイヤ４ａ，４ｂが回転して車両が走行する。また、出力軸５７には、出力軸５７の回転数および回転方向を検知する回転センサからなる出力回転数検知部５８が設けられている。出力回転数検知部５８が検知した情報は、検知信号として制御部１９に送られる。制御部１９は、出力回転数検知部５８が検知した出力軸５７の回転数に基づいて、車両が前進しているのか、後進しているのか、または停止しているかを判定することができる。従って、出力回転数検知部５８は、車両が前進しているのか又は後進しているのかを検知する前後進検知部として機能する。

モータ容量制御部１６は、油圧モータ１５の斜軸の傾転角を制御することにより、油圧モータ１５の容量（以下、単に「モータ容量」と呼ぶ）を制御する。モータ容量制御部１６は、モータ容量制御シリンダ６１、モータ容量制御弁６２、パイロット圧制御弁６３、前後進切換弁６４などを有する。

モータ容量制御シリンダ６１は、供給される作動油の圧力に応じてピストン６５を移動させる。モータ容量制御シリンダ６１は、第１油室６１ａと第２油室６１ｂとを有しており、第１油室６１ａ内の油圧と第２油室６１ｂ内の油圧とのバランスによってピストン６５の位置が変更される。ピストン６５は、油圧モータ１５の斜軸に連結されており、ピストン６５が移動することにより、斜軸の傾転角が変更される。

モータ容量制御弁６２は、供給されるパイロット圧に基づいてモータ容量制御シリンダ６１を制御する。モータ容量制御弁６２は、パイロットポート６２ａに供給されるパイロット圧に基づいて第１状態と第２状態との間で切り換えられる。モータ容量制御弁６２は、第１状態では、第１モータシリンダ回路６６と第２モータシリンダ回路６７とを接続する。第１モータシリンダ回路６６は前後進切換弁６４とモータ容量制御シリンダ６１の第１油室６１ａとを接続する回路である。第２モータシリンダ回路６７はモータ容量制御弁６２とモータ容量制御シリンダ６１の第２油室６１ｂとを接続する回路である。モータ容量制御弁６２が第１状態である場合、モータ容量制御シリンダ６１の第２油室６１ｂに作動油が供給される。これにより、モータ容量が低下するように、モータ容量制御シリンダ６１のピストン６５が移動する。モータ容量制御弁６２が第２状態である場合、モータ容量制御弁６２は、第２モータシリンダ回路６７とドレン回路４１とを接続する。ドレン回路４１はチェック弁４４を介してタンク４０に接続されている。このため、モータ容量制御シリンダ６１の第２油室６１ｂから作動油が排出される。これにより、モータ容量が増大するように、モータ容量制御シリンダ６１のピストン６５が移動する。以上のように、モータ容量制御弁６２は、パイロットポート６２ａに供給されるパイロット圧に基づいてモータ容量制御シリンダ６１への作動油の供給方向及び供給流量を制御する。これにより、モータ容量制御弁６２は、パイロット圧に基づいてモータ容量を制御することができる。

パイロット圧制御弁６３は、モータ容量制御弁６２のパイロットポート６２ａへの作動油の供給と排出とを制御する。パイロット圧制御弁６３は、チャージ回路４２の作動油をパイロットポート６２ａに供給する。また、パイロット圧制御弁６３は、パイロットポート６２ａからタンク４０へ作動油を排出する。パイロット圧制御弁６３は、制御部１９からの指令信号に応じて、モータ容量制御弁６２のパイロットポート６２ａに供給する油圧を任意に制御することができる。従って、制御部１９は、パイロット圧制御弁６３を電気的に制御することにより、油圧モータ１５の作動油の容量を任意に制御することができる。なお、低圧切換弁６９は、走行回路２６，２７のうち低圧側の走行回路をリリーフ弁９４を介してタンク４０に接続する。

前後進切換弁６４は、走行回路２６，２７のうち高圧側の走行回路の作動油をモータ容量制御シリンダ６１に供給する。具体的には、電磁方向制御弁３２が前進状態Ｆである場合、第１パイロット回路３６に接続された前進パイロット回路７１を介して前後進切換弁６４の前進パイロットポート６４ａに作動油が供給される。これにより、前後進切換弁６４は前進状態Ｆとなる。前後進切換弁６４は、前進状態Ｆにおいて、前進走行回路２６と第１モータシリンダ回路６６とを接続すると共に、前進パイロット回路７１と油圧検知回路７３とを接続する。これにより、前進走行回路２６の作動油がモータ容量制御シリンダ６１に供給される。また、油圧検知回路７３は油圧センサからなるパイロット回路油圧検知部７４に接続されている。従って、パイロット回路油圧検知部７４によって前進パイロット回路７１の油圧が検知される。また、電磁方向制御弁３２が後進状態Ｒである場合、第２パイロット回路３７に接続された後進パイロット回路７２を介して前後進切換弁６４の後進パイロットポート６４ｂに作動油が供給される。これにより、前後進切換弁６４は後進状態Ｒとなる。前後進切換弁６４は、後進状態Ｒにおいて、後進走行回路２７と第１モータシリンダ回路６６とを接続すると共に後進パイロット回路７２と油圧検知回路７３とを接続する。これにより、後進走行回路２７の作動油がモータ容量制御シリンダ６１に供給される。また、後進パイロット回路７２の油圧がパイロット回路油圧検知部７４によって検知される。パイロット回路油圧検知部７４は、前進パイロット回路７１の油圧又は後進パイロット回路７２の油圧、すなわち主パイロット回路圧を検知して、検知信号として制御部１９に送る。

なお、第１モータシリンダ回路６６の油圧、すなわち、油圧モータ１５を駆動する高圧側の走行回路の駆動油圧は、駆動油圧検知部７６によって検知される。駆動油圧検知部７６は、検知した駆動油圧を検知信号として制御部１９に送る。

インチング操作部１７は、インチングペダル８１とインチング弁８２とを有する。インチングペダル８１は、運転室５内に設けられており、オペレータによって操作される。インチング弁８２は、インチングペダル８１が操作されと、主パイロット回路３５とドレン回路３９とを接続する。これにより、インチング弁８２は、インチングペダル８１の操作量に応じて主パイロット回路圧を低下させる。インチング操作部１７は、例えば、エンジン１０の回転数を上昇させたいが走行速度の上昇は抑えたいときなどにおいて使用される。すなわち、アクセルペダル２２の踏み込みによってエンジン１０の回転数を上昇させると、主パイロット回路圧も上昇する。このとき、インチングペダル８１を操作してインチング弁８２を開放することにより、主パイロット回路圧の上昇を制御することができる。これにより、第１油圧ポンプ１１の容量の増大を抑え、油圧モータ１５の回転速度の上昇を抑えることができる。

また、インチング弁８２には、ブレーキ弁８３がバネを介して連結されている。ブレーキ弁８３は、油圧ブレーキ装置８６への作動油の供給を制御する。インチングペダル８１は油圧ブレーキ装置８６の操作部材を兼ねている。インチングペダル８１の操作量が所定量に達するまではインチング弁８２のみが操作される。そして、インチングペダル８１の操作量が所定量に達すると、ブレーキ弁８３の操作が開始され、これにより油圧ブレーキ装置８６において制動力が発生する。インチングペダル８１の操作量が所定量以上では、インチングペダル８１の操作量に応じて油圧ブレーキ装置８６の制動力が制御される。

前後進切換操作部１８は、前後進切換操作部材としての前後進切換レバー８４と、レバー操作検知部８５とを有する。前後進切換レバー８４は、運転室５内に設けられており、車両の前進と後進との切換を指示するためにオペレータによって操作される。前後進切換レバー８４は、前進位置、後進位置、中立位置に切り換えられる。レバー操作検知部８５は、前後進切換レバー８４が前進位置、後進位置、中立位置のいずれに位置しているのかを検知して、検知結果を検知信号として制御部１９に送る。

また、運転室５内には、トラクション制御操作部８７と、最高速度可変制御操作部８８とが設けられている。トラクション制御操作部８７は、例えばダイヤル式のトラクション選択部材８９と、トラクション選択部材８９による選択位置を検知する第１位置検知部９１とを有する。第１位置検知部９１は、検知した選択位置を検知信号として制御部１９に送る。トラクション選択部材８９は、後述するトラクション制御による最大牽引力を設定するために操作される。最高速度可変制御操作部８８は、例えばダイヤル式の速度段選択部材９２と、第２位置検知部９３とを有する。速度段選択部材９２は、後述する最高速度可変制御による最高速度を設定するために操作される。第２位置検知部９３は、速度段選択部材９２による選択位置を検知する。第２位置検知部９３は、検知した選択位置を検知信号として制御部１９へ送る。

制御部１９は、ＣＰＵや各種のメモリなどを有する電子制御部であって、各検知部からの出力信号に基づいて各種の電磁制御弁や燃料噴射装置２１を電気的に制御する。これにより、制御部１９は、エンジン回転数およびモータ容量などを制御する。例えば、制御部１９は、エンジン回転数検知部２５および駆動油圧検知部７６からの検知信号を処理して、モータ容量の指令信号をパイロット圧制御弁６３に出力する。ここでは、制御部１９は、後述する負荷制御により、図３に示されるようなモータ容量−駆動油圧特性が得られるように、エンジン回転数と駆動油圧の値とから指令信号を設定してパイロット圧制御弁６３に出力する。図３において実線Ｌ２１は、エンジン回転数がある値の状態における、駆動油圧に対するモータ容量を示すラインである。駆動油圧がある一定の値以下の場合まではモータ容量は最小（Ｍｉｎ）であり、その後、駆動油圧の上昇に伴ってモータ容量も次第に大きくなる（実線の傾斜部分Ｌ２２）。モータ容量が最大（Ｍａｘ）となった後は、油圧が上昇してもモータ容量は最大容量Ｍａｘを維持する。上記実線の傾斜部分Ｌ２２は、エンジン回転数に応じて上下するように設定されている。すなわち、エンジン回転数が低ければ、駆動油圧がより低い状態からモータ容量が大きくなり、駆動油圧がより低い状態で最大容量に達するように制御される（図３における下側の破線の傾斜部分Ｌ２３参照）。反対にエンジン回転数が高ければ、駆動油圧がより高くなるまで最小容量Ｍｉｎを維持し、駆動油圧がより高い状態で最大容量Ｍａｘに達するように制御される（図３における上側の破線の傾斜部分Ｌ２４参照）。これにより、この建設車両１では、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる（図５のラインＬ１参照）。

例えば、前後進切換レバー８４によって前進が選択されると、チャージポンプ１３から吐出された作動油は、チャージ回路４２、エンジンセンシング弁４３、主パイロット回路３５および電磁方向制御弁３２を介して第１パイロット回路３６に供給される。第１パイロット回路３６からの作動油によって、ポンプ容量制御シリンダ３１のピストン３４が、図２の左方向に移動して第１油圧ポンプ１１の斜板角を変更する。このとき、第１油圧ポンプ１１の斜板の傾転角は、前進走行回路２６への容量が増大する方向に変更される。また、この状態では、第２パイロット回路３７は電磁方向制御弁３２によってドレン回路３９と接続されている。

第１パイロット回路３６の作動油は、前進パイロット回路７１を介して、前後進切換弁６４の前進パイロットポート６４ａに供給される。これにより、前後進切換弁６４は前進状態Ｆとなる。この状態では、前進走行回路２６と第１モータシリンダ回路６６とが接続され、前進走行回路２６の作動油がモータ容量制御シリンダ６１に供給される。また、前進走行回路２６の油圧が駆動油圧検知部７６によって検知され、検知信号として制御部１９に送られる。また、前後進切換弁６４が前進状態Ｆでは、前進パイロット回路７１と油圧検知回路７３とが接続され、前進パイロット回路７１の油圧がパイロット回路油圧検知部７４によって検知される。パイロット回路油圧検知部７４は、検知した前進パイロット回路７１の油圧を検知信号として制御部１９に送る。上述したように、制御部１９は、エンジン回転数と、駆動油圧すなわち前進走行回路２６の油圧とに基づいて、指令信号の電流値を算出する（図７参照）。そして、制御部１９は、算出した電流値を有する指令信号をパイロット圧制御弁６３に送る。パイロット圧制御弁６３は、制御部１９からの指令信号に基づいて、モータ容量制御弁６２のパイロットポート６２ａに供給する作動油の圧力を制御する。これにより、モータ容量制御弁６２が制御され、モータ容量制御シリンダ６１のピストン６５の位置が調整される。その結果、実際のモータ容量が、指令信号に対応する指令容量となるように斜軸の傾転角が調整される。

＜トラクション制御および最高速度可変制御＞
制御部１９は、トラクション選択部材８９が操作されることにより、トラクション制御を実行する。トラクション制御は、油圧モータ１５の最大容量を変更することによって車両の最大牽引力を複数段階に変化させる制御である。制御部１９は、トラクション選択部材８９の操作に応じて、油圧モータ１５の最大容量を複数段階に低下させる。具体的には、図４に示すように、最大容量をＭａｘからＭａ，Ｍｂ，Ｍｃのいずれかに変更するように、パイロット圧制御弁６３に指令信号を出力する。最大容量がＭａに変更されると、車速−牽引力特性は図５のラインＬａのように変化する。このように、トラクション制御が行われていない状態の車速−牽引力特性を示すラインＬ１と比べて最大牽引力が低下する。最大容量がＭｂに変更されると、車速−牽引力特性はラインＬｂのように変化して、最大牽引力がさらに低下する。また、最大容量がＭｃに変更されると、車速−牽引力特性はラインＬｃのように変化して、さらに最大牽引力が低下する。

また、制御部１９は、速度段選択部材９２が操作されることにより、最高速度可変制御を実行する。最高速度可変制御は、油圧モータ１５の最小容量を変更することによって車両の最高速度を複数段階に変更する制御である。制御部１９は、速度段選択部材９２の操作に応じて、油圧モータ１５の最小容量を複数段階に増大させる。例えば、速度段選択部材９２が、第１速から第５速までの５段階に選択可能である場合、図６に示すように、最小容量がＭ１からＭ５までの５段階に変更される。Ｍ１は第１速が選択された場合に設定される最小容量である。最小容量がＭ１に設定されると、車速−牽引力特性は、図５のラインＬｖ１のように変化する。このように、最高速度可変制御が行われていない状態の車速−牽引力特性を示すラインＬ１と比べて最高速度が低下する。Ｍ２は第２速が選択された場合に設定される最小容量である。最小容量がＭ２に設定されると、車速−牽引力特性は、図５のラインＬｖ２のように変化する。Ｍ３は第３速が選択された場合に設定される最小容量である。最小容量がＭ３に設定されると、車速−牽引力特性は、図５のラインＬｖ３のように変化する。Ｍ４は第４速が選択された場合に設定される最小容量である。最小容量がＭ４に設定されると、車速−牽引力特性は、図５のラインＬｖ４のように変化する。Ｍ５は第５速が選択された場合に設定される最小容量である。最小容量がＭ５に設定されると、車速−牽引力特性は、図５のラインＬｖ５のように変化する。このように、最高速度は、第１速から第５速の順に増大し、最高速度可変制御が行われていない状態で最大となる。

＜負荷制御＞
次に、制御部１９によって上述した指令信号を設定するために行われる負荷制御について説明する。負荷制御は、駆動油圧検知部７６によって検知される駆動油圧が所定の目標駆動油圧に近づくようにモータ容量制御部１６を制御するフィードバック制御である。

制御部１９は、図７に示すように、目標駆動油圧算出部７７と、ＰＩＤ制御部７８と、指令電流算出部７９とを有する。目標駆動油圧算出部７７は、エンジン回転数検知部２５が検知したエンジン回転数から目標駆動油圧を算出する。具体的には、目標駆動油圧算出部７７は、図７に示すようなエンジン回転数−目標駆動油圧変換マップを記憶しており、この変換マップから目標駆動油圧を算出する。

ＰＩＤ制御部７８は、目標駆動油圧算出部７７によって算出された目標駆動油圧と、駆動油圧検知部７６によって検知された実際の駆動油圧とを入力値としてパイロット圧制御弁６３に入力する指令電流を出力値としてＰＩＤ制御を行う。ＰＩＤ制御部７８は、以下の式に基づいて出力値を算出する。

（出力値）＝（−１）×（（P_gain × 偏差）＋（I_gain × 積算偏差量）＋（D_gain × （今回の偏差−前回の偏差））
ここで、ＰＩＤ制御部７８は、Ｐ，Ｉ，Ｄの３つのゲイン（P_gain、I_gain、D_gain）として予め定められた定数を用いるが、駆動油温検知部９０が検知した駆動油温が低い場合には、これらのゲインから所定の補正量を減算して補正する。例えば、図８に示すように、駆動油温がＴ０およびＴ１の場合にはＰゲインの補正量としてａ１、Ｉゲインの補正量としてｂ１が用いられる。駆動油温がＴ２の場合には、Ｐゲインの補正量としてａ１より小さいａ２、Ｉゲインの補正量としてｂ１より小さいｂ２が用いられる。駆動油温がＴ３以上の場合は補正量はゼロとされる。すなわち、ゲインは補正されない。また、Ｄゲインの補正は駆動油温に関わらず行われない。なお、図８の表に示される温度以外の温度の補正量については、比例計算により求められる。

指令電流算出部７９は、図７に示すように、ＰＩＤ制御部７８からの出力値を所定の最大値Ｉｍａｘおよび最小値Ｉｍｉｎの間の範囲に制限する。トラクション制御の実行時には、最小値Ｉｍｉｎは、トラクション制御によって設定される最大容量に対応した値に設定される。最高速度可変制御の実行時には、最大値Ｉｍａｘは、最高速度可変制御によって設定される最小容量に対応した値に設定される。なお、指令電流は、モータ容量が大きいほど小さくなる。そして、指令電流算出部７９で算出された指令電流を有する指令信号がパイロット圧制御弁６３に入力される。これにより、駆動油圧検知部７６によって検知される駆動油圧が所定の目標駆動油圧に近づくようにモータ容量制御部１６が制御される。

＜低温時モータ容量制限制御＞
次に、制御部１９によって行われる低温時モータ容量制限制御について、図９のフローチャートに基づいて説明する。低温時モータ容量制限制御は、駆動油温検知部９０によって検知された駆動油温が所定温度より低い場合に油圧モータ１５の最大容量を低下させる制御である。

まず、ステップＳ１では、速度段が取得される。ここでは、速度段選択部材９２によって選択されている速度段が、第２位置検知部９３からの検知信号に基づいて取得される。

ステップＳ２では、ステップ１において取得された速度段が第１速であるか否かが判定される。速度段が第１速ではない場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、駆動油圧が取得される。ここでは、駆動油圧検知部７６からの検知信号に基づいて、駆動油圧が取得される。

ステップＳ４では、駆動油圧が所定の閾値Ｐ０以下であるか否かが判定される。閾値Ｐ０は、低温時モータ容量制限制御の有無によって最大牽引力に差が生じるときの駆動油圧の最小値である。駆動油圧が所定の閾値Ｐ０以下である場合はステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、駆動油温が取得される。ここでは、駆動油温検知部９０からの検知信号に基づいて、駆動油温が取得される。

次に、ステップＳ６では、低温モータ最大容量制限値が算出される。ここでは、図１０に示すような、駆動油温−モータ最大容量制限値マップと、ステップＳ５において取得された駆動油温とから、低温モータ最大容量制限値が算出される。なお、モータ最大容量制限値とは、制限前の値に対して乗ぜられる値であり、１００以下の百分率で示される。ここで、駆動油温−モータ最大容量制限値マップでは、駆動油温が温度Ｔ３以上では、モータ最大容量制限値は１００％で一定である。すなわち、駆動油温が温度Ｔ３以上では、最大容量は低下されない。駆動油温が温度Ｔ１からＴ３の間では、駆動油温が低下するほどモータ最大容量制限値が小さな値となる。従って、駆動油温が温度Ｔ１からＴ３の間では、駆動油温が低下するほど、最大容量が小さな値に低下される。そして、駆動油温が温度Ｔ０からＴ１までは、モータ最大容量制限値は値Ａで一定である。ここで、モータ最大容量制限値Ａは、最大容量が、最高速度可変制御において第１速の速度段が選択されている場合の最小容量（図６のＭ１参照）以下になるような値である。また、モータ最大容量制限値Ａは、最大容量が、最高速度可変制御において第２速の速度段が選択されている場合の最小容量（図６のＭ２参照）よりも大きくなるような値である。なお、図１０の駆動油温Ｔ０，Ｔ１，Ｔ３は、図８の駆動油温Ｔ０，Ｔ１，Ｔ３にそれぞれ一致している。

ステップＳ７では、ステップ６で算出した低温モータ最大容量制限値が、他の制御によるモータ最大容量制限値以下であるか否かが判定される。ここでいう、他の制御によるモータ最大容量制限値とは、トラクション制御によって油圧モータ１５の最大容量が低減される際のモータ最大容量制限値である。低温モータ最大容量制限値が、他の制御によるモータ最大容量制限値以下である場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、低温モータ最大容量制限値によって最大容量が設定される。すなわち、低温時モータ容量制限制御が行われない場合の最大容量に低温モータ最大容量制限値が乗ぜられた値を最大容量として、モータ容量が制御される。

ステップＳ２において速度段が第１速である場合には、ステップＳ７には進まずに終了する。すなわち、低温時モータ容量制限制御による最大容量の低下は行われない。また、ステップＳ４において、駆動油圧が所定の閾値Ｐ０より大きい場合にも、低温時モータ容量制限制御による最大容量の低下は行われない。

ステップＳ７において低温モータ最大容量制限値が他の制御によるモータ最大容量制限値より大きい場合には、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、他の制御によるモータ最大容量制限値によって最大容量が設定される。すなわち、トラクション制御によって設定される最大容量に基づいてモータ容量が制御される。従って、ステップＳ７〜Ｓ８では、トラクション制御によって決定される油圧モータ１５の最大容量と、低温時モータ容量制限制御によって決定される油圧モータ１５の最大容量とのうちの小さい方の値を油圧モータ１５の最大容量として設定している。

＜特徴＞
この作業車両１では、駆動油温が所定温度より低い場合には、油圧モータ１５の最大容量が低下される。例えば、図１１に示すように、油圧モータ１５の最大容量がｑｍａｘからｑｍａｘ’に低下される。このため、作動油が低温であるために油圧モータ１５に応答遅れが生じていたとしても、指令容量（実線Ｌｉ１~Ｌｉ３参照）の変化に対する実際のモータ容量（破線Ｌｒ参照）の応答の遅れが小さくなる。従って、目標駆動油圧と実際の駆動油圧との偏差が小さくなる。これにより、作動油が低温の場合にモータ容量の制御においてハンチングが発生することを抑えることができる。

この作業車両１では、駆動油圧が所定の閾値より大きい場合には、駆動油温が低い場合であっても、低温時モータ容量制限制御による油圧モータ１５の最大容量の低下が行われない。従って、大きな牽引力を必要とする作業が行われているために駆動油圧が大きくなっている場合に、牽引力が低下することを抑えることができる。

この作業車両１では、低温時モータ容量制限制御とトラクション制御とが重複した場合に、小さい方の最大容量が油圧モータ１５の最大容量として設定される。このため、作動油が低温の場合には、トラクション制御に妨げられずにハンチングの発生を抑えることができる。

この作業車両１では、最高速度可変制御において速度段として第１速が選択されている場合には、低温時モータ容量制限制御による油圧モータ１５の最大容量の低下が行われない。このため最大容量が最小容量よりも小さな値に設定されることを防止することができる。また、最高速度可変制御において速度段として第１速が選択されている場合には、油圧モータ１５の最小容量が最も大きな値に変更される（図６のＭ１参照）。このため、車両が停止状態から発進したとしても、指令容量が最大容量から大きく低下した値に設定されることがなく、上記のようなハンチングが発生しにくい。

＜他の実施形態＞
（ａ）上記の実施形態では、ホイールローダに本発明が採用されているが、他の種類の作業車両に採用されてもよい。

（ｂ）上記の実施形態では、ＰＩＤ制御が行われているが、他のフィードバック制御が行われてもよい。

（ｃ）上記の実施形態では、速度段が第１速であるか否かが判定されているが、低温時モータ容量制限制御と最高速度可変制御との優先順位の決定方法はこれに限られない。例えば、最高速度可変制御によって決定される油圧モータ１５の最小容量が、低温時モータ容量制限制御によって決定される油圧モータ１５の最大容量以上である場合に、低温時モータ容量制限制御を行わないようにされてもよい。

（ｄ）上記の実施形態では、油温検知部として、油圧モータ１５から排出される作動油の温度を検知する駆動油温検知部９０が用いられているが、他の箇所から作動油の温度を検知してもよい。

（ｅ）上記の実施形態では、トラクション選択部材８９および速度段選択部材９２としてダイヤル式の部材が用いられているが、スライド式のスイッチやレバーなどの他の操作部材が用いられてもよい。また、トラクション制御において選択可能な最大牽引力の段階数は上記のものに限られない。さらに、トラクション選択部材８９の操作量に応じて最大牽引力が連続的に変更可能とされてもよい。また、最高速度可変制御での速度段数も上記のものに限られない。さらに、速度段選択部材９２の操作量に応じて最高速度可変制御での最高速度が連続的に変更可能とされてもよい。

本発明は、作動油が低温の場合に油圧モータの容量制御においてハンチングが発生することを抑える効果を有し、作業車両として有用である。

１０ エンジン
１１ 第１油圧ポンプ
１５ 油圧モータ
１６ モータ容量制御部
４ａ，４ｂ タイヤ（走行輪）
７６ 駆動油圧検知部（圧力検知部）
９０ 駆動油温検知部（油温検知部）
１９ 制御部

Claims (5)

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可変容量型の油圧モータと、
   前記油圧モータの容量を制御するモータ容量制御部と、
   前記油圧モータによって駆動される走行輪と、
   前記油圧モータを駆動する作動油の圧力である駆動油圧を検知する圧力検知部と、
   作動油の温度を検知する油温検知部と、
   前記圧力検知部によって検知される駆動油圧が所定の目標駆動油圧に近づくようにフィードバック制御により前記モータ容量制御部を制御し、前記油温検知部によって検知された作動油の温度が所定温度より低い場合には前記油圧モータの最大容量を低下させる低温時モータ容量制限制御を実行する制御部と、
   作業車両。
2. 前記圧力検知部によって検知される駆動油圧が所定の閾値より大きい場合には、前記低温時モータ容量制限制御を行わない、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御部は、前記油圧モータの最大容量を変更することによって車両の牽引力を変化させるトラクション制御を実行可能であり、前記トラクション制御によって決定される前記油圧モータの最大容量と、前記低温時モータ容量制限制御によって決定される前記油圧モータの最大容量とのうちの小さい方の値を前記油圧モータの最大容量として設定して前記モータ容量制御部を制御する、
   請求項１または２に記載の作業車両。
4. 前記制御部は、前記油圧モータの最小容量を変更することによって車両の最高速度を複数段階に変更する最高速度可変制御を実行可能であり、前記最高速度可変制御において最も低速段の最高速度が選択されている場合には、前記低温時モータ容量制限制御を行わない、
   請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。
5. 前記制御部は、前記油圧モータの最小容量を変更することによって車両の最高速度を変更する最高速度可変制御を実行可能であり、前記最高速度可変制御によって決定される油圧モータの最小容量が、前記低温時モータ容量制限制御によって決定される前記油圧モータの最大容量以上である場合には、前記低温時モータ容量制限制御を行わない、
   請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。

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