(57)【要約】  ホイールローダにおいてエンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行い、オペレータに違和感を持たせないようにする。このホイールローダのエンジン制御装置は、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、モード切替判定手段と、加速度検出手段と、切替時間制御手段と、を備えている。モード切替判定手段は、走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定する。加速度検出手段は、モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する。切替時間制御手段は、モード切替の開始から終了までの切替時間を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には第１時間に、検出された加速度が正の場合には第１時間よりも長い第２時間に制御する。
2012086684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、
エンジンと、
駆動輪と、
前記エンジンからの駆動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、
エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、
を備え、
前記エンジン制御装置は、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定するモード切替判定手段と、
前記モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記モード切替の開始から終了までの切替時間を、前記加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には第１時間に、前記検出された加速度が正の場合には前記第１時間よりも長い第２時間に制御する切替時間制御手段と、
を有する、
ホイールローダ。
【請求項２】
エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、
エンジンと、
駆動輪と、
前記エンジンからの駆動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、
エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、
を備え、
前記エンジン制御装置は、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定するモード切替判定手段と、
前記モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記モード切替の開始から終了までのエンジンの出力トルクの変化割合を、前記加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には第１変化割合に、前記検出された加速度が正の場合には前記第１変化割合よりも小さい第２変化割合に制御する出力トルク変化割合制御手段と、
を有する、
ホイールローダ。
【請求項３】
前記走行状態検出手段は車両が登坂走行状態であることを検出する、請求項１又は２に記載のホイールローダ。
【請求項４】
前記走行状態検出手段は、車速が所定値以下で、スロットル開度が全開に近い予め設定されたしきい値開度以上の状態が所定時間以上維持され、かつブレーキ操作が行われていない場合に、登坂走行状態であると判断する、請求項３に記載のホイールローダ。
【請求項５】
さらに前記走行状態検出手段は、加速度が所定値以下である場合に登坂走行状態であると判断する、請求項４に記載のホイールローダ。
【請求項６】
前記切替時間制御手段は、前記切替時間を、前記加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して前記第１時間に、前記検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して前記第２時間に制御する、請求項１及び３から５のいずれかに記載のホイールローダ。
【請求項７】
前記出力トルク変化割合制御手段は、前記出力トルクの変化割合を、前記加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して前記第１変化割合に、前記検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して前記第２変化割合に制御する、請求項２から５のいずれかに記載のホイールローダ。
【請求項８】
前記走行状態検出手段は、車両が登坂走行状態から別の状態に移行した登坂解除状態であることをさらに検出し、
前記モード切替判定手段は、車両が登坂解除状態であると検出された場合に、エンジン出力モードを前記高出力モードから前記低出力モードに切り替える、
請求項３に記載のホイールローダ。
【請求項９】
前記走行状態検出手段は、スロットル開度が前記しきい値開度より小さくなった場合、及びブレーキ操作が行われた場合の少なくともいずれか一方が成立した場合に、登坂解除状態であることを検出する、請求項８に記載のホイールローダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置を有するホイールローダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の作業車両においては、特許文献１等に示されるように、エンジン出力モードとして、エンジンの出力能力が低い低出力モードと、エンジンの出力能力が高い高出力モードと、が設定されている。そして、例えば平坦地走行の場合は、エンジンにとって軽負荷であるために低出力モードが選択され、低燃費化が図られている。一方、登坂走行の場合は高出力が必要なために、高出力モードが選択される。低出力モードから高出力モード、あるいはその逆への切替制御は、負荷等に応じて自動的に行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】WO2005/024208 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された作業車両において、特に登坂走行において低出力モードから高出力モードに切り替えられる際に、以下のような問題が発生する。【０００５】
まず、作業車両が平坦地走行から登坂走行に移行する場合について説明する。作業車両が平坦地を走行している時には、前述の通り、エンジンにとっては軽負荷であるので、出力モードとして低出力モードが選択されている。そして、登坂走行に移行したことが検出されると、低出力モードから高出力モードに切り替えられる。このような局面では、切替タイミングが遅れると、登坂に移行した初期段階で車速が低下し、加速性も低下する。したがって、低出力モードから高出力モードに素早く切り替える必要がある。【０００６】
一方で、坂道の途中から作業車両を発進させる場合、平坦地での発進時と同様に低出力モードで運転が開始される。そして、傾斜センサや負荷の検出等によって坂道発進であることが検出されると、低出力モードから高出力モードに切り替えられる。このような局面において、前述と同様にして出力モードを素早く切り替えると、エンジン負荷としては同じであるにもかかわらずエンジン出力能力が高くなるので、車両が急加速することになる。このため、オペレータが違和感を持つことになる。【０００７】
本発明の課題は、ホイールローダにおいてエンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行い、スムーズな走行を実現するとともに、オペレータに違和感を持たせないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るホイールローダは、エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、エンジンと、駆動輪と、エンジンからの駆動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、を備えている。エンジン制御装置は、走行状態検出手段と、モード切替判定手段と、加速度検出手段と、切替時間制御手段と、を有している。走行状態検出手段は車両の走行状態を検出する。モード切替判定手段は、走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定する。加速度検出手段は、モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する。切替時間制御手段は、モード切替の開始から終了までの切替時間を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には第１時間に、検出された加速度が正の場合には第１時間よりも長い第２時間に制御する。なお、加速度は、モード切替時の加速度であっても、あるいはモード切替時を含む直前の所定時間の平均加速度であってもよい。【０００９】
この装置では、登坂走行あるいは坂道発進等の車両の走行状態が検出される。この検出結果に基づいて、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに切り替えられる。また、モード切替時において、車両の加速度が検出される。そして、加速度の検出結果に応じて、出力モードの切替開始から切替終了までの時間が制御される。具体的には、検出された加速度が０又は負の場合には切替時間が第１時間に制御され、検出された加速度が正の場合には切替時間が第１時間よりも長い第２時間に制御される。【００１０】
例えば、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、車両が減速するので加速度は０又は負になる。このような場合は、切替時間を短くし、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに素早く切り替える。これにより、登坂走行に移行した際に、車速が低下し、加速性が悪化するのを抑えることができる。【００１１】
また、坂道発進時には、車両は緩やかではあるが加速するので、加速度は正になる。このような場合は、前記の場合とは逆に、切替時間を長くする。これにより、坂道発進した直後に作業車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を抑えることができる。【００１２】
第２発明に係るホイールローダは、エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、エンジンと、駆動輪と、エンジンからの駆動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、を備えている。エンジン制御装置は、走行状態検出手段と、モード切替判定手段と、加速度検出手段と、出力トルク変化割合制御手段と、を有している。走行状態検出手段は車両の走行状態を検出する。モード切替判定手段は、走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定する。加速度検出手段は、モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する。出力トルク変化割合制御手段は、モード切替の開始から終了までのエンジンの出力トルクの変化割合を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には第１変化割合に、検出された加速度が正の場合には第１変化割合よりも小さい第２変化割合に制御する。なお、前記同様に、加速度は、モード切替時の加速度であっても、あるいはモード切替時を含む直前の所定時間の平均加速度であってもよい。【００１３】
この装置では、第１発明と同様に、車両の走行状態の検出結果に基づいて、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに切り替えられ、また、車両の加速度が検出される。そして、加速度の検出結果に応じて、モード切替時のエンジンの出力トルクの変化割合が制御される。具体的には、検出された加速度が０又は負の場合にはエンジンの出力トルクの変化割合が第１変化割合に制御され、検出された加速度が正の場合には第１変化割合よりも小さい第２変化割合に制御される。【００１４】
この第２発明においても、第１発明と同様の作用効果が得られる。すなわち、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、エンジンの出力トルクの変化割合が比較的大きい第１変化割合に制御される。このため、モード切替時間が短くなって、エンジン出力モードは低出力モードから高出力モードに素早く切り替えられる。これにより、登坂走行に移行した際に、車速が低下し、加速性が悪化するのを抑えることができる。【００１５】
また、坂道発進時には、エンジンの出力トルクの変化割合が比較的小さい第２変化割合に制御される。このため、モード切替時間が長くなって、坂道発進した直後に作業車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を抑えることができる。【００１６】
第３発明に係るホイールローダは、第１又は第２発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は車両が登坂走行状態であることを検出する。【００１７】
エンジン出力モードの切替時にオペレータが違和感を持つのは、主に登坂走行の場合である。そこで、この第３発明では、特に、走行状態が登坂走行状態であるか否かを検出している。このため、登坂走行において、車速が低下するのを抑えることができるとともに、オペレータの違和感を抑えることができる。【００１８】
第４発明に係るホイールローダは、第３発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は、車速が所定値以下で、スロットル開度が全開に近い予め設定されたしきい値開度以上の状態が所定時間以上維持され、かつブレーキ操作が行われていない場合に、登坂走行状態であると判断する。【００１９】
車両が登坂走行状態であることを検出する手段として、車両の傾斜を測定するセンサを用いることが考えられる。しかし、傾斜センサを設けるとコストアップを招く。また、荒れ地で作業する場合に、傾斜センサによって精度よく登坂走行状態であることを検出することは困難であり、誤検知を招くことが多い。【００２０】
そこでこの第４発明では、登坂走行におけるオペレータの一般的な操作に基づいて、走行状態が登坂走行状態か否かを検出している。具体的には、車速が所定値以下で、スロットル開度が所定開度以上で、その状態が所定時間以上続いており、しかもブレーキ操作がなされていない場合を、登坂走行状態の成立条件としている。なお、スロットル開度の全開に近い状態が所定時間以上続いていることを条件の１つとしたのは、平坦地での発進時の状態を除外するためである。【００２１】
ここでは、特別な傾斜センサを用いることなく、一般的にホイールローダにおいて設けられているセンサを用いて登坂走行状態を検出することができる。【００２２】
第５発明に係るホイールローダは、第４発明のホイールローダにおいて、さらに走行状態検出手段は、加速度が所定値以下である場合に、登坂走行状態であると判断する。【００２３】
ここでは、特別なセンサを用いることなく登坂走行状態であることを検出できる。また、車速、スロットル開度及びブレーキ操作の有無以外に、加速度をも考慮しているので、軽負荷での平坦地走行を確実に除外でき、登坂走行状態を精度良く検出することができる。【００２４】
第６発明に係るホイールローダでは、第１及び第２から第５発明のいずれかのホイールローダにおいて、切替時間制御手段は、切替時間を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して第１時間に、検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して第２時間に制御する。【００２５】
ここでは、第１発明と同様に、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに素早く切り替えられる。これにより、登坂走行に移行した際に、車速が低下し、加速性が悪化するのを抑えることができる。また、坂道発進時には、切替時間が長くなり、坂道発進した直後に作業車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を抑えることができる。【００２６】
第７発明に係るホイールローダは、第２から第５発明のいずれかのホイールローダにおいて、出力トルク変化割合制御手段は、出力トルクの変化割合を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して第１変化割合に、検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して第２変化割合に制御する。【００２７】
ここでは、第２発明と同様に、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、モード切替時間が短くなって、エンジン出力モードは低出力モードから高出力モードに素早く切り替えられ、登坂走行に移行した際に、車速が低下し、加速性が悪化するのを抑えることができる。また、坂道発進時には、モード切替時間が長くなって、坂道発進した直後に作業車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を抑えることができる。【００２８】
第８発明に係るホイールローダは、第３発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は、車両が登坂走行状態から別の状態に移行した登坂解除状態であることをさらに検出する。また、モード切替判定手段は、車両が登坂解除状態であると検出された場合に、エンジン出力モードを高出力モードから低出力モードに切り替える。【００２９】
ここでは、登坂解除状態を検出して、それまでの高出力モードが低出力モードに切り替えられる。このため、燃費の悪化を抑えることができる。【００３０】
第９発明に係るホイールローダは、第８発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は、スロットル開度がしきい値開度より小さくなった場合、及びブレーキ操作が行われた場合の少なくともいずれか一方が成立した場合に、登坂解除状態であることを検出する。【００３１】
ここでは、オペレータがアクセルを緩めてスロットル開度がしきい値開度より小さくなった場合、又はブレーキ操作が行われた場合は、登坂が終了し、高出力モードが不要になったと判断され、高出力モードから低出力モードに切り替えられる。このため、制御がハンチングするのを避けることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のような本発明では、ホイールローダにおいてエンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態によるホイールローダの外観図。
【図２】ホイールローダの概略ブロック図。
【図３】低出力モード及び高出力モードのエンジン回転数と出力トルクとの関係を示す図。
【図４】平坦地走行と登坂走行の状態を示す図。
【図５】エンジン出力モードの切替制御のためのフローチャート。
【図６】出力モード切替のための車速のしきい値。
【図７】出力モード切替のための加速度のしきい値。
【図８】平坦地走行から登坂走行に移行する際の加速度の変化を示す図。
【図９】出力モード切替時における加速度に対するエンジンの出力トルクの変化割合を示す図。
【図１０】平坦地走行から登坂走行に移行した場合の車速の変化を示す図。
【図１１】坂道発進した場合の車速の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
［構成］
図１は作業車両としてのホイールローダ１の外観図であり、図２はホイールローダ１の概略のブロック構成図である。ホイールローダ１は、車体フレーム２、作業機３、前輪４ａ、後輪４ｂ、運転室５を備えている。このホイールローダ１は、前輪４ａ、後輪４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
【００３５】
車体フレーム２は前車体部２ａ及び後車体部２ｂを有している。前車体部２ａと後車体部２ｂとは互いに左右方向に揺動可能に連結されている。前車体部２ａには、作業機３及び前輪４ａが設けられている。後車体部２ｂには、運転室５及び後輪４ｂが設けられている。作業機３は、ブーム６、バケット７、ベルクランク８等を有している。ブーム６は１対のリフトシリンダ１０によって上下に揺動される。また、バケット７は、ブーム６の先端に装着されており、ベルクランク８を介してバケットシリンダ１１によって上下に揺動される。
【００３６】
また、図２に示すように、このホイールローダ１は、エンジン１５、動力取り出し部（PTO）１６、動力伝達機構１７、シリンダ駆動部１８、制御部１９を備えている。
【００３７】
エンジン１５は、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより出力が制御される。この燃料量の調整は、エンジン１５の燃料噴射ポンプ２０に付設された電子ガバナ２１が制御部１９によって制御されることで行われる。
【００３８】
動力取り出し部１６は、エンジン１５の出力を、動力伝達機構１７とシリンダ駆動部１８とに振り分ける装置である。
【００３９】
動力伝達機構１７は、エンジン１５からの駆動力を前輪４ａ及び後輪４ｂに伝達する機構である。この動力伝達機構１７はトルクコンバータ２２及びトランスミッション２３を有している。トランスミッション２３は、前後進用のクラッチと、複数の速度段に対応した複数の速度段クラッチを有している。この実施形態では、トランスミッション２３には４つの速度段クラッチが設けられており、速度段を第１速から第４速までの４段階に切り替えることができる。
【００４０】
シリンダ駆動部１８は油圧ポンプ２５及び制御弁２６を有している。油圧ポンプ２５へは動力取り出し部１６を介してエンジン１５の出力が伝達される。また、油圧ポンプ２５から吐出された作動油は制御弁２６を介してリフトシリンダ１０及びバケットシリンダ１１に供給される。
【００４１】
なお、図１及び図２に示していないが、前輪４ａ及び後輪４ｂには湿式多板型の油圧ブレーキ装置が設けられている。
【００４２】
制御部１９はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。制御部１９には、以下のセンサからの信号が入力されている。
【００４３】
(1)アクセルペダル２８の開度を検出するアクセル開度センサ２９。
【００４４】
(2)ブレーキペダル３０が操作されたことを検出するブレーキ操作センサ３１。
【００４５】
(3)トランスミッション２３の出力軸回転数センサ３２。制御部１９は出力軸回転数センサ３２からの検出信号に基づいて車速及び加速度を計算する。したがって、出力軸回転数センサ３２は車速センサ及び加速度センサとして機能する。
【００４６】
(4)リフトシリンダ１０のボトム圧センサ３３。
【００４７】
(5)前後進レバー３４の位置センサ３５。
【００４８】
(6)変速レバー３６の位置センサ３７。
【００４９】
制御部１９は、以上の各センサからの信号に基づいて、エンジン１５を制御するとともに、作業機駆動部１８の駆動制御、トランスミッション２３の変速制御、及びブレーキ装置（図示せず）の制動制御等を実行する。特に、エンジン１５の出力モードの制御に関して、制御部１９は、走行状態検出機能と、モード切替判定機能と、加速度検出機能と、切替時間制御機能と、を有している。走行状態検出機能は、ホイールローダ１が登坂走行状態であるか否かを検出する機能である。モード切替判定機能は、登坂走行状態であることが検出されたときに、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であると判定する機能である。加速度検出機能は、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべきであると判定されたときのホイールローダ１の加速度を検出する機能である。切替時間制御機能は、加速度に応じてモード切替の開始から終了までの切替時間を制御する機能である。
【００５０】
［エンジン出力モード］
制御部１９は、エンジン１５の出力モードを低出力モードと高出力モードとの間で切替制御する。図３に、各モードにおいて、エンジン１５が回転数に応じて出力できるトルクのカーブを示す。図３（ａ）の実線で示す低出力モードは、低燃費を実現するためのモードであり、低回転数域と高回転数域を除いて出力トルクが抑えられている。この低出力モードは、図４（ａ）に示すような平坦地走行等の軽負荷時及び発進時に選択される。図３（ｂ）の実線で示す高出力モードは、低出力モードに比較して高い出力トルクが得られるモードである。この高出力モードは、図４（ｂ）に示すような登坂走行時に選択される。
【００５１】
また、制御部１９は、オペレータの指示にしたがって、エンジン１５の出力モードをパワーモードとエコノミーモードとで切替制御する。パワーモードは、走行あるいは作業時において大きなエンジン出力を必要とする際に、オペレータによって選択されるモードである。また、エコノミーモードは低燃費化のためにエンジン出力を低く抑えるモードである。
【００５２】
なお、以上のようなエンジン１５の出力の制御は、例えばエンジン１５への燃料噴射量の上限値を制御することにより行われる。
【００５３】
［出力モードの切替制御］
前述のように、このホイールローダ１では、エンジン出力モードとして低出力モードと高出力モードとを有している。そして、平坦地走行時のような軽負荷時には、低燃費を実現するために低出力モードが選択される。また、登坂走行時のような重負荷時には高出力モードが選択される。以下、この出力モードの切替制御について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５４】
ステップＳ１では、登坂走行状態であるか否かを判断する。ここで、以下の条件１〜条件４のすべてを満足した場合に、登坂走行状態であると判断する。
【００５５】
条件１：フルアクセル（アクセル開度１００％）あるいはアクセル開度が所定の値を越え、かつその状態が所定の時間以上維持されていること。
【００５６】
条件２：ブレーキ操作がなされてないこと。具体的には、ブレーキペダル３０が踏まれていないこと。
【００５７】
条件３：車速及び加速度が図６及び図７に示す値以下であること。ここでは、車速及び加速度ともに、変速段として何段が選択されているかによって、それぞれしきい値が設定されている。なお、これらの値は、パワーモードやエコノミーモード等のモードにより、あるいは空荷か積荷かにより、変更することができる。
【００５８】
条件４：掘削状態ではないこと。具体的には、リフトシリンダ１０のボトム圧が所定値以下であって、その状態が所定の時間以上維持されていること。
【００５９】
以上の条件１〜４のうち１つでも満足していない場合は、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、エンジン出力モードとして低出力モードを維持する。
【００６０】
一方、条件１〜４のすべてを満足した場合は、ステップＳ１からステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、条件１〜４のすべてを満足した時点の加速度を演算する。なお、条件１〜４のすべてを満足した時点から所定時間前までの加速度の平均値を用いてもよい。
【００６１】
次にステップＳ４では、加速度が０又は負であるか否かを判断する。ステップＳ３で求めた加速度の平均（あるいは加速度）が０又は負であれば、ホイールローダ１が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して、ステップＳ４からステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、短い切替時間でエンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替える。この点について、以下に詳細に説明する。
【００６２】
まず、平坦地走行では軽負荷であるので、エンジン出力は低出力モードに設定されている。そして、車両が図４（ａ）に示す平坦地から図４（ｂ）に示す上りの坂道に移行すると、車速は低下していく。このときの時間の経過に伴う加速度の変化を図８に示す。この図８に示すように、平坦地走行から登坂走行に移行すると、時間の経過にしたがって加速度は低下し、負になる。前記条件１〜４のすべてを満足した時点で、登坂走行に移行したと判断する。
【００６３】
そして、平坦地走行から登坂走行に移行した場合、すなわち加速度が０又は負の場合は、素早く低出力モードから高出力モードに切り替える。具体的には、図８に示すように、加速度が負であるので、エンジンの出力トルクの変化割合、すなわちＴ／ｎ(Ｔ:Nm、ｎ:0.01sec)を「Ｔ１」にして、短い切替時間で低出力モードから高出力モードに切り替える。
【００６４】
図１０に、平坦地走行から登坂走行に移行した場合の、切替時間の違いによる車速低下の差異を示している。図１０（ａ）はエンジンの出力トルクの変化割合Ｔ／ｎをＴ２（＜Ｔ１）に小さくして、出力モードの切替開始時刻Ｔｓから切替終了時刻Ｔｅまでの切替時間を比較的長くした場合を示している。また、図１０（ｂ）はエンジンの出力トルクの変化割合Ｔ／ｎを大きくして、切替開始時刻Ｔｓから切替終了時刻Ｔｅまでの切替時間を比較的短くした場合を示している。これらの図から明らかなように、切替時間を短くすることによって、車速の落ち込みを少なくすることができる。
【００６５】
一方、ステップＳ３で求めた加速度（あるいは加速度の平均）が正であれば、坂道発進であると判断して、ステップＳ４からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、長い切替時間でエンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替える。この点について、以下に詳細に説明する。
【００６６】
まず、発進時は低出力モードに設定されているので、坂道発進の場合でも、エンジン出力モードとして低出力モードが選択されている。そして、坂道発進の場合、低出力モードであっても、時間経過とともに徐々に車速が上昇していくので、加速度は正になる。このように、登坂走行状態と判断され、かつ加速度が正の場合は、低出力モードから高出力モードへ緩やかに切り替える。具体的には、図９に示すように、エンジンの出力トルクの変化割合、すなわちＴ／ｎを「Ｔ１」から「Ｔ２（＜Ｔ１）」までの加速度に応じた値とする。
【００６７】
図１１に、坂道発進における車速の変化を示している。図１１（ａ）に示す例は、エンジンの出力トルクの変化割合をＴ２にして、切替開始時刻Ｔｓから切替終了時刻Ｔｅまでの切替時間を、本実施形態のように比較的長くした場合である。この場合は、車速は徐々に上がっており、このため、オペレータが違和感を持つことはない。一方、図１１（ｂ）に示す例は、エンジンの出力トルクの変化割合をＴ１にして、図１１（ａ）に比較して切替時間を短くした場合である。この場合は、出力モードを高出力モードに切り替え始めた直後に短時間で車速が上がる。このため、オペレータが違和感を持つことになる。
【００６８】
以上のように、登坂走行と判断した場合は、加速度に応じて、低出力モードから高出力モードに切り替わる際の出力トルクの変化割合を変化させている。このため、平坦地走行から登坂走行に移行した際は、素早く低出力モードから高出力モードに切り替えられ、車速の落ち込みを少なくすることができる。また、坂道発進の場合は、緩やかに低出力モードから高出力モードに切り替えられるので、急に車速が上がってオペレータが違和感を持つのを抑えることができる。
【００６９】
次に、ステップＳ７では、登坂解除状態が成立したか否かを判断する。すなわち、アクセル開度が小さくなって条件１を満足しなくなった場合、あるいはブレーキ操作がなされて条件２を満足しなくなった場合は、ステップＳ７からステップＳ２に移行して、エンジン出力モードを高出力モードから低出力モードに切り替える。
【００７０】
［実施形態の作用効果］
(1)登坂走行状態を検出するとともに、その際の加速度に応じてエンジンの出力トルクの変化割合を制御することによって、エンジン出力モードの切替時間を制御しているので、走行局面に応じて適切な切替制御を実行することができる。
【００７１】
具体的には、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに素早く切り替えられる。このため、登坂走行に移行した直後の車速の低下及び加速性の悪化を抑えることができる。また、坂道発進の場合は、低出力モードから高出力モードに緩やかに切り替えられる。このため、坂道発進の際に車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を少なくすることができる。
【００７２】
(2)ホイールローダにおいて一般的に備えられているセンサを用いて登坂走行であることを検出している。このため、傾斜センサ等の特別のセンサが不要になる。また、誤検知を避けることができる。
【００７３】
(3)登坂走行でなくなったことを、スロットル開度がしきい値より小さくなったことで、又はブレーキ操作が行われたことで検出している。このため、制御のハンチングを避けることができる。
【００７４】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００７５】
実施形態で挙げた数値は例示のための数値であって、これらの数値に限定されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のようなホイールローダでは、エンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１  ホイールローダ
３  作業機
４ａ  前輪
４ｂ  後輪
６  ブーム
７  バケット
１０  リフトシリンダ
１５  エンジン
１７  動力伝達機構
１９  制御部
２８  アクセルペダル
２９  アクセル開度センサ
３０  ブレーキペダル
３１  ブレーキ操作センサ
３２  出力軸回転数センサ
３３  リフトシリンダのボトム圧センサ
３４  前後進レバー
３５  前後進レバーの位置センサ
【図１】
2012086684.tif 000003
【図２】
2012086684.tif 000004
【図３】
2012086684.tif 000005
【図４】
2012086684.tif 000006
【図５】
2012086684.tif 000007
【図６】
2012086684.tif 000008
【図７】
2012086684.tif 000009
【図８】
2012086684.tif 000010
【図９】
2012086684.tif 000011
【図１０】
2012086684.tif 000012
【図１１】
2012086684.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成24年11月28日(2012.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、
エンジンと、
駆動輪と、
前記エンジンからの駆動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、
エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、
を備え、
前記エンジン制御装置は、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定するモード切替判定手段と、
前記モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記モード切替の開始から終了までの切替時間を、前記加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して第１時間に、前記検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して前記第１時間よりも長い第２時間に制御する切替時間制御手段と、
を有する、
ホイールローダ。
【請求項２】
エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、
エンジンと、
駆動輪と、
前記エンジンからの駆動力を前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、
エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、
を備え、
前記エンジン制御装置は、
車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定するモード切替判定手段と、
前記モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する加速度検出手段と、
前記モード切替の開始から終了までのエンジンの出力トルクの変化割合を、前記加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地から登坂走行に移行したと判断して第１変化割合に、前記検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して前記第１変化割合よりも小さい第２変化割合に制御する出力トルク変化割合制御手段と、
を有する、
ホイールローダ。
【請求項３】
前記走行状態検出手段は車両が登坂走行状態であることを検出する、請求項１又は２に記載のホイールローダ。
【請求項４】
前記走行状態検出手段は、車速が所定値以下で、スロットル開度が全開に近い予め設定されたしきい値開度以上の状態が所定時間以上維持され、かつブレーキ操作が行われていない場合に、登坂走行状態であると判断する、請求項３に記載のホイールローダ。
【請求項５】
さらに前記走行状態検出手段は、加速度が所定値以下である場合に登坂走行状態であると判断する、請求項４に記載のホイールローダ。
【請求項６】
前記走行状態検出手段は、車両が登坂走行状態から別の状態に移行した登坂解除状態であることをさらに検出し、
前記モード切替判定手段は、車両が登坂解除状態であると検出された場合に、エンジン出力モードを前記高出力モードから前記低出力モードに切り替える、
請求項３に記載のホイールローダ。
【請求項７】
前記走行状態検出手段は、スロットル開度が前記しきい値開度より小さくなった場合、及びブレーキ操作が行われた場合の少なくともいずれか一方が成立した場合に、登坂解除状態であることを検出する、請求項６に記載のホイールローダ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置を有するホイールローダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の作業車両においては、特許文献１等に示されるように、エンジン出力モードとして、エンジンの出力能力が低い低出力モードと、エンジンの出力能力が高い高出力モードと、が設定されている。そして、例えば平坦地走行の場合は、エンジンにとって軽負荷であるために低出力モードが選択され、低燃費化が図られている。一方、登坂走行の場合は高出力が必要なために、高出力モードが選択される。低出力モードから高出力モード、あるいはその逆への切替制御は、負荷等に応じて自動的に行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】WO2005/024208 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された作業車両において、特に登坂走行において低出力モードから高出力モードに切り替えられる際に、以下のような問題が発生する。
【０００５】
まず、作業車両が平坦地走行から登坂走行に移行する場合について説明する。作業車両が平坦地を走行している時には、前述の通り、エンジンにとっては軽負荷であるので、出力モードとして低出力モードが選択されている。そして、登坂走行に移行したことが検出されると、低出力モードから高出力モードに切り替えられる。このような局面では、切替タイミングが遅れると、登坂に移行した初期段階で車速が低下し、加速性も低下する。したがって、低出力モードから高出力モードに素早く切り替える必要がある。
【０００６】
一方で、坂道の途中から作業車両を発進させる場合、平坦地での発進時と同様に低出力モードで運転が開始される。そして、傾斜センサや負荷の検出等によって坂道発進であることが検出されると、低出力モードから高出力モードに切り替えられる。このような局面において、前述と同様にして出力モードを素早く切り替えると、エンジン負荷としては同じであるにもかかわらずエンジン出力能力が高くなるので、車両が急加速することになる。このため、オペレータが違和感を持つことになる。
【０００７】
本発明の課題は、ホイールローダにおいてエンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行い、スムーズな走行を実現するとともに、オペレータに違和感を持たせないようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明に係るホイールローダは、エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、エンジンと、駆動輪と、エンジンからの駆動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、を備えている。エンジン制御装置は、走行状態検出手段と、モード切替判定手段と、加速度検出手段と、切替時間制御手段と、を有している。走行状態検出手段は車両の走行状態を検出する。モード切替判定手段は、走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定する。加速度検出手段は、モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する。切替時間制御手段は、モード切替の開始から終了までの切替時間を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して第１時間に、検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断して第１時間よりも長い第２時間に制御する。なお、加速度は、モード切替時の加速度であっても、あるいはモード切替時を含む直前の所定時間の平均加速度であってもよい。
【０００９】
この装置では、登坂走行あるいは坂道発進等の車両の走行状態が検出される。この検出結果に基づいて、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに切り替えられる。また、モード切替時において、車両の加速度が検出される。そして、加速度の検出結果に応じて、出力モードの切替開始から切替終了までの時間が制御される。具体的には、検出された加速度が０又は負の場合には車両が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断されて切替時間が第１時間に制御され、検出された加速度が正の場合には車両が坂道発進であると判断されて切替時間が第１時間よりも長い第２時間に制御される。
【００１０】
ここで、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、車両が減速するので加速度は０又は負になる。このような場合は、切替時間を短くし、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに素早く切り替える。これにより、登坂走行に移行した際に、車速が低下し、加速性が悪化するのを抑えることができる。
【００１１】
また、坂道発進時には、車両は緩やかではあるが加速するので、加速度は正になる。このような場合は、前記の場合とは逆に、切替時間を長くする。これにより、坂道発進した直後に作業車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を抑えることができる。
【００１２】
第２発明に係るホイールローダは、エンジン出力モードとして低出力モード及び高出力モードを有するホイールローダであって、エンジンと、駆動輪と、エンジンからの駆動力を駆動輪に伝達する動力伝達装置と、エンジンからの駆動力により駆動される作業機と、エンジン出力モードを低出力モードと高出力モードとで切替制御するエンジン制御装置と、を備えている。エンジン制御装置は、走行状態検出手段と、モード切替判定手段と、加速度検出手段と、出力トルク変化割合制御手段と、を有している。走行状態検出手段は車両の走行状態を検出する。モード切替判定手段は、走行状態検出手段の検出結果に基づいて、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であるか否かを判定する。加速度検出手段は、モード切替判定手段でモードを切り替えるべき状態であると判定されたときの車両の加速度を検出する。出力トルク変化割合制御手段は、モード切替の開始から終了までのエンジンの出力トルクの変化割合を、加速度検出手段によって検出された加速度が０又は負の場合には第１変化割合に、検出された加速度が正の場合には第１変化割合よりも小さい第２変化割合に制御する。なお、前記同様に、加速度は、モード切替時の加速度であっても、あるいはモード切替時を含む直前の所定時間の平均加速度であってもよい。
【００１３】
この装置では、第１発明と同様に、車両の走行状態の検出結果に基づいて、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに切り替えられ、また、車両の加速度が検出される。そして、加速度の検出結果に応じて、モード切替時のエンジンの出力トルクの変化割合が制御される。具体的には、検出された加速度が０又は負の場合にはエンジンの出力トルクの変化割合が第１変化割合に制御され、検出された加速度が正の場合には第１変化割合よりも小さい第２変化割合に制御される。
【００１４】
この第２発明においても、第１発明と同様の作用効果が得られる。すなわち、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、エンジンの出力トルクの変化割合が比較的大きい第１変化割合に制御される。このため、モード切替時間が短くなって、エンジン出力モードは低出力モードから高出力モードに素早く切り替えられる。これにより、登坂走行に移行した際に、車速が低下し、加速性が悪化するのを抑えることができる。
【００１５】
また、坂道発進時には、エンジンの出力トルクの変化割合が比較的小さい第２変化割合に制御される。このため、モード切替時間が長くなって、坂道発進した直後に作業車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を抑えることができる。
【００１６】
第３発明に係るホイールローダは、第１又は第２発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は車両が登坂走行状態であることを検出する。
【００１７】
エンジン出力モードの切替時にオペレータが違和感を持つのは、主に登坂走行の場合である。そこで、この第３発明では、特に、走行状態が登坂走行状態であるか否かを検出している。このため、登坂走行において、車速が低下するのを抑えることができるとともに、オペレータの違和感を抑えることができる。
【００１８】
第４発明に係るホイールローダは、第３発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は、車速が所定値以下で、スロットル開度が全開に近い予め設定されたしきい値開度以上の状態が所定時間以上維持され、かつブレーキ操作が行われていない場合に、登坂走行状態であると判断する。
【００１９】
車両が登坂走行状態であることを検出する手段として、車両の傾斜を測定するセンサを用いることが考えられる。しかし、傾斜センサを設けるとコストアップを招く。また、荒れ地で作業する場合に、傾斜センサによって精度よく登坂走行状態であることを検出することは困難であり、誤検知を招くことが多い。
【００２０】
そこでこの第４発明では、登坂走行におけるオペレータの一般的な操作に基づいて、走行状態が登坂走行状態か否かを検出している。具体的には、車速が所定値以下で、スロットル開度が所定開度以上で、その状態が所定時間以上続いており、しかもブレーキ操作がなされていない場合を、登坂走行状態の成立条件としている。なお、スロットル開度の全開に近い状態が所定時間以上続いていることを条件の１つとしたのは、平坦地での発進時の状態を除外するためである。
【００２１】
ここでは、特別な傾斜センサを用いることなく、一般的にホイールローダにおいて設けられているセンサを用いて登坂走行状態を検出することができる。
【００２２】
第５発明に係るホイールローダは、第４発明のホイールローダにおいて、さらに走行状態検出手段は、加速度が所定値以下である場合に、登坂走行状態であると判断する。
【００２３】
ここでは、特別なセンサを用いることなく登坂走行状態であることを検出できる。また、車速、スロットル開度及びブレーキ操作の有無以外に、加速度をも考慮しているので、軽負荷での平坦地走行を確実に除外でき、登坂走行状態を精度良く検出することができる。
【００２４】
第６発明に係るホイールローダは、第３発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は、車両が登坂走行状態から別の状態に移行した登坂解除状態であることをさらに検出する。また、モード切替判定手段は、車両が登坂解除状態であると検出された場合に、エンジン出力モードを高出力モードから低出力モードに切り替える。
【００２５】
ここでは、登坂解除状態を検出して、それまでの高出力モードが低出力モードに切り替えられる。このため、燃費の悪化を抑えることができる。
【００２６】
第７発明に係るホイールローダは、第６発明のホイールローダにおいて、走行状態検出手段は、スロットル開度がしきい値開度より小さくなった場合、及びブレーキ操作が行われた場合の少なくともいずれか一方が成立した場合に、登坂解除状態であることを検出する。
【００２７】
ここでは、オペレータがアクセルを緩めてスロットル開度がしきい値開度より小さくなった場合、又はブレーキ操作が行われた場合は、登坂が終了し、高出力モードが不要になったと判断され、高出力モードから低出力モードに切り替えられる。このため、制御がハンチングするのを避けることができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のような本発明では、ホイールローダにおいてエンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態によるホイールローダの外観図。
【図２】ホイールローダの概略ブロック図。
【図３】低出力モード及び高出力モードのエンジン回転数と出力トルクとの関係を示す図。
【図４】平坦地走行と登坂走行の状態を示す図。
【図５】エンジン出力モードの切替制御のためのフローチャート。
【図６】出力モード切替のための車速のしきい値。
【図７】出力モード切替のための加速度のしきい値。
【図８】平坦地走行から登坂走行に移行する際の加速度の変化を示す図。
【図９】出力モード切替時における加速度に対するエンジンの出力トルクの変化割合を示す図。
【図１０】平坦地走行から登坂走行に移行した場合の車速の変化を示す図。
【図１１】坂道発進した場合の車速の変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［構成］
図１は作業車両としてのホイールローダ１の外観図であり、図２はホイールローダ１の概略のブロック構成図である。ホイールローダ１は、車体フレーム２、作業機３、前輪４ａ、後輪４ｂ、運転室５を備えている。このホイールローダ１は、前輪４ａ、後輪４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
【００３１】
車体フレーム２は前車体部２ａ及び後車体部２ｂを有している。前車体部２ａと後車体部２ｂとは互いに左右方向に揺動可能に連結されている。前車体部２ａには、作業機３及び前輪４ａが設けられている。後車体部２ｂには、運転室５及び後輪４ｂが設けられている。作業機３は、ブーム６、バケット７、ベルクランク８等を有している。ブーム６は１対のリフトシリンダ１０によって上下に揺動される。また、バケット７は、ブーム６の先端に装着されており、ベルクランク８を介してバケットシリンダ１１によって上下に揺動される。
【００３２】
また、図２に示すように、このホイールローダ１は、エンジン１５、動力取り出し部（PTO）１６、動力伝達機構１７、シリンダ駆動部１８、制御部１９を備えている。
【００３３】
エンジン１５は、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより出力が制御される。この燃料量の調整は、エンジン１５の燃料噴射ポンプ２０に付設された電子ガバナ２１が制御部１９によって制御されることで行われる。
【００３４】
動力取り出し部１６は、エンジン１５の出力を、動力伝達機構１７とシリンダ駆動部１８とに振り分ける装置である。
【００３５】
動力伝達機構１７は、エンジン１５からの駆動力を前輪４ａ及び後輪４ｂに伝達する機構である。この動力伝達機構１７はトルクコンバータ２２及びトランスミッション２３を有している。トランスミッション２３は、前後進用のクラッチと、複数の速度段に対応した複数の速度段クラッチを有している。この実施形態では、トランスミッション２３には４つの速度段クラッチが設けられており、速度段を第１速から第４速までの４段階に切り替えることができる。
【００３６】
シリンダ駆動部１８は油圧ポンプ２５及び制御弁２６を有している。油圧ポンプ２５へは動力取り出し部１６を介してエンジン１５の出力が伝達される。また、油圧ポンプ２５から吐出された作動油は制御弁２６を介してリフトシリンダ１０及びバケットシリンダ１１に供給される。
【００３７】
なお、図１及び図２に示していないが、前輪４ａ及び後輪４ｂには湿式多板型の油圧ブレーキ装置が設けられている。
【００３８】
制御部１９はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータで構成されている。制御部１９には、以下のセンサからの信号が入力されている。
【００３９】
(1)アクセルペダル２８の開度を検出するアクセル開度センサ２９。
【００４０】
(2)ブレーキペダル３０が操作されたことを検出するブレーキ操作センサ３１。
【００４１】
(3)トランスミッション２３の出力軸回転数センサ３２。制御部１９は出力軸回転数センサ３２からの検出信号に基づいて車速及び加速度を計算する。したがって、出力軸回転数センサ３２は車速センサ及び加速度センサとして機能する。
【００４２】
(4)リフトシリンダ１０のボトム圧センサ３３。
【００４３】
(5)前後進レバー３４の位置センサ３５。
【００４４】
(6)変速レバー３６の位置センサ３７。
【００４５】
制御部１９は、以上の各センサからの信号に基づいて、エンジン１５を制御するとともに、作業機駆動部１８の駆動制御、トランスミッション２３の変速制御、及びブレーキ装置（図示せず）の制動制御等を実行する。特に、エンジン１５の出力モードの制御に関して、制御部１９は、走行状態検出機能と、モード切替判定機能と、加速度検出機能と、切替時間制御機能と、を有している。走行状態検出機能は、ホイールローダ１が登坂走行状態であるか否かを検出する機能である。モード切替判定機能は、登坂走行状態であることが検出されたときに、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべき状態であると判定する機能である。加速度検出機能は、エンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替えるべきであると判定されたときのホイールローダ１の加速度を検出する機能である。切替時間制御機能は、加速度に応じてモード切替の開始から終了までの切替時間を制御する機能である。
【００４６】
［エンジン出力モード］
制御部１９は、エンジン１５の出力モードを低出力モードと高出力モードとの間で切替制御する。図３に、各モードにおいて、エンジン１５が回転数に応じて出力できるトルクのカーブを示す。図３（ａ）の実線で示す低出力モードは、低燃費を実現するためのモードであり、低回転数域と高回転数域を除いて出力トルクが抑えられている。この低出力モードは、図４（ａ）に示すような平坦地走行等の軽負荷時及び発進時に選択される。図３（ｂ）の実線で示す高出力モードは、低出力モードに比較して高い出力トルクが得られるモードである。この高出力モードは、図４（ｂ）に示すような登坂走行時に選択される。
【００４７】
また、制御部１９は、オペレータの指示にしたがって、エンジン１５の出力モードをパワーモードとエコノミーモードとで切替制御する。パワーモードは、走行あるいは作業時において大きなエンジン出力を必要とする際に、オペレータによって選択されるモードである。また、エコノミーモードは低燃費化のためにエンジン出力を低く抑えるモードである。
【００４８】
なお、以上のようなエンジン１５の出力の制御は、例えばエンジン１５への燃料噴射量の上限値を制御することにより行われる。
【００４９】
［出力モードの切替制御］
前述のように、このホイールローダ１では、エンジン出力モードとして低出力モードと高出力モードとを有している。そして、平坦地走行時のような軽負荷時には、低燃費を実現するために低出力モードが選択される。また、登坂走行時のような重負荷時には高出力モードが選択される。以下、この出力モードの切替制御について、図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００５０】
ステップＳ１では、登坂走行状態であるか否かを判断する。ここで、以下の条件１〜条件４のすべてを満足した場合に、登坂走行状態であると判断する。
【００５１】
条件１：フルアクセル（アクセル開度１００％）あるいはアクセル開度が所定の値を越え、かつその状態が所定の時間以上維持されていること。
【００５２】
条件２：ブレーキ操作がなされてないこと。具体的には、ブレーキペダル３０が踏まれていないこと。
【００５３】
条件３：車速及び加速度が図６及び図７に示す値以下であること。ここでは、車速及び加速度ともに、変速段として何段が選択されているかによって、それぞれしきい値が設定されている。なお、これらの値は、パワーモードやエコノミーモード等のモードにより、あるいは空荷か積荷かにより、変更することができる。
【００５４】
条件４：掘削状態ではないこと。具体的には、リフトシリンダ１０のボトム圧が所定値以下であって、その状態が所定の時間以上維持されていること。
【００５５】
以上の条件１〜４のうち１つでも満足していない場合は、ステップＳ１からステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、エンジン出力モードとして低出力モードを維持する。
【００５６】
一方、条件１〜４のすべてを満足した場合は、ステップＳ１からステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、条件１〜４のすべてを満足した時点の加速度を演算する。なお、条件１〜４のすべてを満足した時点から所定時間前までの加速度の平均値を用いてもよい。
【００５７】
次にステップＳ４では、加速度が０又は負であるか否かを判断する。ステップＳ３で求めた加速度の平均（あるいは加速度）が０又は負であれば、ホイールローダ１が平坦地走行から登坂走行に移行したと判断して、ステップＳ４からステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、短い切替時間でエンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替える。この点について、以下に詳細に説明する。
【００５８】
まず、平坦地走行では軽負荷であるので、エンジン出力は低出力モードに設定されている。そして、車両が図４（ａ）に示す平坦地から図４（ｂ）に示す上りの坂道に移行すると、車速は低下していく。このときの時間の経過に伴う加速度の変化を図８に示す。この図８に示すように、平坦地走行から登坂走行に移行すると、時間の経過にしたがって加速度は低下し、負になる。前記条件１〜４のすべてを満足した時点で、登坂走行に移行したと判断する。
【００５９】
そして、平坦地走行から登坂走行に移行した場合、すなわち加速度が０又は負の場合は、素早く低出力モードから高出力モードに切り替える。具体的には、図８に示すように、加速度が負であるので、エンジンの出力トルクの変化割合、すなわちＴ／ｎ(Ｔ:Nm、ｎ:0.01sec)を「Ｔ１」にして、短い切替時間で低出力モードから高出力モードに切り替える。
【００６０】
図１０に、平坦地走行から登坂走行に移行した場合の、切替時間の違いによる車速低下の差異を示している。図１０（ａ）はエンジンの出力トルクの変化割合Ｔ／ｎをＴ２（＜Ｔ１）に小さくして、出力モードの切替開始時刻Ｔｓから切替終了時刻Ｔｅまでの切替時間を比較的長くした場合を示している。また、図１０（ｂ）はエンジンの出力トルクの変化割合Ｔ／ｎを大きくして、切替開始時刻Ｔｓから切替終了時刻Ｔｅまでの切替時間を比較的短くした場合を示している。これらの図から明らかなように、切替時間を短くすることによって、車速の落ち込みを少なくすることができる。
【００６１】
一方、ステップＳ３で求めた加速度（あるいは加速度の平均）が正であれば、坂道発進であると判断して、ステップＳ４からステップＳ６に移行する。ステップＳ６では、長い切替時間でエンジン出力モードを低出力モードから高出力モードに切り替える。この点について、以下に詳細に説明する。
【００６２】
まず、発進時は低出力モードに設定されているので、坂道発進の場合でも、エンジン出力モードとして低出力モードが選択されている。そして、坂道発進の場合、低出力モードであっても、時間経過とともに徐々に車速が上昇していくので、加速度は正になる。このように、登坂走行状態と判断され、かつ加速度が正の場合は、低出力モードから高出力モードへ緩やかに切り替える。具体的には、図９に示すように、エンジンの出力トルクの変化割合、すなわちＴ／ｎを「Ｔ１」から「Ｔ２（＜Ｔ１）」までの加速度に応じた値とする。
【００６３】
図１１に、坂道発進における車速の変化を示している。図１１（ａ）に示す例は、エンジンの出力トルクの変化割合をＴ２にして、切替開始時刻Ｔｓから切替終了時刻Ｔｅまでの切替時間を、本実施形態のように比較的長くした場合である。この場合は、車速は徐々に上がっており、このため、オペレータが違和感を持つことはない。一方、図１１（ｂ）に示す例は、エンジンの出力トルクの変化割合をＴ１にして、図１１（ａ）に比較して切替時間を短くした場合である。この場合は、出力モードを高出力モードに切り替え始めた直後に短時間で車速が上がる。このため、オペレータが違和感を持つことになる。
【００６４】
以上のように、登坂走行と判断した場合は、加速度に応じて、低出力モードから高出力モードに切り替わる際の出力トルクの変化割合を変化させている。このため、平坦地走行から登坂走行に移行した際は、素早く低出力モードから高出力モードに切り替えられ、車速の落ち込みを少なくすることができる。また、坂道発進の場合は、緩やかに低出力モードから高出力モードに切り替えられるので、急に車速が上がってオペレータが違和感を持つのを抑えることができる。
【００６５】
次に、ステップＳ７では、登坂解除状態が成立したか否かを判断する。すなわち、アクセル開度が小さくなって条件１を満足しなくなった場合、あるいはブレーキ操作がなされて条件２を満足しなくなった場合は、ステップＳ７からステップＳ２に移行して、エンジン出力モードを高出力モードから低出力モードに切り替える。
【００６６】
［実施形態の作用効果］
(1)登坂走行状態を検出するとともに、その際の加速度に応じてエンジンの出力トルクの変化割合を制御することによって、エンジン出力モードの切替時間を制御しているので、走行局面に応じて適切な切替制御を実行することができる。
【００６７】
具体的には、平坦地走行から登坂走行に移行した場合は、エンジン出力モードが低出力モードから高出力モードに素早く切り替えられる。このため、登坂走行に移行した直後の車速の低下及び加速性の悪化を抑えることができる。また、坂道発進の場合は、低出力モードから高出力モードに緩やかに切り替えられる。このため、坂道発進の際に車両が急加速するのを避けることができ、オペレータの違和感を少なくすることができる。
【００６８】
(2)ホイールローダにおいて一般的に備えられているセンサを用いて登坂走行であることを検出している。このため、傾斜センサ等の特別のセンサが不要になる。また、誤検知を避けることができる。
【００６９】
(3)登坂走行でなくなったことを、スロットル開度がしきい値より小さくなったことで、又はブレーキ操作が行われたことで検出している。このため、制御のハンチングを避けることができる。
【００７０】
［他の実施形態］
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【００７１】
実施形態で挙げた数値は例示のための数値であって、これらの数値に限定されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上のようなホイールローダでは、エンジン出力モードが切り替えられる際に、局面に応じて適切な切替制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００７３】
１  ホイールローダ
３  作業機
４ａ  前輪
４ｂ  後輪
６  ブーム
７  バケット
１０  リフトシリンダ
１５  エンジン
１７  動力伝達機構
１９  制御部
２８  アクセルペダル
２９  アクセル開度センサ
３０  ブレーキペダル
３１  ブレーキ操作センサ
３２  出力軸回転数センサ
３３  リフトシリンダのボトム圧センサ
３４  前後進レバー
３５  前後進レバーの位置センサ
【国際調査報告】
2012086684.tif 000014
2012086684.tif 000015
2012086684.tif 000016
2012086684.tif 000017