(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される可変容量ポンプと前記可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両の制御装置であって、
オペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める車速設定部と、
設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、前記対応関係に基づいて前記車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値を求める低回転マッチング回転数設定部と、
エンジンが前記パーシャル回転数で回転しても車両の速度が前記車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に基づいて前記可変容量ポンプ及び可変容量モータのそれぞれの容量を制御するポンプ・モータ容量制御部と、
を備え、
前記ポンプ・モータ容量制御部は、
設定車速が前記低・中速度領域のうちの低い第１速度領域では、前記可変容量ポンプの容量が設定車速に比例して大きくなるように、かつ前記可変容量油圧モータの容量を一定に制御し、
設定車速が前記第１速度領域より高い第２速度領域において前記可変容量ポンプの容量が最大容量に到達した後は、前記可変容量ポンプの容量を最大容量に維持し、かつ前記可変容量油圧モータの容量が、設定車速が高くなるにつれて小さくなるように制御する、
ことを特徴とする静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項２】
エンジンにより駆動される可変容量ポンプと前記可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両の制御装置であって、
オペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める車速設定部と、
設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、前記対応関係に基づいて前記車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値を求める低回転マッチング回転数設定部と、
エンジンが前記パーシャル回転数で回転しても車両の速度が前記車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量モータの容量の対応関係が予め記憶されており、前記車速設定部で求めた設定車速により前記可変容量ポンプ及び可変容量モータのそれぞれの容量を制御するポンプ・モータ容量制御部と、
を備え、
前記ポンプ・モータ容量制御部は、
設定車速が前記低・中速度領域のうちの低い第１速度領域では、前記可変容量ポンプの容量が設定車速に比例して大きくなるように、かつ前記可変容量油圧モータの容量を一定に制御し、
設定車速が前記第１速度領域より高い第２速度領域において前記可変容量ポンプの容量が最大容量に到達した後は、前記可変容量ポンプの容量を最大容量に維持し、かつ前記可変容量油圧モータの容量が、設定車速が高くなるにつれて小さくなるように制御する、
ことを特徴とする静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項３】
エンジンにより駆動される可変容量ポンプと前記可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両の制御装置であって、
オペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める車速設定部と、
設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドルより回転数も低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、前記対応関係に基づいて前記車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値を求める低回転マッチング回転数設定部と、
エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が前記車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量モータの容量の対応関係が予め記憶されており、設定車速により前記可変容量ポンプ及び可変容量モータのそれぞれの容量を制御するポンプ・モータ容量制御部と、
エンジンが前記パーシャル回転数で回転したときに車両の速度が前記車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、前記車速設定部で求めた設定車速を前記低回転マッチング回転数設定部で求めたエンジン回転数上限値によって補正し、補正後の設定車速を前記ポンプ・モータ容量制御部に出力する、設定車速補正部と、
を備えることを特徴とする静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項４】
エンジンにより駆動される可変容量ポンプと前記可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両の制御装置であって、
オペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める車速設定部と、
設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、前記対応関係に基づいて前記車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値である低回転マッチング回転数を求める低回転マッチング回転数設定部と、
前記車速設定部で求めた設定車速と前記低回転マッチング回転数により、＜補正設定車速＝設定車速×（ハイアイドル回転数／低回転マッチング回転数）＞なる式に基づいて補正設定車速を求める設定車速補正部と、
エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が前記車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量モータの容量の対応関係が予め記憶されており、前記設定車速補正部で求めた補正後の設定車速により前記可変容量ポンプ及び可変容量モータのそれぞれの容量を制御するポンプ・モータ容量制御部と、
を備えることを特徴とする静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項５】
前記ポンプ・モータ容量制御部は、
設定車速が前記低・中速度領域のうちの低い第１速度領域では、前記可変容量ポンプの容量が設定車速に比例して大きくなるように、かつ前記可変容量油圧モータの容量を一定に制御し、
設定車速が前記第１速度領域より高い第２速度領域において前記可変容量ポンプの容量が最大容量に到達した後は、前記可変容量ポンプの容量を最大容量に維持し、かつ前記可変容量油圧モータの容量が、設定車速が高くなるにつれて小さくなるように制御する、
請求項３又は４に記載の静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項６】
前記低・中速度領域よりも高い速度領域である高速度領域は、前記可変容量ポンプ及び前記可変容量モータの制御によっては前記車速設定部で設定された設定車速に到達することができない領域とされ、
前記低回転マッチング回転数設定部は前記高速度領域にある場合においては、エンジン回転数が、設定車速に比例して前記パーシャル回転数からハイアイドル回転数まで上昇するように制御する、
請求項１から４のいずれかに記載の静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項７】
前記可変容量ポンプと前記可変容量油圧モータとを含む油圧回路の油圧を検出する油圧センサと、
エンジン回転数を取得するとともに取得した前記エンジン回転数から前記静油圧式変速機で使用可能な制限トルクを求める制限トルク設定部と、
検出された前記油圧回路の油圧及び前記制限トルク設定部で求めた制限トルクに基づいてトルク制御用のポンプ容量を設定するトルク制御用ポンプ容量設定部と、
前記ポンプ・モータ容量制御部で得られたポンプ容量と前記トルク制御用ポンプ容量設定部で得られたポンプ容量のうちの小さい方のポンプ容量を選択し、前記可変容量ポンプを制御するためのポンプ容量指令値として出力するポンプ容量選択部と、
前記油圧回路の油圧が予め設定された目標になるようにＰＩＤ制御を実行してモータ容量を求めるＰＩＤ制御部と、
前記ポンプ・モータ容量制御部で得られたモータ容量と前記ＰＩＤ制御部で得られたモータ容量のうちの大きい方のモータ容量を選択し、前記可変容量油圧モータを制御するためのモータ容量指令値として出力するモータ容量選択部と、
をさらに備えた請求項１から４のいずれかに記載の静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項８】
前記車両の進行方向を検出する前後進用レバーセンサと、
差圧演算部と、
をさら備え、
前記油圧センサは、前進時の前記油圧回路の圧力を検出する前側油圧センサと、後進時の前記油圧回路の圧力を検出する後側油圧センサと、を有し、
前記差圧演算部は、前記前後進用レバーセンサの検出結果に基づき、前進時には前記前側油圧センサの検出値から前記後側油圧センサの検出値を減じて前後差圧を求め、後進時には前記後側油圧センサの検出値から前記前側油圧センサの検出値を減じて前後差圧を求め、
前記トルク制御用ポンプ容量設定部及び前記ＰＩＤ制御部は、前記差圧演算部で求めた前後差圧に基づいて前記各容量を求めるものである、
請求項７に記載の静油圧式変速車両の制御装置。
【請求項９】
左右のステアリングのストロークを検出するステアリングレバーセンサをさらに備え、
前記車両は左側走行装置及び右側走行装置を有しており、
前記前側油圧センサは、前記右側走行装置に供給される油圧を検出する右前油圧センサと、前記左側走行装置に供給される油圧を検出する左前油圧センサと、を有し、
前記後側油圧センサは、前記右側走行装置に供給される油圧を検出する右後油圧センサと、前記左側走行装置に供給される油圧を検出する左後油圧センサと、を有し、
前記可変容量ポンプ及び前記可変容量油圧モータはそれぞれ、前記左側走行装置を駆動するためのポンプ及びモータと、前記右側走行装置を駆動するためのポンプ及びモータと、を有しており、
前記差圧演算部は、前記左前油圧センサの検出値と前記左後油圧センサの検出値とから左側前後差圧を求め、前記右前油圧センサの検出値と前記右後油圧センサの検出値とから右側前後差圧を求め、前記左側前後差圧及び前記右側前後差圧に前記ステアリングレバーセンサの検出結果による重み付けを行った上で平均した平均前後差圧を求め、
前記トルク制御用ポンプ容量設定部及び前記ＰＩＤ制御部は、前記差圧演算部で求めた前後差圧に基づいて前記各容量を求めるものである、
請求項８に記載の静油圧式変速車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静油圧式変速車両の制御装置、特に、ブルドーザに代表される、エンジンにより駆動される可変容量ポンプ及び可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータを備えるとともに、燃料調整レバー（またはダイヤル）によってエンジン回転数をハイアイドル回転数とそれ以下の任意の回転数に設定して運転できるように構成された静油圧式変速車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブルドーザ等の作業車両には、静油圧式変速機（以下、ＨＳＴとも記す）を備えている車両が多い。この静油圧式変速機は、エンジンで駆動される可変容量ポンプと、可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータと、を備えている。そして、可変容量ポンプ又は可変容量油圧モータの斜板角度を変化させて容量を制御することにより、静油圧式変速機が吸収できるトルクを変更したり、車両の車速を無段階で変速したりすることができる。
【０００３】
また、ブルドーザ等の作業車両においては、燃料調整レバー（またはダイヤル）によってエンジン回転数をハイアイドル回転数あるいはそれ以下の任意の回転数に設定して運転できるようになっている（例えば特許文献１参照）。例えば重負荷の作業を実行する場合は、ハイアイドル回転数が選択され、エンジンは定格最高回転数で回転させられる。一方で、軽負荷の作業や自走する場合は、燃料調整レバーを絞ってエンジン回転数を下げて運転することにより、作業中の騒音の低下、燃料消費量の低減等を図ることができる。
【０００４】
ところで、近年においては、ブルドーザ等の作業車両においても燃費の低減が求められている。
【０００５】
特許文献２は、本発明が対象とする静油圧式変速車両に関するものではないために単純に比較することは妥当でないが、建設車両における燃費低減を目的とした技術が開示されている。この特許文献２に示された技術は、トランスミッションの速度段が最高速度段であることが検出された場合は、エンジンの最大回転数を決定しているラインであるレギュレーションラインが、定格最大回転数よりも低い回転数のラインに変更される。これによって最高速度段が選択されている場合の燃料消費率を向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２３３４２０号公報
【特許文献２】特開昭６３−７０３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された作業車両(ブルドーザ)においては、燃料調整レバーを操作することによりエンジン回転数をハイアイドル回転数以下の低い回転数に設定して運転することができるようになっている。エンジン回転数をハイアイドル回転数以下の低い回転数で運転した場合には、ハイアイドル回転数のときと同程度の牽引力（走行駆動トルク）を維持したままで作業を行うことができ、作業中の騒音の低下、燃料消費量の低減等を図ることができる。一方で、最高車速はハイアイドル回転数で運転したときに比べ低下することとなる。
【０００８】
ところで、一般に、作業車両のエンジンのトルク特性カーブに燃料消費率をプロットすると、最も燃料消費率の少ない点はハイアイドル回転数付近ではなく、最大トルクを発生する点（最大トルク点）の近傍に表れる。また、排気ガス規制が強化されるのに伴い、最も燃料消費率の少ない点はより最大トルク点の方に近づく傾向が強い。したがって、燃料消費率の観点からも、エンジン回転数はハイアイドル回転数以下の低い回転数に設定して運転することが有効である。なお、燃料消費率は単位出力を単位時間発生するのに必要な燃料の質量であり、単位はg/(ps・h)で表される。
【０００９】
ところが、本願発明者らがブルドーザの一般的な使用状況調査したところ、エンジンをハイアイドル回転数に設定した状態で、しかも、走行負荷が低い状態で使用される頻度が高いことがわかった。さらに、最高車速付近で使われる頻度は非常に少ないことがわかった。すなわち、オペレータは、ハイアイドル回転数以下の低い回転数で運転した方が燃費面で有利であるにもかかわらず、ハイアイドル回転数で運転することが多いことがわかった。
【００１０】
これは、オペレータが、作業状況に応じて燃料調整レバーを頻繁に切り換えることを面倒と感じることや、前述の最高車速の低下を嫌うことに原因があると思われる。
【００１１】
本発明は上述の課題を解決するものであり、オペレータが燃料調整レバーを頻繁に切り換えなくても、従来と同等の最高車速を得ることができ、かつより低燃費を実現できる作業車両を得ることを目的とする。
【００１２】
なお、前述の特許文献２に記載された車両は本発明が対象とする静油圧式変速車両ではないために単純に比較することは妥当でない。しかしながら強いて比較するとすれば、特許文献２に記載された車両では、最高速度段が選択された場合はアクセルペダルを最大に踏込んでも最高速度は従来よりも低下してしまうことになり、上述と同様の問題があると言える。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、エンジンにより駆動される可変容量ポンプと可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両に用いられる装置であって、車速設定部と、低回転マッチング回転数設定部と、ポンプ・モータ容量制御部と、を備えている。車速設定部はオペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める。低回転マッチング回転数設定部は、設定車速が予め設定された低・中速度領域にある場合には、エンジン回転数をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に設定する。ポンプ・モータ容量制御部は、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に基づいて可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量を制御する。
【００１４】
そして、ポンプ・モータ容量制御部は、以下のような制御を実行する。すなわち、設定車速が低・中速度領域のうちの低い第１速度領域では、可変容量ポンプの容量が設定車速に比例して大きくなるように、かつ可変容量油圧モータの容量を一定に制御する。また、設定車速が第１速度領域より高い第２速度領域において可変容量ポンプの容量が最大容量に到達した後は、可変容量ポンプの容量を最大容量に維持し、かつ可変容量油圧モータの容量が、設定車速が高くなるにつれて小さくなるように制御する。
【００１５】
この装置では、オペレータがエンジン回転数をハイアイドル回転数に設定している場合であっても、設定車速が予め設定された低・中速度領域にある場合は、自動的にハイアイドル回転数よりも低い所定のパーシャル回転数に設定される。ただし、エンジン回転数をより低い回転数に設定した場合、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量を従来と同様に制御したのでは、オペレータが求める車速に到達しない。そこで、設定車速が低・中速度領域の場合では、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に基づいて可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量を制御する。
【００１６】
より詳しく説明すると、設定車速が比較的低い低速度領域にある場合には、可変容量ポンプの容量が従来に比較してより大きい容量になるように制御し、設定車速が中速度領域にある場合には、可変容量油圧モータの容量が従来に比較してより小さい容量になるように制御する。これにより、エンジン回転数が低いにもかかわらず、車速をオペレータが求める速度に到達させることができる。
【００１７】
ここでは、設定車速として高速度が要求されていない場合は、オペレータがハイアイドル回転数での運転を指示している場合でも、自動的に所定のパーシャル回転数での運転に制御されるので、燃料消費率を抑えて燃費の向上を図ることができる。しかも、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量を制御することにより変速比を変更するので、エンジン回転数を低くしても所望の車速に到達させることができる。
【００１８】
また、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量を制御することによって、静油圧式変速機の変速比を無段階で制御することができる。
【００１９】
第２発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、エンジンにより駆動される可変容量ポンプと可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両に用いられる装置であって、車速設定部と、低回転マッチング回転数設定部と、ポンプ・モータ容量制御部と、を備えている。車速設定部はオペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める。低回転マッチング回転数設定部は、設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、対応関係に基づいて車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値を求める。ポンプ・モータ容量制御部は、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量油圧モータの容量の対応関係が予め記憶されており、車速設定部で求めた設定車速により可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量を制御する。
【００２０】
そして、ポンプ・モータ容量制御部は、以下のような制御を実行する。すなわち、設定車速が低・中速度領域のうちの低い第１速度領域では、可変容量ポンプの容量が設定車速に比例して大きくなるように、かつ可変容量油圧モータの容量を一定に制御する。また、設定車速が第１速度領域より高い第２速度領域において可変容量ポンプの容量が最大容量に到達した後は、可変容量ポンプの容量を最大容量に維持し、かつ可変容量油圧モータの容量が、設定車速が高くなるにつれて小さくなるように制御する。
【００２１】
この装置では、前記同様に、オペレータがエンジン回転数をハイアイドル回転数に設定している場合であっても、設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合は、自動的にハイアイドル回転数よりも低いパーシャル回転数に設定される。より詳細には、エンジン回転数の上限がハイアイドル回転数よりも低く設定されたパーシャル回転数に制限されるように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶されており、この対応関係に基づいて車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値が求められる。そして、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に基づいて可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量が制御される。これにより、エンジン回転数が低いにもかかわらず、車速をオペレータが求める速度に到達させることができる。
【００２２】
また、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量を制御することによって、静油圧式変速機の変速比を無段階で制御することができる。
【００２３】
第３発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、エンジンにより駆動される可変容量ポンプと可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両に用いられる装置であって、車速設定部と、低回転マッチング回転数設定部と、ポンプ・モータ容量制御部と、設定車速補正部と、を備えている。車速設定部はオペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める。低回転マッチング回転数設定部は、設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、対応関係に基づいて車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値を求める。ポンプ・モータ容量制御部は、エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量油圧モータの容量の対応関係が予め記憶されており、設定車速により可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量を制御する。設定車速補正部は、エンジンがパーシャル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、車速設定部で求めた設定車速を低回転マッチング設定部で求めたエンジン回転数上限値によって補正し、補正後の設定車速をポンプ・モータ容量制御部に出力する。
【００２４】
この装置では、前記同様に、オペレータがエンジン回転数をハイアイドル回転数に設定している場合であっても、設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合は、自動的にハイアイドル回転数よりも低いパーシャル回転数に設定される。より詳細には、エンジン回転数の上限がハイアイドル回転数よりも低く設定されたパーシャル回転数に制限されるように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶されており、この対応関係に基づいて車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値が求められる。また、エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量の対応関係が予め記憶されている。そして、エンジンがパーシャル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、車速設定部で求められた設定車速が低回転マッチング設定部で求めたエンジン回転数上限値によって補正され、この補正後の設定車速によって各容量が制御される。
【００２５】
ここでは、前記同様に、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車速をオペレータが求める速度に到達させることができる。しかも、この制御処理に際して、設定車速の補正によって可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの各容量を制御している。このため、ポンプ・モータ容量制御部では、従来と同様に、エンジンがハイアイドル回転数で回転した状態での設定車速に対する各容量の対応関係が記憶されている。したがって、複数のマップを持たせる必要がないので、仮にパーシャル回転数を変更する必要がある場合でも容易に対応できる。
【００２６】
第４発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、エンジンにより駆動される可変容量ポンプと可変容量ポンプの圧油により回転する可変容量油圧モータとを含む静油圧式変速機を備える静油圧式変速車両に用いられる装置であって、車速設定部と、低回転マッチング回転数設定部と、設定車速補正部と、ポンプ・モータ容量制御部と、を備えている。車速設定部はオペレータにより指示された前後進指令及び速度段指令に基づき設定車速を求める。低回転マッチング回転数設定部は、設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数の上限をハイアイドル回転数よりも低く設定された所定のパーシャル回転数に制限するように設定車速に対するエンジン回転数の上限値の対応関係が記憶され、対応関係に基づいて車速設定部で求められた設定車速からエンジン回転数の上限値である低回転マッチング回転数を求める。設定車速補正部は、車速設定部で求めた設定車速と低回転マッチング回転数により、＜補正設定車速＝設定車速×（ハイアイドル回転数／低回転マッチング回転数）＞なる式に基づいて補正設定車速を求める。ポンプ・モータ容量制御部は、エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量油圧モータの容量の対応関係が予め記憶されており、設定車速補正部で求めた補正後の設定車速により可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータのそれぞれの容量を制御する。
【００２７】
この装置では、前記同様に、設定車速が予め定めた低・中速度領域にある場合は、自動的にハイアイドル回転数よりも低いパーシャル回転数に設定される。また、エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量の対応関係が予め記憶されており、＜補正設定車速＝設定車速×（ハイアイドル回転数／低回転マッチング回転数）＞なる式に基づいて求められた補正設定車速によって、各容量が制御される。
【００２８】
ここでは、第３発明と同様に、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車速をオペレータが求める速度に到達させることができ、しかも、複数のマップを持たせる必要がないので、仮にパーシャル回転数を変更する必要がある場合でも容易に対応できる。
【００２９】
第５発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、第３発明又は第４発明の装置において、ポンプ・モータ容量制御部は以下の制御を実行する。
【００３０】
設定車速が低・中速度領域のうちの低い第１速度領域では、可変容量ポンプの容量が設定車速に比例して大きくなるように、かつ可変容量油圧モータの容量を一定に制御する。また、設定車速が第１速度領域より高い第２速度領域において可変容量ポンプの容量が最大容量に到達した後は、可変容量ポンプの容量を最大容量に維持し、かつ可変容量油圧モータの容量が、設定車速が高くなるにつれて小さくなるように制御する。
【００３１】
この場合は、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量を制御することによって、静油圧式変速機の変速比を無段階で制御することができる。
【００３２】
第６発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、第１発明から第５発明のいずれかの装置において、低・中速度領域よりも高い速度領域である高速度領域は、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの制御によっては車速設定部で設定された設定車速に到達することができない領域とされ、低回転マッチング回転数設定部は、高速度領域においては、エンジン回転数が、設定車速に比例してパーシャル回転数からハイアイドル回転数まで上昇するように制御する。
【００３３】
この場合は、可変容量ポンプの容量及び可変容量油圧モータの容量の制御による車速制御の限界を超えた領域である高速度領域において、設定車速がさらに上昇する場合は、この上昇に伴ってエンジン回転数を上昇させる。このため、第１発明から第５発明のいずれかの制御を実行し、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量制御が限界を超えた場合でも、ハード構成を変更せずに、すなわち可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータを大型化することなく、車速を、オペレータの要求に基づく設定車速に到達させることができる。
【００３４】
ここで、高速度領域では、エンジンの回転数は設定車速に比例してハイアイドル回転数に近づくので、この高速度領域のみをとらえれば燃費はそれほど改善されないことになる。しかし、前述のように、特にブルドーザの一般的な使用状況として、最高車速で使用される頻度は非常に低い。したがって、使用状況全体で見ると、使用頻度の高い速度領域ではパーシャル回転数での運転となるので、燃費は改善されていることになる。
【００３５】
ところで、従来のブルドーザの静油圧式変速機の制御、すなわち可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの容量制御においては、エンジンのストールを防止するために、エンジン回転数に応じて制限車速を設定し、この制限車速に基づいて各容量を決定している。例えばエンジン回転数が減少すれば、可変容量モータの容量を大きくし、可変容量油圧モータの容量が最大容量になれば、可変容量ポンプの容量を小さくするような制御を実行している。言い換えると、従来のブルドーザの静油圧式変速機では、基本的に、エンジン回転数のみに基づいて可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの各容量を制限する制御を行っている。
【００３６】
以上のような従来の制御方式では、図１１に示すように、静油圧式変速機における負荷圧（可変容量ポンプと可変容量油圧モータを含む油圧回路の油圧）が変動すると、エンジン出力トルク特性と静油圧式変速機の制限トルク特性とがマッチングする回転数が大幅に変動することになる。なお、図１１は横軸がエンジン回転数、縦軸がトルクを示すグラフであり、線ＥＬはエンジン出力トルク特性、線ＨＬは負荷圧ごとの静油圧式変速機の吸収トルク特性である。また、Ｐ１は負荷圧が最も大きい状態を示し、Ｐ２、Ｐ３・・・と徐々に負荷圧が小さくなり、Ｐ８は負荷圧が最も小さい状態を示す。図１１の例においては、エンジン回転数をハイアイドル回転数である２２７０ｒｐｍに設定して運転している場合であっても、負荷圧が最大となったときには１６００ｒｐｍまで低下することとなる。すなわち、負荷圧によって６７０ｒｐｍ変動することとなる。
【００３７】
このような負荷圧の変動によるマッチング回転数の大幅な変動は、第１発明の制御装置を用いた制御を行う上で好ましいものではない。
【００３８】
そこで第７発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、負荷の変動によってマッチング回転数が大きく変動しないような制御を実行する。すなわち、この制御装置は、第１発明から第４発明のいずれかの装置において、油圧センサと、制限トルク設定部と、トルク制御用ポンプ容量設定部と、ポンプ容量選択部と、ＰＩＤ制御部と、モータ容量選択部と、をさらに備えている。油圧センサは可変容量ポンプと可変容量油圧モータとを含む油圧回路の油圧を検出する。制限トルク設定部は、エンジン回転数を取得するとともに、取得したエンジン回転数から静油圧式変速機で使用可能な制限トルクを求める。トルク制御用ポンプ容量設定部は、検出された油圧回路の油圧及び制限トルク設定部で求めた制限トルクに基づいて、トルク制御用のポンプ容量を設定する。ポンプ容量選択部は、ポンプ・モータ容量制御部で得られたポンプ容量とトルク制御用ポンプ容量設定部で得られたポンプ容量のうちの小さい方のポンプ容量を選択し、可変容量ポンプを制御するためのポンプ容量指令値として出力する。ＰＩＤ制御部は油圧回路の油圧が予め設定された目標値になるようにＰＩＤ制御を実行してモータ容量を求める。モータ容量選択部は、ポンプ・モータ容量制御部で得られたモータ容量とＰＩＤ制御部で得られたモータ容量のうちの大きい方のモータ容量を選択し、可変容量油圧モータを制御するためのモータ容量指令値として出力する。
【００３９】
この装置では、まず、燃費向上のための車速が設定され、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの各容量が制御される。一方で、負荷の増加により、マッチング回転数が低下してエンジン出力が不足することがないように、マッチング回転数を一定にするような可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの各容量が制御される。
【００４０】
以上のような第７発明に係る制御装置では、図１２に示すように、静油圧式変速機における負荷圧が変動しても、エンジン出力トルク特性と静油圧式変速の制限トルクとがマッチングする回転数を一定にすることができる。なお、図１２は横軸がエンジン回転数、縦軸がトルクを示すグラフであり、線ＥＬはエンジン出力トルク特性の一例、線Ｔは静油圧式変速機の吸収トルク特性の一例であり、ここでは吸収トルク特性は負荷圧によらず一定となる。図１２の例においては、エンジン回転数をハイアイドル回転数である２２７０ｒｐｍに設定して運転している場合であっても、第１発明によりパーシャル回転数である１９００ｒｐｍにエンジン回転数が自動的に制限される。このような状態において、負荷圧が最大となったときでも、図１２に示すような吸収トルク特性の場合は、エンジン回転数は１７９０ｒｐｍまでしか低下しない。すなわち、負荷圧による変動は１１０ｒｐｍに抑えられることとなる。
【００４１】
特にこの第７発明では、ＰＩＤ制御によりモータ容量を設定しているので、精度良くかつ確実に所望のモータ容量を設定することができる。
【００４２】
第８発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、第７発明の制御装置において、油圧センサは、前進時の油圧回路の圧力を検出する前側油圧センサと、後進時の油圧回路の圧力を検出する後側油圧センサと、を有している。また、この制御装置は、車両の進行方向を検出する前後進用レバーセンサと、差圧演算部と、をさらに備えている。差圧演算部は、前後進用レバーセンサの検出結果に基づき、前進時には前側油圧センサの検出値から後側油圧センサの検出値を減じて前後差圧を求め、後進時には後側油圧センサの検出値から前側油圧センサの検出値を減じて前後差圧を求めている。そして、トルク制御用ポンプ容量設定部及びＰＩＤ制御部は、差圧演算部で求めた前後差圧に基づいて各容量を求めるものである。
【００４３】
以上のような第８発明に係る制御装置は、モータの回転方向を変えることにより前進と後進との切り換えを行う静油圧式変速車両に第７発明を適用するのに好適である。
【００４４】
第９発明に係る静油圧式変速車両の制御装置は、第８発明の制御装置において、左右のステアリングのストロークを検出するステアリングレバーセンサをさらに備え、車両は左側走行装置及び右側走行装置を有している。前側油圧センサは、右側走行装置に供給される油圧を検出する右前油圧センサと、左側走行装置に供給される油圧を検出する左前油圧センサと、を有している。後側油圧センサは、右側走行装置に供給される油圧を検出する右後油圧センサと、左側走行装置に供給される油圧を検出する左後油圧センサと、を有している。可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータはそれぞれ、左側走行装置を駆動するためのポンプ及びモータと、右側走行装置を駆動するためのポンプ及びモータと、を有している。
【００４５】
そして、差圧演算部は、左前油圧センサの検出値と左後油圧センサの検出値とから左側前後差圧を求め、右前油圧センサの検出値と右後油圧センサの検出値とから右側前後差圧を求め、左側前後差圧および右側前後差圧にステアリングレバーセンサの検出結果による重み付けを行った上で平均した平均前後差圧を求める。また、トルク制御用ポンプ容量設定部及びＰＩＤ制御部は、差圧演算部で求めた前後差圧に基づいて各容量を求めるものである。
【発明の効果】
【００４６】
以上のような本発明では、静油圧式変速機を備えた車両において、特にハード構成を変更することなく、車速の低下等を招くことなく従来に比較して燃費を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態が採用されたブルドーザの外観斜視図。
【図２】前記ブルドーザの油圧及び制御回路を含むシステムを示す図。
【図３】前記ブルドーザの基本的構成例としてのコントローラの機能ブロック図。
【図４】車速／回転数設定部の機能ブロック図。
【図５】低回転マッチング処理のエンジン回転数、ポンプ容量、モータ容量を示す図。
【図６】車両の走行状態と油圧回路の差圧との関係を示す図。
【図７】制限車速設定部の機能ブロック図。
【図８】制限車速設定部の機能ブロック図。
【図９】ポンプ・モータ容量制御図の機能ブロック図。
【図１０】ステリング制御部の機能ブロック図。
【図１１】従来のブルドーザにおけるエンジン出力トルク特性とＨＳＴ制限トルク特性とを示す図。
【図１２】本発明の一実施形態が採用されたブルドーザのエンジン出力トルク特性とＨＳＴ制限トルク特性とを示す図。
【図１３】第１実施形態のコントローラの機能ブロック図。
【図１４】第１実施形態のポンプ・モータ容量制御部の機能ブロック図。
【図１５】第２実施形態によるコントローラの機能ブロック図。
【図１６】第２実施形態のストール防止制御部の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
本発明の一実施形態に係る制御装置は、静油圧式変速車両としての例えばブルドーザに搭載されている。以下では、静油圧式変速車両としてブルドーザを例にとって説明する。
【００４９】
［ブルドーザの全体構成］
ブルドーザ１は、図１に示すように、キャブ（運転室）２、左右の走行装置３，４、作業装置５、メインフレーム（図示せず）及びトラックフレーム６を備えている。
【００５０】
メインフレームは、ブルドーザ１の骨格を形成するベースとなる部材であって、前方に作業装置５、左右両側に走行装置３，４、上部にキャブ２が搭載されている。
【００５１】
トラックフレーム６はメインフレームの左側及び右側に取り付けられている。なお、図１においては左側のトラックフレームのみが表示されている。
【００５２】
左右の走行装置３，４は、それぞれ左側及び右側のトラックフレーム６に取り付けられており、板状の複数のシューが連結されて無端状に形成された履帯３ａ，４ａを有している。履帯３ａ，４ａは上下の複数の転輪に巻き掛けられており、この履帯３ａ，４ａを回転させることで不整地における走行を可能としている。
【００５３】
キャブ２はメインフレーム上における後方に配置されている。このキャブ２は、オペレータが座るためのシートや、各種操作のためのレバー、車速設定用のスイッチ、ペダル及び計器類等が内装されている。なお、各種操作のためのレバーにはステアリングレバーが含まれている。また、車速設定用のスイッチにはシフトアップ用のボタン及びシフトダウン用のボタンが含まれている。
【００５４】
作業装置５は、ブレード７及び１対の油圧シリンダ８を有しており、１対の油圧シリンダ８が伸縮することで、ブレード７を所望の方向へ傾けたり、移動させたりすることができる。
【００５５】
［油圧回路システム］
図２に、本車両の主に油圧回路を含むシステムの概略を示している。この図に示すように、エンジン２０の出力軸は、左右の可変容量ポンプ２１，２２の駆動軸に連結されている。左右の可変容量ポンプ２１，２２の斜板２１ａ，２２ａの傾転位置（傾転角）はそれぞれ、左右のポンプ斜板駆動部２３，２４によって駆動される。
【００５６】
一方、左右の走行装置３，４に含まれるスプロケット２５，２６は、左右の終減速機２７，２８を介してそれぞれ左右の可変容量油圧モータ３０，３１の駆動軸に連結されている。左右の可変容量油圧モータ３０，３１の斜板３０ａ，３１ａの傾転位置（傾転角）はそれぞれ、左右のモータ斜板駆動部３２，３３によって駆動される。
【００５７】
なお左右の可変容量油圧モータ３０，３１の駆動軸にはそれぞれ、各油圧モータ３０，３１の回転を停止させるための左右のブレーキ装置３４，３５が設けられている。
【００５８】
また、左可変容量油圧モータ３０の流入出ポート３０ｂ，３０ｃはそれぞれ、油路３８、油路３９を介して左側の可変容量ポンプ２１の吐出吸込ポート２１ｂ，２１ｃに接続されている。
【００５９】
同様に、右可変容量油圧モータ３１の流入出ポート３１ｂ，３１ｃはそれぞれ、油路４０、油路４１を介して右側の可変容量ポンプ２２の吐出吸込ポート２２ｂ，２２ｃに接続されている。
【００６０】
以上のシステム構成において、コントローラ５０には、各種のセンサからの信号が入力されており、このコントローラ５０から出力される制御信号によって、可変容量ポンプ２１，２２のポンプ斜板駆動部２３，２４及び可変容量油圧モータ３０，３１のモータ斜板駆動部３２，３３が駆動制御されるようになっている。
【００６１】
また、コントローラ５０は、各種のセンサからの信号に基づいてエンジン回転数指令信号をエンジンコントローラ５０ａに送信し、エンジンコントローラ５０ａはエンジン回転数指令信号に基づいてエンジン２０を制御する。
【００６２】
［制御ブロック（基本的構成）］
図３に、本車両の制御ブロックの基本的構成を示す。この図３では、コントローラ５０に接続された各種のセンサを示すとともに、コントローラ５０の機能をブロック化して示している。
【００６３】
＜センサ＞
コントローラ５０には、ステアリングレバーセンサ５１と、前後進用レバーセンサ５２と、シフトアップ／シフトダウンボタンセンサ５３と、図２に示した各油路の圧力を検出する油圧センサ５４と、が接続されている。また、コントローラ５０にはエンジン回転数を示す信号が入力されている。なお、エンジン回転数信号は、エンジンコントローラ５０ａからコントローラ５０に入力されても良いし、エンジン２０に設けた回転数センサから直接入力されても良い。ステアリングレバーセンサ５１は、オペレータによるステアリングレバーの左又は右への操作ストロークを検出するためのセンサである。前後進用レバーセンサ５２はオペレータが前進を指示したのか後進を指示したのかを検出するためのセンサである。シフトアップ／シフトダウンセンサ５３は、オペレータがシフトアップ又はシフトダウンのためのボタンを操作したことを検出するためのセンサであり、これによりオペレータが指示した変速段が検出される。油圧センサ５４は、図２に示すように、前進時に右側の走行装置４に供給される油圧を検出するセンサ５４ａと、前進時に左側の走行装置３に供給される油圧を検出するセンサ５４ｂと、後進時に右側の走行装置４に供給される油圧を検出するセンサ５４ｃと、後進時に左側の走行装置３に供給される油圧を検出するセンサ５４ｄと、を含んでいる。
【００６４】
＜コントローラ＞
コントローラ５０は、車速／回転数設定部６０と、差圧演算部６１と、ストール防止制御部６２と、車速選択部６３と、ポンプ・モータ容量制御部６４と、ポンプ制御部６５と、モータ制御部６６と、ステアリング制御部６７と、を備えている。
【００６５】
−車速／回転数設定部６０−
図４に車速／回転数設定部６０の詳細を示す。この車速／回転数設定部６０は、車速設定部７３と、低回転マッチング回転数設定部７２と、を有している。車速設定部７３は、速度段設定部７０及び速度段−車速対応部７１を含んでおり、指示された速度段に応じた車速を設定する部分である。また、低回転マッチング回転数設定部７２は、設定された車速が予め設定された低・中速度領域ではエンジン回転数を所定のパーシャル回転数に設定する部分である。
【００６６】
速度段設定部７０は、シフトアップ／シフトダウンボタンセンサ５３からの信号を受けて、速度段を設定する部分である。ここで、この車両においては、詳細な説明は省略するが、迅速な変速が可能なシフトモード（例えば３段階での変速が可能）と、きめ細かな変速が可能なシフトモード（例えば１９段階の変速が可能）と、が設定されている。そこで、ここでは、シフトモードに応じて、またオペレータのシフトボタンの設定に応じて、速度段が設定される。
【００６７】
速度段−車速対応部７１は各速度段と設定車速との対応関係を示すテーブルが格納されている部分である。したがって、ここでは、速度段設定部７０で設定された速度段に基づいて対応する車速（設定された速度段での最高車速）を求めることができる。なお、速度段−車速対応部７１には、前進時のテーブルと後進時のテーブルとがそれぞれ別に設けられている。
【００６８】
低回転マッチング回転数設定部７２は、速度段−車速対応部７１で設定された車速が予め設定された低・中速度領域では、エンジン回転の上限値をハイアイドル回転数より低い、低マッチング回転数に設定する部分である。具体的には、一例である図５の特性Ｅｔで示すように、オペレータの設定車速が０〜７．８ｋｍ／ｈまでは、オペレータが燃料調整レバー（または燃料調整ダイヤル）によりハイアイドル回転数（２２７０ｒｐｍ：フルモード運転）を設定しても、それより低い回転数（１９００ｒｐｍ：パーシャル回転数）でエンジンを回転させるようにエンジン制御信号が出力される。一方で、設定車速が７．８ｋｍ／ｈ以上の高速度領域では、設定車速に比例してエンジン回転数をハイアイドル回転数まで上昇させるようにエンジン制御信号が出力される。
【００６９】
なお、図５では、低回転マッチング回転数設定部７２におけるテーブルと、後述するポンプ・モータ容量制御部６４におけるテーブルとを重ねて示している。
【００７０】
−差圧演算部６１−
差圧演算部６１では、まず、前後進用レバーセンサ５２および各油圧センサ５４ａ〜５４ｄからの検出結果により、図６に示すロジックに従い以下のように差圧を求める。
【００７１】
(a)  前後進用レバーが前進又は中立の場合：
(a-1)  左前後差圧（ΔＰＬ）＝左前圧力（Ｐ54ｂ）−左後圧力（Ｐ54ｄ）
(a-2)  右前後差圧（ΔＰＲ）＝右前圧力（Ｐ54ａ）−右後圧力（Ｐ54ｃ）
(b)  前後進用レバーが後進の場合：
(b-1)  左前後差圧（ΔＰＬ）＝左後圧力（Ｐ54ｄ）−左前圧力（Ｐ54ｂ）
(b-1)  右前後差圧（ΔＰＲ）＝右後圧力（Ｐ54ｃ）−左前圧力（Ｐ54ａ）
ここで、前記の「左前後差圧」、「右前後差圧」等における「左」とは左側走行装置３を駆動する油圧回路を、「右」とは右側走行装置４を駆動する油圧回路を示している。また、「前」とは油圧回路において前進時に油圧が供給される側を、「後」とは油圧回路において後進時に油圧が供給される側を示している。
【００７２】
差圧演算部６１は、さらに、上記により左前後差圧（ΔＰＬ）、右前後差圧（ΔＰＲ）、及びステアリングレバーセンサ５１からの検出結果を用いて、次式により制限車速設定用差圧（ΔＰ）を求める。
【００７３】
ΔＰ＝（ΔＰＬ×ＳＴＬ+ΔＰＲ×ＳＴＲ）/２        （式１）
すなわち、差圧演算部６１は、左前油圧センサ５４ｂと左後油圧センサ５４ｄの差圧である左前後差圧（ΔＰＬ）及び右前油圧センサ５４ａと右後油圧センサ５４ｃの差圧である右前後差圧（ΔＰＲ）のそれぞれに、ステアリングレバーセンサ５１の検出結果による重み付けを行った上で、２つの前後差圧の平均を求め、これを制限車速設定用差圧（ΔＰ）としている。
【００７４】
なお、ＳＴＬはステアリングレバーを左側に倒したときの指令値であり、最大まで倒したときに−１００％となり、中立位置では１００％となる。また、ＳＴＲはステアリングレバーを右側に倒したときの指令値であり、最大まで倒したときに−１００％となり、中立位置では１００％となる。
【００７５】
ここで、ステアリングレバーは、オペレータから見て中立位置を中心に左右両方向に傾動自在に構成されている。そして、中立位置は、作業車両１の「直進走行」に対応しており、左側への傾動は作業車両１の「左旋回」に対応し、右側への傾動は作業車両１の「右旋回」に対応している。
【００７６】
ステアリングレバーが中立位置（操作ストロークは０％）に位置しているときには、左履帯３ａの左ステアリング指令は１００％であり、右履帯４ａの右ステアリング指令も１００％である。そして、操作レバーの右方向の操作ストロークが増加するのに応じて、右履帯４ａの右ステアリング指令が小さくなる。また操作レバーの左方向の操作ストロークが増加するのに応じて、左履帯３ａの左ステアリング指令が小さくなる。左右のステアリングレバーセンサ５１で検出された操作ストロークを示す検出電気信号は、ステアリング制御部６７に入力され、以下の制御が行われる。
【００７７】
まず、右旋回について説明する。
【００７８】
レバーの右方向の操作ストロークが増加するのに応じて、右ステアリング指令ＳＴＲは１００％から−１００％(右フルストローク)まで減少する。そのときの左ステアリング指令ＳＴＬは１００％のままである。
【００７９】
右ステアリング指令ＳＴＲが１００％から０％の場合は、右履帯４ａと左履帯３ａは同方向に回転して、左ステアリング指令ＳＴＬ１００％との割合に応じた旋回が行われる。例えば、右ステアリング指令ＳＴＲ８０％と右ステアリング指令ＳＴＲ３０％とでは、右ステアリング指令ＳＴＲ８０％の方が、旋回半径は大きくなる。
【００８０】
また、右ステアリング指令ＳＴＲが０％の場合は、右履帯４ａの回転は止まり、左履帯３ａのみが１００％で回転する右信地旋回を行う。
【００８１】
一方、右ステアリング指令ＳＴＲが−１００％（右フルストローク)の場合は、右履帯４ａの回転が左履帯３ａと同回転数で反対方向に回転をする超信地旋回を行う。
【００８２】
そして、左旋回についても同様である。すなわち、レバーの左方向の操作ストロークが増加するのに応じて、左ステアリング指令ＳＴＬは１００％から−１００％（左フルストローク)まで減少する。そのときの右ステアリング指令ＳＴRは１００％のままである。
【００８３】
また、左ステアリング指令ＳＴＬが１００％から０％の場合は、左履帯３ａと右履帯４ａは同方向に回転して、右ステアリング指令ＳＴＲ１００％との割合に応じた旋回が行われる。例えば、左ステアリング指令ＳＴＬ８０％と左ステアリング指令ＳＴＬ３０％では左ステアリング指令ＳＴＬ８０％の方が、旋回半径は大きくなる。
【００８４】
また、左ステアリング指令ＳＴＬが０％の場合は、左履帯３ａの回転は止まり、右履帯４ａのみが１００％で回転する左信地旋回を行う。
【００８５】
一方、左ステアリング指令ＳＴＬが−１００％（左フルストローク)の場合は、左履帯３ａの回転が右履帯４ａと同回転数で反対方向に回転をする超信地旋回を行う。
なお、ステアリング指令ＳＴＲ，ＳＴＬは後述するポンプ制御部６５に出力されポンプ容量比に変換される。
【００８６】
−ストール防止制御部６２−
図７にストール防止制御部６２の詳細を示している。この図に示すように、ストール防止制御部６２は、エンジン回転数から制限トルクを得るための制限トルク設定部７５と、制限車速設定部７６とを有している。
【００８７】
ここで、図７の制限車速設定部７６には、図８に示すような、制限トルクＴｐと制限車速設定用差圧ΔＰとから制限車速を求めるための関係が記憶されている。より具体的には、制限車速設定用差圧ΔＰが一定であっても、制限トルクＴｐが大きいほど制限車速が高く、制限トルクＴｐが小さいほど制限車速が低くなるような関係が記憶されている。この特性を示す図において、制限車速が比較的低い領域はポンプ領域であり、制限トルクが比較的高い領域はモータ領域である。
【００８８】
ここで、ポンプ領域とは、モータ容量を最大としたままポンプ容量を変化させて車速を変化させる領域であり（図５参照：詳細は後述）、この領域では制限トルク（すなわち、静油圧式変速機の吸収トルク）を一定に保つようにポンプ容量の制御が行われる。すなわち、ポンプ容量を制御することにより制限トルクを制御できる範囲がポンプ領域である。
【００８９】
モータ領域とは、ポンプ容量を最大としたままモータ容量を変化させて車速を変化させる領域であり（図５参照：詳細は後述）、この領域では制限トルクを一定にしようと制御すると、図の一点鎖線Ｐｃで示すように制御する必要がある。しかし、このような制御を行うと、制限車速設定用差圧ΔＰが少しでも変動すると、モータ領域において制限車速が最低と最高の間を行き来することになる。すなわち、ハンチング現象を起こすことになる。
【００９０】
そこでモータ領域においては、圧力を一定にするのではなく、制限車速が高くなるのに応じて圧力が低くなるように傾斜をつけ（特性Ｔｐ’）、可変容量油圧モータの容量制御においてハンチング現象が生じるのを防止している。
【００９１】
−車速選択部６３−
車速選択部６３は、車速／回転数設定部６０で得られた設定車速とストール防止制御部６２（制限車速設定部７６）で得られた制限車速とを比較し、低い方の車速を「指令車速」として選択するものである。
【００９２】
−ポンプ・モータ容量制御部６４−
図９にポンプ・モータ容量制御部６４の詳細を示している。ポンプ・モータ容量制御部６４は、ポンプ容量設定部７８と、モータ容量設定部７９と、を有している。ポンプ容量設定部７８及びモータ容量設定部７９は、それぞれ車速選択部６３で選択された指令車速に対応する可変容量ポンプの容量（以下、単にポンプ容量と記す）の値、可変容量油圧モータの容量（以下、単にモータ容量と記す）の値のテーブルを有している。そして、それぞれの設定部７８，７９では、車速選択部６３で選択された車速に応じてポンプ容量、モータ容量が設定される。具体的には、ポンプ容量設定部７８では、ポンプ容量が最大になるまでは、すなわち指令車速が例えば３．５ｋｍ／ｈまでは、指令車速に比例してポンプ容量も大きくし、ポンプ容量が最大容量に到達した後は一定の容量に維持する。また、モータ容量設定部７９では、ポンプ容量が最大になるまでは、すなわち指令車速が例えば３．５ｋｍ／ｈになるまでは、モータ容量を一定の容量に維持し、ポンプ容量が最大容量に到達した後は指令車速が高くなるにつれてモータ容量を徐々に小さくしていく。可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータについて以上のような制御が行われるように、容量制御信号が出力される。
【００９３】
ここで、この例においては、指令車速に対応するポンプ容量設定部７８におけるポンプ容量のテーブル、及び指令車速に対応するモータ容量設定部７９におけるモータ容量のテーブルは、エンジンがパーシャル回転数で回転しても車両の速度が車速設定部７３で設定された車速に到達可能となるように設定されている。
【００９４】
前述のように、図５では、低回転マッチング回転数設定部７２におけるテーブルと、後述するポンプ・モータ容量制御部６４におけるテーブルとを重ねて示している。図５において、ポンプ容量Ｐｑおよびモータ容量Ｍｑは、低・中速度領域ではエンジンがパーシャル回転数（１９００ｒｐｍ）で回転する場合に、設定車速が得られるように設定されている。低・中速度領域のうち設定車速が比較的低い領域ではモータ容量を最大としたままポンプ容量を変化させることにより車速を変化させるポンプ領域である。また、低・中速度領域のうち設定車速が比較的高い領域ではポンプ容量を最大としたままモータ容量を変化させることにより車速を変化させるモータ領域である。図５におけるポンプ領域とモータ領域は、それぞれ、図８におけるポンプ領域とモータ領域に対応する。
【００９５】
高速度領域は、可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータの制御によっては設定車速に到達することができない領域である。このため、高速度領域では、前述のように、設定車速に比例してエンジン回転数をハイアイドル回転数まで上昇させており、エンジン回転数の制御により車速を変化させている。
【００９６】
−ポンプ制御部６５−
ポンプ制御部６５は、ポンプ・モータ容量制御部６４から出力されたポンプ容量に左右のステアリングレバー及び前後進用レバーからの指令を加味し、容量指令を電流指令に変換して、左右のポンプ斜板駆動部２３，２４に制御信号として出力するものである。
【００９７】
−モータ制御部６６−
モータ制御部６６は、ポンプ・モータ容量制御部６４から出力されたモータ容量の指令を電流指令に変換して、左右のモータ斜板駆動部３２，３３に制御信号として出力するものである。
【００９８】
−ステアリング制御部−
図１０にステアリング制御部６７の詳細を示している。このステアリング制御部６７は、ステアリングレバーセンサ５１によって検出されたレバーストロークを左右のステアリング指令に変換するための部分であって、図１０に示すようなレバーストロークと指令値との対応関係を示す変換テーブル８２を有している。なお、この図１０ではステアリングレバーのストロークと右ステアリング指令との関係を示しているが、ステアリングレバーのストロークと左ステアリング指令との関係は、テーブル（マップ）が左右対称で異なっているだけで、変換のための基本的構成は同様である。
【００９９】
［制御処理］
次に、コントローラ５０の制御処理について、図３から図７を用いて説明する。
【０１００】
＜低回転マッチング処理＞
まず、コントローラ５０が実行する低回転マッチング処理について説明する。この低回転マッチング処理は、ブルドーザの現状の使用状態を考慮し、指令車速が低・中速度領域にある場合にはエンジン回転数を自動的にパーシャル回転数に設定して運転する処理である。なお、実際の制御処理では、制限トルクも考慮されてポンプ及びモータの容量が制御されるが、ここでは、説明の容易化のために、まず、低回転マッチングのみを考慮した制御について説明する。
【０１０１】
低回転マッチング処理は、主に車速／回転数設定部６０及びポンプ・モータ容量制御部６４によって実行される。具体的には、オペレータによってシフトアップ又はシフトダウンの指示が速度段設定部７０に入力されると、速度段設定部７０では、この指示に応じて速度段が設定される。そして、この設定された速度段に対応する設定車速が速度段−車速対応部７１にしたがって設定される。なお、設定車速は、前進時には前進用のテーブルを用いて設定され、後進時には後進用のテーブルを用いて設定される。
【０１０２】
速度段−車速対応部７１によって車速が設定されると、この設定車速に基づいて、低回転マッチング回転数設定部７２によって回転数が設定される。低回転マッチング回転数設定部７２には、前述のように、図５に示すようなテーブル（特性Ｅｔ）が用意されている。したがって、設定車速が予め設定された低・中速度領域では、エンジン回転数が、パーシャル回転数である１９００ｒｐｍに設定される。ここでは、オペレータがエンジン回転数をハイアイドル回転数に設定していたとしても、自動的にパーシャル回転数に設定されることになる。
【０１０３】
前述のように、ポンプ容量Ｐｑ及びモータ容量Ｍｑは、低・中速度領域ではエンジンがパーシャル回転数（１９００ｒｐｍ）で回転する場合に、設定車速が得られるように設定されている。また、高速度領域はエンジン回転数の制御により設定車速を得るようにしている。
【０１０４】
このように、オペレータがハイアイドル回転数に設定している場合であっても、設定車速が低・中速度領域にある場合には自動的にエンジン回転数がパーシャル回転数に制限されるので、低燃費を実現することができる。また、設定車速が高速度領域にある場合にはエンジン回転数の制御により必要な車速が得られるため、最高車速が従来と比べて低下することも無い。すなわち、オペレータがハイアイドル回転数で運転していても、従来よりも低燃費を実現できる上、従来と同等の最高車速を得ることができる。
【０１０５】
＜トルク制御処理＞
前述のように、従来のブルドーザのポンプ及びモータの容量制御においては、負荷圧が変動すると、エンジン出力トルク特性と静油圧式変速機の制限トルク特性とがマッチングする回転数が大幅に変動することになり、低回転マッチング処理を行う上で好ましいものではない。
【０１０６】
そこで、この例においては、前述のストール防止制御部６２の部分で説明するように、トルク制御を行い、エンジン回転数から制限トルクを設定するようにしている。トルク制御を実行することにより、図１２に示すように、制限トルク特性Ｔは１本の特性で表され、低回転マッチング処理を実行した場合でも、マッチング回転数の変化幅は、例えば１１０ｒｐｍ程度に抑えることができる。
【０１０７】
このトルク制御を実行するにあたっては、まず、差圧演算部６１により左前後差圧と右前後差圧とが求められる。詳しくは、前述の差圧演算部６１の説明で記載したとおりである。
【０１０８】
差圧演算部６１で求められた差圧とエンジン回転数とにより、ストール防止制御部６２において制限車速が設定される。詳しくは、前述のストール防止制御部６２の説明で記載したとおりである。
【０１０９】
制限車速が設定されると、この制限車速と前述の車速／回転数設定部６０で設定された設定車速とを車速選択部６３で比較し、低い方の車速が選択される。
【０１１０】
次に、車速選択部６３で選択された車速に基づき、ポンプ・モータ容量制御部６４においてポンプ容量及びモータ容量が設定される。すなわち、車速選択部６３で設定された車速に応じて、ポンプ容量はポンプ容量設定部７８にしたがって、またモータ容量はモータ容量設定部７９にしたがって、それぞれの容量が設定される。
【０１１１】
以上のようにして設定されたポンプ容量は、ポンプ制御部６５において、ステアリングレバーセンサ５１及び前後進用レバーセンサ５２からの指令が加味されて、電流指令に変換され、左右の可変容量ポンプ２１，２２のポンプ斜板駆動部２３，２４に制御信号として出力される。また、モータ容量については、モータ制御部６６において電流指令に変換され、左右の可変容量油圧モータ３０，３１のモータ斜板駆動部３２，３３に制御信号として出力される。
【０１１２】
したがって、ハイアイドル回転数で運転している場合であっても、指令車速（すなわち設定車速または制限車速）が低・中速度領域にある場合には自動的にエンジン回転数はパーシャル回転数に制限され、低燃費を実現することができる。また、設定車速が高速度領域にある場合にはエンジン回転数の制御により必要な車速が得られるため、最高車速が従来と比べて低下することも無い。すなわち、オペレータがハイアイドル回転数で運転していても、従来よりも低燃費を実現できる上、従来と同等の最高車速も得ることができる。
【０１１３】
［本例の特徴］
(1)  低速回転マッチング処理によって、指令車速が予め設定された低・中速度領域の場合は、オペレータによってハイアイドル回転数での運転が指示されている場合でも、自動的に所定のパーシャル回転数で運転される。したがって、オペレータにとって面倒な運転モードの切換等の操作をすることなく、燃費の軽減、騒音の低下を図ることができる。
【０１１４】
しかも、ポンプ容量及びモータ容量は、低・中速度領域ではエンジンがパーシャル回転数で回転する場合に設定車速が得られるように設定されているので、エンジン回転数が低いにもかかわらず、オペレータが求める車速に到達させることができる。
【０１１５】
(2)  低速回転マッチング処理を実行する際に、指令車速が高速になり、ポンプ容量及びモータ容量において制御の限界に到達した場合は、エンジン回転数はハイアイドル回転数まで上昇するように制御される。このため、ハード構成を変更せずに、すなわち可変容量ポンプ及び可変容量油圧モータを大型化することなく、オペレータが要求する車速に到達することができる。
【０１１６】
なお、高速度領域では低・中速度領域に比べて燃費低減効果は小さくなるが、特にブルドーザの一般的な使用状況としては、最高車速で使用される頻度は非常に低い。そして、使用頻度の高い速度領域ではパーシャル回転数で運転されることになるので、使用状況全体としては、燃費は改善される。
【０１１７】
(3)  この例では、負荷の変動によってマッチング回転数が大きく変動しないようなトルク制御を実行している。具体的には、マッチング回転数が一定になるようにポンプ容量及びモータ容量が設定される。このため、前述のような低回転マッチング処理を実行するのに好適である。
【０１１８】
(4)  エンジン回転数に応じて制限トルクを設定し、マッチング回転数の変動幅がほぼ一定になるように各容量を制御しているので、負荷が変動してもエンジン出力が低下するのを避けることができる。
【０１１９】
(5)  トルク制御において、ポンプ容量が最大容量に到達した後において、すなわちモータ容量を制御するモータ領域において圧力に対して制限車速を一定にしていないので、モータ容量の制御においてハンチング現象が生じるのを防止することができる。
【０１２０】
［制御ブロック（第１実施形態）］
図１３に本発明の第１実施形態に係る本車両のコントローラ５０’の制御ブロック図を示す。なお、ここでは、前記の基本的構成例と異なる点について記載し、基本的構成例と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２１】
この第１実施形態では、車速／回転数設定部６０と車速選択部６３との間に設定車速補正部６８を設けている。また、ポンプ・モータ容量制御部６４’において、指令車速に対応するポンプ容量の値、モータ容量の値のテーブルが基本的構成例におけるテーブルと異なる。テーブルが異なる点を除いては、基本的構成例におけるポンプ・モータ容量制御部６４と変わるところは無い。本実施形態においては、低回転マッチング処理は、主に車速／回転数設定部６０及び設定車速補正部６８によって実行される。
【０１２２】
設定車速補正部６８は、エンジンがパーシャル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部７３で設定された車速に到達可能となるように、設定車速をハイアイドル回転数によって補正し、補正後の設定車速をポンプ・モータ容量制御部６４’に出力する。より具体的には、設定車速補正部６８は、車速設定部７３で求めた設定車速と低回転マッチング回転数により、次式に基づいて補正設定車速を求める。
【０１２３】
補正設定車速＝設定車速×（ハイアイドル回転数／低回転マッチング回転数）
（式２）
車速選択部６３は、設定車速補正部６８で求めた補正設定車速とストール防止制御部６２（制限車速設定部７６）で得られた制限車速とを比較し、低い方の車速を「指令車速」として選択する。
【０１２４】
ポンプ・モータ容量制御部６４’は、図１４に示すように、ポンプ容量設定部７８’とモータ容量設定部７９’とを有している。ポンプ容量設定部７８’とモータ容量設定部７９’に記憶される指令車速に対応するポンプ容量の値のテーブルには、エンジンがハイアイドル回転数で回転したときに車両の速度が車速設定部７３で設定された車速に到達可能となるように、設定車速に対する可変容量ポンプの容量の対応関係及び設定車速に対する可変容量油圧モータの容量の対応関係が予め記憶されている。すなわち、この第１実施形態におけるポンプ・モータ容量制御部６４’は、従来のブルドーザにおけるポンプ・モータ容量制御部と何ら変わるところは無い。
【０１２５】
［本実施形態の特徴］
本実施形態によれば、従来のポンプ・モータ容量制御部に変更を加えることなく、基本的構成例と同様の効果を得ることができる。
【０１２６】
しかも、複数のマップを持たせる必要がないので、仮にパーシャル回転数を変更する必要がある場合でも容易に対応できる。
【０１２７】
［制御ブロック（第２実施形態）］
図１５に本発明の第２実施形態に係る本車両のコントローラ５０’’の制御ブロック図を示す。なお、ここでは、基本的構成例及び第１実施形態と異なる点について記載し、基本的構成例及び第１実施形態と同一の部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【０１２８】
この第２実施形態では、第１実施形態と同様に、車速／回転数設定部６０と車速選択部６３との間に設定車速補正部６８が設けられ、ポンプ・モータ容量制御部６４’においても同様のテーブルを有している。そして、本実施形態が基本的構成例及び第１実施形態と異なる部分は、主に、モータ容量をＰＩＤ制御によって求めている点である。
【０１２９】
具体的には、コントローラ５０’’は、前記実施形態と異なる構成として、ストール防止制御部６２’と、モータ容量制御部（ＰＩＤ制御）６９と、ポンプ容量選択部９０と、モータ容量選択部９１と、を有している。
【０１３０】
ストール防止制御部６２’は、図１６に示すように、エンジン回転数から制限トルクを得るための制限トルク設定部７５と、トルク制御用ポンプ容量設定部７６’と、を有している。制限トルク設定部７５は、前記実施形態と同様の構成及び機能を有し、エンジン回転数に応じて、ＨＳＴで使用可能な最大のトルクである制限トルクを設定するものである。また、トルク制御用ポンプ容量設定部７６’には、図１６に示すような、制限トルクＴｐとポンプ容量設定用差圧ΔＰとからポンプ容量を求めるための関係が記憶されている。より具体的には、差圧ΔＰが一定であっても、制限トルクＴｐが大きいほどポンプ容量が大きく、制限トルクＴｐが小さいほどポンプ容量が小さくなるような関係が記憶されている。この第２実施形態におけるストール防止制御部６２’では、差圧とエンジン回転数（制限トルク）とからポンプ容量のみが設定されて出力される。
【０１３１】
一方、モータ容量は、モータ容量制御部６９によって求められる。すなわち、モータ容量制御部６９には予め固定された目標圧力が設定されており、このモータ容量制御部６９においてＰＩＤ制御によるフィードバック制御を実行することにより、差圧演算部６１で得られる差圧が目標圧力になるようなモータ容量が設定される。
【０１３２】
ポンプ容量選択部９０は、ポンプ・モータ容量制御部６４’のポンプ容量設定部７８’で設定されたポンプ容量と、ストール防止制御部６２’のトルク制御用ポンプ容量設定部７６’で設定されたポンプ容量とを比較し、小さい方のポンプ容量を選択して出力する。
【０１３３】
また、モータ容量選択部９１は、ポンプ・モータ容量制御部６４’のモータ容量設定部７９’で設定されたモータ容量と、モータ容量制御部６９で設定されたモータ容量と、を比較し、大きい方のモータ容量を選択して出力する。
【０１３４】
次にこの第２実施形態の動作について説明する。
【０１３５】
低回転マッチング処理については基本的構成例で説明した処理と同様であり、また設定車速を前述の式（２）によって補正し、補正設定車速を求める処理は、第１実施形態で説明した処理と同様である。
【０１３６】
以上のようにして求められた補正設定車速から、ポンプ容量設定部７８’のテーブルによってポンプ容量が求められる。一方で、ストール防止制御部６２’のトルク制御用ポンプ容量設定部７６’によって、制限トルクＴｐとポンプ容量設定用差圧ΔＰとからポンプ容量が求められる。
【０１３７】
以上のようにして求められた２つのポンプ容量のうち、小さい方のポンプ容量がポンプ容量選択部９０で選択され、選択されたポンプ容量がポンプ制御部６５に与えられる。以後の処理は前記実施形態と同様である。
【０１３８】
また、補正設定車速から、モータ容量設定部７９’のテーブルによってモータ容量が求められる。一方で、モータ容量制御部６９により、差圧ΔPが目標圧力になるようなモータ容量が求められる。
【０１３９】
そして、以上のようにして求められた２つのモータ容量のうち、大きい方のモータ容量がモータ容量選択部９１で選択され、選択されたモータ容量がモータ制御部６６に与えられる。以後の処理は前記実施形態と同様である。
【０１４０】
［本実施形態の特徴］
本実施形態によれば、従来のポンプ・モータ容量制御部に変更を加えることなく、基本的構成例と同様の効果を得ることができる。
【０１４１】
また、作業時のパワー不足を避けるためのモータ容量の設定において、ＰＩＤ制御によりモータ容量を設定しているので、精度良くかつ確実に所望のモータ容量を設定することができる。
【０１４２】
さらに、モータ容量をＰＩＤ制御によって決定しているので、基本的構成例や第１実施形態に比べてより確実にモータ容量のハンチングを防止することができる。
【０１４３】
［他の実施形態］
(a)  制限車速設定部７６において、モータ容量を制御する領域では、制限車速に対する圧力の特性を右下がりにしたが、圧力を一定にしても良い。この場合は、図１０に示したマッチング回転の変化の幅をほぼなくすことができる。
【０１４４】
(b)  前記実施形態で示したパーシャル回転数やハイアイドル回転数、および、設定車速や指令車速は単なる例示であり、これらの数値に限定されるものではない。
【０１４５】
(c)  第２実施形態において、設定車速を補正してポンプ容量等を設定するようにしたが、設定車速を補正することなく、基本的構成例と同様のテーブルを有するポンプ・モータ容量制御部６４を用いて各容量を設定するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
以上のような本発明では、静油圧式変速機を備えた車両において、ハード構成を変更せずに、車速の低下等を招くことなく従来に比較して燃費が向上する。
【符号の説明】
【０１４７】
１  ブルドーザ
４，５  走行装置
２１，２２  可変容量ポンプ
２３，２４  ポンプ斜板駆動部
３０，３１  可変容量油圧モータ
３２，３３  モータ斜板駆動部
５０，５０’，５０’’  コントローラ
５１  ステアリングレバーセンサ
５２  前後進用レバーセンサ
５３  シフトアップ／シフトダウンボタンセンサ
５４  油圧センサ
６０  車速／回転数設定部
６１  差圧演算部
６２，６２’  ストール防止制御部
６３  車速選択部
６４，６４’  ポンプ・モータ容量制御部
６５  ポンプ制御部
６６  モータ制御部
６８  設定車速補正部
７０  速度段設定部
７１  速度段−車速対応部
７２  低回転マッチング回転数設定部
７３  車速設定部
７５  制限トルク設定部
７６  制限車速設定部
７８，７８’  ポンプ容量設定部
７９，７９’  モータ容量設定部
９０  ポンプ容量選択部
９１  モータ容量選択部
【図１】
0005555782.tif 000002
【図２】
0005555782.tif 000003
【図３】
0005555782.tif 000004
【図４】
0005555782.tif 000005
【図５】
0005555782.tif 000006
【図６】
0005555782.tif 000007
【図７】
0005555782.tif 000008
【図８】
0005555782.tif 000009
【図９】
0005555782.tif 000010
【図１０】
0005555782.tif 000011
【図１１】
0005555782.tif 000012
【図１２】
0005555782.tif 000013
【図１３】
0005555782.tif 000014
【図１４】
0005555782.tif 000015
【図１５】
0005555782.tif 000016
【図１６】
0005555782.tif 000017