(57)【要約】【課題】油圧駆動および機械駆動の切り替えショックを低減できるホイールローダを提供すること。【解決手段】ホイールローダは、機械駆動部と、機械駆動部による動力の伝達および遮断を制御する機械駆動用クラッチ４３，４７と、エンジンで駆動されるＨＳＴポンプ２２と、ＨＳＴポンプ２２から供給される作動油で駆動される油圧モータ２３、２４と、油圧駆動部と、油圧駆動部による動力の伝達および遮断を制御する油圧駆動用クラッチ５４，６５と、負荷の大きさを検出する負荷検出手段１０１と、車速を検出する車速センサ１１６と、負荷の大きさに応じて切替車速を設定する切替制御手段１０２と、切替制御手段１０２に基づいて機械駆動状態および油圧駆動状態を切り替える車体コントローラ１００とを備える。切替制御手段１０２は、負荷が大きくなると切替車速を高速側に設定し、負荷が小さくなると切替車速を低速側に設定する。【選択図】図３
2014214829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの動力が入力される入力軸とドライブシャフトに動力を出力する出力軸との間で変速するトランスミッションを有したホイールローダにおいて、
前記エンジンの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された機械駆動部と、
前記機械駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する機械駆動用クラッチと、
前記エンジンの動力で駆動されて走行用の作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される作動油で駆動される可変容量型の油圧モータと、
前記油圧モータの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された油圧駆動部と、
前記油圧駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する油圧駆動用クラッチと、
前記エンジンの動力で駆動される負荷の大きさを検出する負荷検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記負荷の大きさに応じて切替車速を設定する切替制御手段と、
前記切替制御手段に基づき、前記油圧駆動部によって前記出力軸を駆動する油圧駆動状態と、前記機械駆動部によって前記出力軸を駆動する機械駆動状態とを切り替えるコントローラとを備え、
前記切替制御手段は、前記負荷が大きくなると前記切替車速を高速側に設定し、負荷が小さくなると前記切替車速を低速側に設定し、
前記コントローラは、
前記油圧駆動状態での増速時には、前記車速検出手段で検出される車速が、前記負荷検出手段で検出した前記負荷に応じて前記切替制御手段で設定された前記切替車速になると、前記機械駆動用クラッチおよび前記油圧駆動用クラッチを制御して、油圧駆動状態から機械駆動状態に切り替える
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項２】
請求項１に記載のホイールローダにおいて、
前記コントローラは、前記油圧駆動状態から前記機械駆動状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を下げ、前記油圧ポンプの押しのけ容積を増大させ、およびまたは、前記油圧モータの押しのけ容積を減少する
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のホイールローダにおいて、
前記コントローラは、前記油圧駆動状態から前記機械駆動状態に切り替える際に、前記エンジンにおける燃料噴射を制御してエンジントルクを引き下げる
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のホイールローダにおいて、
前記コントローラは、前記油圧駆動状態から前記機械駆動状態に切り替えた後、前記油圧ポンプおよび前記油圧モータのなかで少なくとも油圧ポンプの押しのけ容積をゼロに制御する
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項５】
エンジンからの動力が入力される入力軸とドライブシャフトに動力を出力する出力軸との間で変速するトランスミッションを有したホイールローダにおいて、
前記エンジンの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された機械駆動部と、
前記機械駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する機械駆動用クラッチと、
前記エンジンの動力で駆動されて走行用の作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから供給される作動油で駆動される可変容量型の油圧モータと、
前記油圧モータの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された油圧駆動部と、
前記油圧駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する油圧駆動用クラッチと、
車速を検出する車速検出手段と、
前記油圧駆動部によって前記出力軸を駆動する油圧駆動状態と、前記機械駆動部によって前記出力軸を駆動する機械駆動状態とを切り替えるコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記機械駆動状態での減速時に、前記機械駆動状態から前記油圧駆動状態に切り替える場合は、
前記油圧ポンプの押しのけ容積は、前記エンジンの回転数に応じた値に設定し、
前記油圧モータの押しのけ容積は、油圧モータの回転数が前記油圧ポンプの吐出量と車速に応じた値となるように設定し、
前記油圧駆動用クラッチの前後の回転数差が閾値以下になった時点で前記油圧駆動用クラッチを繋ぎ、前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される作動油の圧力が設定値以上に上昇した時点で前記機械駆動用クラッチを切り離す
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のホイールローダにおいて、
前記コントローラは、前記機械駆動状態での減速時には、前記機械駆動状態から前記油圧駆動状態に切り替える前に、前記油圧モータの回転数を上げる
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のホイールローダにおいて、
前記機械駆動用クラッチおよび前記油圧駆動用クラッチは、モジュレーションクラッチで構成されている
ことを特徴とするホイールローダ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載のホイールローダにおいて、
前記機械駆動部は前進時のみ用いられ、後進時は前記油圧駆動部のみで走行する
ことを特徴とするホイールローダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックホーローダを含むホイールローダに係り、油圧駆動と機械駆動とを切替可能に構成されたトランスミッションを有するホイールローダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダでは、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出された作動油によって走行用油圧モータを駆動することにより走行を行う、いわゆる静油圧無段変速機（ＨＳＴ：Hydro Static Transmission）を搭載しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、ホイール式パワーショベルやラフテレーンクレーンなどにおいて、ＨＳＴに機械式変速機を組み合わせた機械油圧式伝動方式（ＨＭＴ）を採用したものもある（例えば、特許文献２参照）。
この特許文献２では、出力軸の回転速度を測定し、回転速度が所定値以下であれば油圧駆動を自動的に選択し、所定値以上であれば機械駆動を自動的に選択している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４４２５４号公報
【特許文献２】特開平２−１９５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＳＴは、無段変速であるため、バケットに荷を積んだ状態で走行した際に変速ショックで荷がこぼれることもなく、さらに、高い牽引力が必要な低速時には効率が良いという利点がある。
しかしながら、ＨＳＴは、高速時は効率が低下するという問題がある。このため、ホイールローダやバックホーローダのように、バケットに荷を積んだ状態でダンプトラックやホッパーまで、ある程度の距離を走行する必要がある場合に、効率が低下するという問題がある。
【０００６】
一方、特許文献２のホイール式パワーショベル等のように、速度が上がった際に、ＨＳＴから機械駆動に切り替えれば高速時の効率を向上できる利点がある。しかしながら、ホイール式パワーショベル等は、バケットに荷を積んだ状態で走行することがないため、走行中に前記油圧駆動から機械駆動に切り替えた際の切り替えショックによって荷がこぼれるといった問題は考慮されていない。
【０００７】
本発明の目的は、効率の良い油圧駆動および機械駆動を選択しながら、切り替えショックを低減できるホイールローダを提供することにある。
【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、エンジンからの動力が入力される入力軸とドライブシャフトに動力を出力する出力軸との間で変速するトランスミッションを有したホイールローダにおいて、前記エンジンの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された機械駆動部と、前記機械駆動部に設けられて，前記動力の伝達および遮断を制御する機械駆動用クラッチと、前記エンジンの動力で駆動されて走行用の作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油で駆動される可変容量型の油圧モータと、前記油圧モータの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された油圧駆動部と、前記油圧駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する油圧駆動用クラッチと、前記エンジンの動力で駆動される負荷の大きさを検出する負荷検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前記負荷の大きさに応じて切替車速を設定する切替制御手段と、前記切替制御手段に基づき、前記油圧駆動部によって前記出力軸を駆動する油圧駆動状態と、前記機械駆動部によって前記出力軸を駆動する機械駆動状態とを切り替えるコントローラとを備え、前記切替制御手段は、前記負荷が大きくなると前記切替車速を高速側に設定し、負荷が小さくなると前記切替車速を低速側に設定し、前記コントローラは、前記油圧駆動状態での増速時には、前記車速検出手段で検出される車速が、前記負荷検出手段で検出した前記負荷に応じて前記切替制御手段で設定された前記切替車速になると、前記機械駆動用クラッチおよび前記油圧駆動用クラッチを制御して、油圧駆動状態から機械駆動状態に切り替えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係るホイールローダでは、前記コントローラは、前記油圧駆動状態から前記機械駆動状態に切り替える前に、前記エンジンの回転数を下げ、前記油圧ポンプの押しのけ容積を増大させ、およびまたは、前記油圧モータの押しのけ容積を減少することを特徴とする。
【００１０】
第３発明に係るホイールローダでは、前記コントローラは、前記油圧駆動状態から前記機械駆動状態に切り替える際に、前記エンジンにおける燃料噴射を制御してエンジントルクを引き下げることを特徴とする。
【００１１】
第４発明に係るホイールローダでは、前記コントローラは、前記油圧駆動状態から前記機械駆動状態に切り替えた後、前記油圧ポンプおよび前記油圧モータのなかで少なくとも油圧ポンプの押しのけ容積をゼロに制御することを特徴とする。
【００１２】
第５発明に係るホイールローダは、エンジンからの動力が入力される入力軸とドライブシャフトに動力を出力する出力軸との間で変速するトランスミッションを有したホイールローダにおいて、前記エンジンの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された機械駆動部と、前記機械駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する機械駆動用クラッチと、前記エンジンの動力で駆動されて走行用の作動油を供給する可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから供給される作動油で駆動される可変容量型の油圧モータと、前記油圧モータの動力で駆動される複数のギア列を含んで構成された油圧駆動部と、前記油圧駆動部に設けられて、前記動力の伝達および遮断を制御する油圧駆動用クラッチと、車速を検出する車速検出手段と、前記油圧駆動部によって前記出力軸を駆動する油圧駆動状態と、前記機械駆動部によって前記出力軸を駆動する機械駆動状態とを切り替えるコントローラとを備え、前記コントローラは、前記機械駆動状態での減速時に、前記機械駆動状態から前記油圧駆動状態に切り替える場合は、前記油圧ポンプの押しのけ容積は、前記エンジンの回転数に応じた値に設定し、前記油圧モータの押しのけ容積は、油圧モータの回転数が前記油圧ポンプの吐出量と車速に応じた値となるように設定し、前記油圧駆動用クラッチの前後の回転数差が閾値以下になった時点で前記油圧駆動用クラッチを繋ぎ、前記油圧ポンプから前記油圧モータに供給される作動油の圧力が設定値以上に上昇した時点で前記機械駆動用クラッチを切り離すことを特徴とする。
【００１３】
第６発明に係るホイールローダでは、前記コントローラは、前記機械駆動状態での減速時には、前記機械駆動状態から前記油圧駆動状態に切り替える前に、前記油圧モータの回転数を上げることを特徴とする。
【００１４】
第７発明に係るホイールローダでは、前記機械駆動用クラッチおよび前記油圧駆動用クラッチは、モジュレーションクラッチで構成されていることを特徴とする。
【００１５】
第８発明に係るホイールローダでは、前記機械駆動部は前進時のみ用いられ、後進時は前記油圧駆動部のみで走行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１発明によれば、負荷が大きくなると切替車速が高速側となり、負荷が小さくなると切替車速が低速側となるように設定する切替制御手段を備えており、コントローラは、油圧駆動状態で増速している際に、車速検出手段で検出される車速が、負荷検出手段で検出した負荷に応じて前記切替制御手段で設定された前記切替車速になると、機械駆動用クラッチおよび油圧駆動用クラッチを制御して、油圧駆動状態から機械駆動状態に切り替える。
このため、油圧駆動から機械駆動に切り替える前後のエンジン回転数の差を比較的小さくでき、変速時の切替ショックを軽減でき、油圧駆動から機械駆動にスムーズに切り替えることができて、バケットの荷がこぼれることも防止できる。
また、負荷が小さく、油圧駆動時のエンジン回転数が低い場合には、切替車速を低くすることで、切替ショックを軽減できるだけでなく、早期に機械駆動に切り替えることができるため、効率を向上できて燃費を低減できる。
【００１７】
第２発明によれば、油圧駆動状態から機械駆動状態に切り替える前に、エンジンの回転数を下げている。さらに、前記油圧ポンプの押しのけ容積を増大させる制御、および、前記油圧モータの押しのけ容積を減少させる制御の少なくとも一方を実行している。このため、油圧駆動から機械駆動に切り替えた際のエンジンの回転数差を更に小さくでき、変速ショックも一層軽減できる。
【００１８】
第３発明によれば、油圧駆動状態から機械駆動状態に切り替える際に、エンジンにおける燃料噴射を制御してエンジントルクを引き下げているので、機械駆動に切り替えた際に発生するトルクを抑制でき、急激なトルクの立ち上がりによる変速ショックの発生を防止できて変速ショックをより一層軽減できる。
【００１９】
第４発明によれば、油圧駆動状態から機械駆動状態に切り替えた後、油圧ポンプおよび油圧モータのなかで少なくとも油圧ポンプの押しのけ容積をゼロに制御している。このため、機械駆動中に油圧ポンプで消費される動力を小さくでき、その分、効率を向上できる。
【００２０】
第５発明によれば、機械駆動状態での減速時に、機械駆動状態から油圧駆動状態に切り替える場合は、油圧ポンプの押しのけ容積は、エンジンの回転数に応じた値に設定し、油圧モータの押しのけ容積は、油圧モータの回転数が油圧ポンプの吐出量と車速に応じた値となるように設定し、油圧駆動用クラッチの前後の回転数差が閾値以下になった時点で油圧駆動用クラッチを繋ぎ、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の圧力が設定値以上に上昇した時点で機械駆動用クラッチを切り離している。このため、機械駆動から油圧駆動に切り替える減速時の変速ショックも軽減できて、機械駆動から油圧駆動にスムーズに切り替えることができる。従って、減速時にもバケットの荷がこぼれることを防止でき、効率を向上できて燃費を低減できる。
【００２１】
第６発明によれば、機械駆動状態での減速時には、機械駆動状態から油圧駆動状態に切り替える前に、油圧モータの回転数を上げているので、機械駆動部で回転している出力軸に、油圧駆動部をクラッチの係合で繋いだ場合に、クラッチの前後の回転数差を小さくでき、スムーズに切り替えることができる。
【００２２】
第７発明によれば、機械駆動用クラッチおよび油圧駆動用クラッチは、モジュレーションクラッチで構成されているので、モジュレーションパターンとして設定された変化パターンに基づいて制御油圧等を制御することで、いわゆる半クラッチ状態（係合度が中間的な値）を経由できて、変速ショックを軽減できる。
【００２３】
第８発明によれば、機械駆動部は前進時のみ用いられ、後進時は油圧駆動部のみで走行するため、前進走行時に大きなロスの原因になる後進用の機械駆動切替クラッチを設ける必要が無く、その分、効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るホイールローダおよびその動力伝達系を示す模式図。
【図２】トランスミッションの動力の伝達経路を模式的に示す図。
【図３】トランスミッションを制御する制御回路を示すブロック図。
【図４】牽引力と車速および効率と車速の関係を示すグラフ。
【図５】油圧駆動および機械駆動の切替点を示すグラフ。
【図６】トランスミッションの前進１速および後進１速での動力伝達経路を模式的に示す図。
【図７】トランスミッションの前進２速および後進２速での動力伝達経路を模式的に示す図。
【図８】トランスミッションの前進３速での動力伝達経路を模式的に示す図。
【図９】トランスミッションの前進４速での動力伝達経路を模式的に示す図。
【図１０】増速時の変速処理を示すフローチャート。
【図１１】減速時の変速処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態のホイールローダ１およびその走行用の動力伝達系統が透視図により模式的に示されている。なお、以下の説明において、前後左右の各方向としては、図１に示すキャブ６内で着座したオペレータから見た場合の前後左右と同じである。
【００２６】
［ホイールローダの概略構成］
図１において、ホイールローダ１は、後述するトランスミッション２０の構造および外観上の形状等を除き、周知のホイールローダと略同じである。すなわち、ホイールローダ１は、前部車体と後部車体とで構成される車体２を備え、前部車体の前方には、掘削・積込用の作業機としてのバケット３がブーム、ベルクランク、連結リンク、バケットシリンダ、ブームシリンダ等で構成される油圧式の作業機駆動機構４を介して取り付けられている。
【００２７】
後部車体は、厚板の金属板等で構成された後部車体フレーム５（図１中に２点鎖線で図示）を備える。後部車体フレーム５の前側上部には、オペレータが乗り込む箱状のキャブ６が設けられ、後部車体フレーム５の前側下部には、トランスミッション２０が設けられ、後部車体フレーム５の後側には、エンジンルーム７が設けられている。
【００２８】
［動力伝達系の概略構成］
エンジンルーム７内には、動力源であるディーゼルエンジン（以下、エンジンと略す）８がマウントされている。ホイールローダ１では、エンジン８のクランクシャフトの軸方向と車体の前後方向とは平行であり、エンジン８の動力は、エンジン８の前側に設けられたフライホイール（図示略）から出力される。
【００２９】
フライホイールから出力される動力は、トランスミッション２０に入力される。トランスミッション２０から出力される動力の一部は、リアドライブシャフト９を介してリアアクスル１１に伝達され、後輪に伝達される。また、トランスミッション２０から出力される動力の他の一部は、フロントドライブシャフト１２を介してフロントアクスル１３に伝達され、前輪に伝達される。
【００３０】
［トランスミッションの構成］
図２には、トランスミッション２０での動力の伝達経路が模式的に示されている。
本実施形態のトランスミッション２０は、エンジン８から入力される動力を機械駆動によって各ドライブシャフト９，１２に伝達する場合と、油圧駆動によって伝達する場合とに切替可能に構成されている。
このためトランスミッション２０は、前記動力をギア列にて各ドライブシャフト９，１２に伝達する機械駆動部２１と、油圧駆動のための作動油を供給する油圧ポンプとしてのＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission：静油圧式無段変速機）ポンプ２２と、ＨＳＴポンプ２２から供給される作動油で駆動される第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４と、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４から入力される動力をギア列にて各ドライブシャフト９，１２に伝達する油圧駆動部２５とを備えて構成される。
【００３１】
［速度段の設定］
本実施形態のトランスミッション２０では、低速側から高速側へ前進１速から前進４速の前進速度段と、同じく後進１速および後進２速の後進速度段を有している。このうち、機械駆動部２１では、前進３速と前進４速とを担っている。
一方、ＨＳＴポンプ２２、第１油圧モータ２３、第２油圧モータ２４、油圧駆動部２５を用いたＨＳＴによる動力伝達では、前進１速と前進２速、および後進１速と後進２速とを担っている。
【００３２】
［機械駆動部］
図２において、エンジン８のフライホイール（図示略）には、トランスミッション２０のエンジン軸２０Ａが連結されている。
機械駆動部２１は、エンジン軸２０Ａに対して回転可能に支持されたギア４１と、エンジン軸２０Ａに取り付けられたギア４２と、ギア４１，４２間に設けられたクラッチ４３と、エンジン軸２０Ａの下方に設けられた中間軸４４と、中間軸４４に取り付けられてギア４１と噛み合うギア４５と、中間軸４４に対して回転可能に支持されてギア４２に噛み合うギア４６と、ギア４５，４６間に設けられたクラッチ４７と、同じく中間軸４４に取り付けられたギア４８と、中間軸４４の下方に設けられた合成軸４９と、合成軸４９に取り付けられてギア４８と噛み合うギア５１と、同じく合成軸４９に取り付けられた第１合成ギア５２と、第１合成ギア５２に隣設された第２合成ギア５３と、第１合成ギア５２および第２合成ギア５３間に設けられたクラッチ５４と、出力軸２０Ｂに取り付けられて第１合成ギア５２と噛み合うギア５５とを備える。
【００３３】
なお、図２では、作図上の理由からギア４８とギア５１とが離間して描かれ、第２合成ギア５３と後述するギア６６とが離間して描かれているが、実際には互いに噛み合っている。
また、本実施形態では、出力軸２０Ｂに多板式のパーキングブレーキ５６が設けられている。
【００３４】
［機械駆動用クラッチ］
機械駆動部２１に設けられたクラッチ４３，４７は、油圧式の湿式多板クラッチである。後述するクラッチ５４，６５も同様である。
そして、クラッチ４３，４７が切り離されている場合、エンジン軸２０Ａの回転は、ギア４２、４６には伝達されるが、ギア４１、４５には伝達されない。このため、機械駆動部２１において中間軸４４以降には動力は伝達されない。
一方、クラッチ４３が繋がれ、クラッチ４７が切り離されている場合、エンジン軸２０Ａの回転は、ギア４２、ギア４１を介してギア４５に伝達され、ギア４５が固定された中間軸４４からギア５５まで動力が伝達し、出力軸２０Ｂが回転する。
また、クラッチ４７が繋がれ、クラッチ４３が切り離されている場合、エンジン軸２０Ａの回転は、ギア４２、ギア４６を介してギア４５に伝達され、ギア４５が固定された中間軸４４からギア５５まで動力が伝達し、出力軸２０Ｂが回転する。
このように、クラッチ４３，４７の係合状態を制御することで、機械駆動部２１による動力の伝達および遮断を制御できる。従って、クラッチ４３，４７によって、機械駆動用クラッチが構成されている。
【００３５】
［ＨＳＴポンプ］
ＨＳＴポンプ２２は、作業機駆動機構４を駆動させるための作動油を供給する補機ポンプ２８と共にエンジン軸２０Ａに連結されている。ＨＳＴポンプ２２は、斜板式の可変容量型であり、斜板角を０°を境にしてプラス角度およびマイナス角度の両側に変更可能な両振り式である。斜板角を０°を超えて動作させることにより、ＨＳＴポンプ２２からの作動油の吐出方向を変え、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４の回転方向を変更する。このようなＨＳＴポンプ２２は、吐出側の圧力よりも吸込側の圧力が高くなった場合に、油圧モータとして動作し、エンジン８を連れ回してエンジンブレーキを生じさせる。
なお、油圧ポンプとしては斜軸式でもよく、要するに、斜板角や斜軸角を制御して押しのけ容積を変更できる可変容量型の油圧ポンプであればよい。
【００３６】
［油圧モータ］
第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４は、両方向に回転可能な斜軸式の可変容量型であり、ＨＳＴポンプ２２を含む油圧回路Ａ内に並列に配置されている。また、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４は、ＨＳＴポンプ２２からの作動油の吐出方向を換えることで回転方向が切り替わる。つまり、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４を正転させるとホイールローダ１は前進し、逆転させると後進する。
なお、油圧モータとしては斜板式でもよく、要するに、斜板角や斜軸角を制御して押しのけ容積を変更できる可変容量型の油圧モータであればよい。
【００３７】
［油圧駆動部］
油圧駆動部２５は、第１油圧モータ２３から出力される動力を伝達する第１油圧駆動部２５Ａと、第２油圧モータ２４から出力される動力を伝達する第２油圧駆動部２５Ｂと、第１油圧駆動部２５Ａおよび第２油圧駆動部２５Ｂで伝達された動力を合成して出力する動力合成部２５Ｃとを備える。
【００３８】
［第１油圧駆動部］
第１油圧駆動部２５Ａは、遊星機構にて構成されている。具体的に第１油圧駆動部２５Ａは、第１油圧モータ２３の出力軸２３Ａに取り付けられたサンギア６１と、サンギア６１の周囲に配置されてこのサンギア６１に噛み合う複数のプラネタリギア６２と、プラネタリギア６２が軸支された歯車状のキャリア６３と、プラネタリギア６２の外周を覆うように配置されてそれらのプラネタリギア６２に噛み合い、かつ出力軸２３Ａと同軸上で回転するリングギア６４と、リングギア６４とミッションケース（図示略）との間に設けられたクラッチ６５とを備える。
【００３９】
［第２油圧駆動部］
第２油圧駆動部２５Ｂは、第２油圧モータ２４の出力軸２４Ａに取り付けられたギア６６と、合成軸４９に対して回転自在に支持されてギア６６と噛み合う第２合成ギア５３と、前記第１合成ギア５２と第２合成ギア５３との間に設けられたクラッチ５４とを備える。
【００４０】
［動力合成部］
動力合成部２５Ｃは、キャリア６３に噛み合って第１油圧駆動部２５Ａからの動力が伝達され、クラッチ５４が繋がることで第２油圧駆動部２５Ｂからの動力が伝達される第１合成ギア５２と、第１合成ギア５２に噛み合うギア５５とを備える。
【００４１】
［油圧駆動用クラッチ］
油圧駆動部２５に設けられたクラッチ６５を繋いでいる場合、ＨＳＴポンプ２２からの作動油にて駆動される第１油圧モータ２３の動力は、第１油圧駆動部２５Ａを介して動力合成部２５Ｃに伝達する。すなわち、第１油圧モータ２３の動力は、サンギア６１からプラネタリギア６２に伝達される。このとき、リングギア６４はクラッチ６５によって固定され、回転しないことから、プラネタリギア６２は自転しながらサンギア６１の回りを公転し、同時にキャリア６３が減速されて回転する。従って、第１油圧モータ２３の動力は、キャリア６３から第１合成ギア５２に伝達される。
また、クラッチ５４を繋いでいる場合、第２油圧モータ２４の動力は、ギア６６から第２合成ギア５３に伝達され、クラッチ５４を介して第１合成ギア５２に伝達される。
従って、クラッチ５４，６５が両方とも繋がっている場合、第１油圧モータ２３の動力と、第２油圧モータ２４の動力とは、第１合成ギア５２で合成される。合成された動力は、第１合成ギア５２からギア５５を介して出力軸２０Ｂに伝達される。
一方、クラッチ５４，６５が切り離されている場合、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４の動力は、第１合成ギア５２には伝達されない。
このように、クラッチ５４，６５の係合状態を制御することで、油圧駆動部２５による動力の伝達および遮断を制御できる。従って、クラッチ５４，６５によって、油圧駆動用クラッチが構成されている。
【００４２】
［機械駆動部および油圧駆動部の合成］
なお、本実施形態では、第１合成ギア５２およびギア５５は、機械駆動部２１を構成する部品でもある。従って、動力合成部２５Ｃは、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４の動力を合成するだけでなく、機械駆動部２１の動力と油圧駆動部２５の動力とを合成することもできる。
【００４３】
［ＰＴＯ］
トランスミッション２０には、動力の入力側に近い位置、つまり、エンジン８に近い側にＰＴＯ（Power Take Off：動力取出装置）２６が設けられている。
ＰＴＯ２６は、エンジン軸２０Ａに取り付けられたギア７１と、ギア７１と噛み合うギア７２と、ギア７２が取り付けられる回転軸としてのＰＴＯ軸２６Ａとを備える。本実施形態では、ＰＴＯ軸２６Ａに２つの油圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂが接続されている。このようなＰＴＯ２６は、エンジン８の運転中には常に駆動されることとなる。ただし、油圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂは必要に応じて設けられればよく、省略可能である。この場合、ＰＴＯ軸２６Ａが略無負荷の状態で空転する。また、油圧ポンプ２７Ａ，２７Ｂに代えて、他の装置をＰＴＯ軸２６Ａに接続してもよい。
【００４４】
［トランスミッション２０の制御回路］
次に、トランスミッション２０を制御する制御回路について説明する。
制御回路は、図３に示すように、主として、車体コントローラ１００、エンジンコントローラ１１０を備えている。
車体コントローラ１００は、エンジンコントローラ１１０と通信可能に構成されている。また、車体コントローラ１００には、ホイールローダ１に設けられたモータ回転数センサ１１４、ＨＳＴ圧力センサ１１５、車速センサ１１６、シフトレバー１１７から検出信号が入力される。
【００４５】
［エンジンコントローラ］
エンジンコントローラ１１０は、アクセル開度センサ１１１、エンジン回転数センサ１１２から出力される検出データを受信し、燃料噴射装置１１３を制御する。また、エンジンコントローラ１１０は、車体コントローラ１００との間でデータ通信可能に構成されている。
【００４６】
［アクセル開度センサ］
アクセル開度センサ１１１は、キャブ６内に設けられてオペレータが操作するアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出し、検出したアクセル開度をエンジンコントローラ１１０に出力する。
【００４７】
［エンジン回転数センサ］
エンジン回転数センサ１１２は、エンジン８の実回転数を検出し、検出した回転数をエンジンコントローラ１１０に出力する。
【００４８】
［燃料噴射装置］
燃料噴射装置１１３は、たとえば燃料ポンプやコモンレール、インジェクタなどで構成されたコモンレール式燃料噴射システムが用いられる。
エンジンコントローラ１１０は、アクセル開度センサ１１１が出力するアクセル開度に応じて燃料噴射装置１１３を制御して、エンジン８の出力トルクと回転数とを制御する。
【００４９】
［モータ回転数センサ］
モータ回転数センサ１１４は、第１油圧モータ２３、第２油圧モータ２４の各出力軸２３Ａ，２４Ａの回転数を検出するセンサであって、検出したモータ回転数信号を車体コントローラ１００に対して出力する。
なお、モータ回転数センサ１１４としては、各出力軸２３Ａ，２４Ａの回転数を直接検出するものに限らず、ＨＳＴポンプ２２の斜板角、油圧モータ２３、２４の斜軸角、油圧回路Ａの作動油の圧力等から各出力軸２３Ａ，２４Ａの回転数を間接的に検出するものでもよい。
【００５０】
［ＨＳＴ圧力センサ］
ＨＳＴ圧力センサ１１５は、油圧回路Ａ内に設けられて、油圧回路Ａの作動油の圧力を検出し、検出した圧力信号を車体コントローラ１００に出力する。
【００５１】
［車速センサ］
車速センサ１１６は、タイヤ駆動軸の回転数から車速を検出するセンサであって、検出した車速信号を車体コントローラ１００に対して出力する。
【００５２】
［シフトレバー］
シフトレバー１１７は、キャブ６内のステアリングコラムの近くに備えてあり、オペレータが操作することで、前進および後進の各速度段を切り替えることが可能で、切り替えたレバーの位置は電気的に検出される。
この際、シフトレバー１１７で前進１速を選択すると、車体コントローラ１００は前進１速を維持する。また、前進２速を選択すると、車体コントローラ１００は、後述するように、負荷検出手段１０１で検出した負荷に応じて、前進１速および前進２速を自動的に切り替える。
さらに、シフトレバー１１７で前進３速を選択すると、車体コントローラ１００は、負荷検出手段１０１で検出した負荷に応じて、前進１速から前進３速までを自動的に切り替える。シフトレバー１１７で前進４速を選択すると、車体コントローラ１００は、負荷検出手段１０１で検出した負荷に応じて、前進１速から前進４速までを自動的に切り替える。
なお、シフトレバー１１７の代わりに、前後進を切り替えるレバーと、速度段を設定するシフトコントロールスイッチを用いてもよい。
【００５３】
［車体コントローラ］
車体コントローラ１００は、負荷検出手段１０１と、油圧駆動−機械駆動の切替を制御するための切替制御手段１０２とを備える。そして、車体コントローラ１００は、後述するように、エンジンコントローラ１１０や、各センサ１１４，１１５，１１６、シフトレバー１１７からの出力信号と、車体コントローラ１００の切替制御手段１０２に基づいて、エンジン８、ＨＳＴポンプ２２、第１油圧モータ２３、第２油圧モータ２４、クラッチ４３，４７，５４，６５を制御する。すなわち、車体コントローラ１００は、エンジン８の出力トルクや回転数、ＨＳＴポンプ２２の斜板角、油圧モータ２３、２４の斜軸角、クラッチ４３，４７，５４，６５の係合状態などを制御する。
【００５４】
［負荷検出手段］
負荷検出手段１０１は、ホイールローダ１の負荷を検出する。負荷としては走行負荷および作業機負荷があるが、いずれもエンジン８を動力源とするため、負荷検出手段１０１は、この走行負荷および作業機負荷をまとめて負荷として検出する。
この負荷は、アクセル開度センサ１１１で検出されるアクセル開度や燃料噴射装置１１３の燃料噴射量から推定できるエンジントルクによって把握できる。従って、負荷検出手段１０１は、エンジンコントローラ１１０から出力されるアクセル開度や燃料噴射量データに基づいて、前記負荷を算出している。
【００５５】
［切替制御手段］
切替制御手段１０２は、油圧駆動と機械駆動との切替条件を設定する切替制御マップを用いて切替車速（切替点）を設定する。この切替制御マップを作成する際に前提となる、牽引力−車速と、効率−車速の特性図を図４に示す。図４において、ラインWLF1は前進１速、ラインWLF2は前進２速、ラインWLF3は前進３速、ラインWLF4は前進４速、ラインWLB1は後進１速、ラインWLB2は後進２速の各牽引力−車速の特性を示す。
また、ラインＶLF1は前進１速、ラインＶLF2は前進２速、ラインＶLF3は前進３速、ラインＶLF4は前進４速、ラインＶLB1は後進１速、ラインＶLB2は後進２速の各効率−車速の特性を示す。なお、効率は、エンジン出力に対するタイヤ出力の割合である。
【００５６】
［速度段での車速範囲］
図４に示すように、機械駆動で走行可能な車速は、前進時の最大車速をカバーしている。また、前進時の中速域では、機械駆動で走行可能な車速は、油圧駆動で走行可能な車速とオーバーラップしている。例えば、油圧駆動による前進１速および前進２速では０〜３０ｋｍ／ｈの車速範囲をカバーし、機械駆動による前進３速では１５〜２３ｋｍ／ｈ、前進４速では２１．５〜３８ｋｍ／ｈの車速範囲をカバーするように設定できる。この場合、１５〜３０ｋｍ／ｈの車速範囲は、油圧駆動および機械駆動のいずれをも選択可能である。
【００５７】
［油圧駆動から機械駆動への切替車速の設定］
油圧駆動と機械駆動とがオーバーラップする車速範囲であれば、油圧駆動から機械駆動に切り替えることができる。この際、切替ショックを低減するために、切替制御手段１０２は、切替車速（切替点）を設定する。
例えば、前記切替制御手段１０２は、図５に示すように、切替制御マップである前進２速の牽引力−車速の特性カーブ（以下、牽引力カーブという）を用いて切替点を設定する。図４のラインWLF2はアクセル開度を大にした最大牽引力カーブである。油圧駆動の場合には、アクセル開度に応じて複数の牽引力カーブが得られる。図５では、アクセル開度が大きいほうから順に、WLF2、WLF2A、WLF2B、WLF2C、WLF2Dの５本の牽引力カーブを設定している。
【００５８】
そして、切替制御マップは、各牽引力カーブ毎に前進２速（油圧駆動）と前進３速（機械駆動）の切替車速（切替点）Ｃ１〜Ｃ５を設定している。すなわち、車体コントローラ１００は、アクセル開度センサ１１１で検出されるアクセル開度に基づいて牽引力カーブを選択し、車速センサ１１６で検出される車速が、選択した牽引力カーブに設定されている切替点の車速に達した時点で、前進２速（油圧駆動）から前進３速（機械駆動）に切り替える。
この切替点（切替車速）は、アクセル開度が小さいほど、つまり負荷が小さいほど、小さな値となり、アクセル開度が大きいほど大きな値となるように設定している。このため、負荷が小さい場合ほど、早めに前進３速に切り替えられることになる。
【００５９】
［油圧駆動から機械駆動への切替車速の設定理由］
このような設定としたのは以下の理由からである。すなわち、アクセル開度が大きくなるにつれて必要とする馬力も大きくなることから、エンジン８の回転数も高くなる。前述の通り、効率（燃費）の改善のためには、できるだけ低い車速で機械駆動に切り替えることが好ましい。しかしながら、最大牽引力カーブＷＬF2上では最大馬力が必要なことから、エンジン８の回転数を下げる余地も少ない。
一方、切替ショックを少なくしてスムーズに変速するためには、油圧駆動から機械駆動への切替直前の油圧駆動時のエンジン８の回転数と、機械駆動に切り替えた直後のエンジン８の回転数との差はあまり大きく取れない。このため、最大牽引力カーブＷＬF2上では、切替直前の油圧駆動の車速を比較的高くしてエンジン８の回転数を上げてから切り替える必要がある。
【００６０】
一方、ホイールローダ１が平地で移動している場合のように、走行負荷が低く、アクセル開度の小さい状態であれば、油圧駆動時のエンジン８の回転数を低く維持でき、馬力にも余裕がある。このため、ＨＳＴポンプ２２の斜板角や第２油圧モータ２４の斜軸角を適切に制御することで、エンジン８の回転数を低く抑えながら車速を高めることも可能である。この場合、機械駆動時のエンジン８の回転数も低く抑えることができるため、切り替え前後の回転数差をより小さくした状態で、より低い車速で切り替えることが可能である。
ただし、負荷の急変に対応する余裕を残すためにある下限値が設定される。この下限値を考慮してアクセル開度に応じた牽引力カーブＷＬF2〜ＷＬF2D毎に切替点（切替車速、つまり切替タイミング）Ｃ１〜Ｃ５を設定している。
従って、車体コントローラ１００は、油圧駆動時に増速している場合、アクセル開度つまり負荷に応じて牽引力カーブを選択し、その牽引力カーブに設定された切替点の車速になった時点で油圧駆動から機械駆動に切り替える。
なお、機械駆動時におけるエンジントルクは可変であり、油圧駆動で走行を続けた場合を想定したラインとほぼ同じ牽引力カーブ上を通ればよいため、エンジン８が発生するトルクは小さくてよく、燃費（効率）も良い。
また、切替制御手段は、切替制御マップを用いて切替点を設定しているが、計算によって切替点を求めてもよい。例えば、速度段やアクセル開度（負荷）などを予め設定された計算式に代入して切替点（切替車速）を求めてもよい。また、選択されている速度段毎に計算式を設定しておき、速度段に応じて計算式を選択し、その計算式にアクセル開度（負荷）を代入して切替点を求めてもよい。
【００６１】
［動力伝達の切替の概略］
上記のようなトランスミッション２０を備えるホイールローダ１では、例えば、Ｖシェープ動作のように、バケット３にて掘削しながら前進する場合や、積荷がある状態で短い距離を前後進する場合には、走行負荷が大きいことから、選択される速度段としては、ＨＳＴ駆動での前進１速および後進１速が主である。
また、積荷がある状態で中距離を走行する場合や、除雪作業のように走行負荷が高負荷で車速が要求される場合では、ＨＳＴ駆動での前進２速および後進２速が選択される。
積荷のない走行において、登坂走行など軽負荷程度の走行負荷の場合には、機械駆動での前進３速が選択され、平地走行などでは、走行負荷が僅かであるため、機械駆動での前進４速が選択される。本実施形態では、機械駆動による後進は想定していないが、リバースギアを組み込むことで、機械駆動での後進を可能にしてもよい。
以下、各速度段での動力伝達方式と変速方法を説明する。
【００６２】
［前進１速および後進１速での動力伝達］
前進１速および後進１速の速度段における動力伝達に関し、図６を参照して説明する。なお、図６および後述する図７〜９では、選択された速度段における動力伝達経路を実線で示し、動力伝達に関係しない経路を一点鎖線で示す。
前進１速および後進１速の速度段が選択された場合、車体コントローラ１００は、機械駆動部２１側のクラッチ４３，４７を切り離す。このため、機械駆動部２１を通して動力が伝達されることはない。
また、車体コントローラ１００は、クラッチ５４，６５を繋げる。この状態では、第１油圧モータ２３の動力および第２油圧モータ２４の動力が、第１油圧駆動部２５Ａおよび第２油圧駆動部２５Ｂを介して動力合成部２５Ｃに入力されて合成され、出力軸２０Ｂに伝達される。
【００６３】
［前進１速および後進１速での牽引力および効率］
２つの油圧モータ２３，２４による前進１速および後進１速の速度段では、図４のラインWLF1、ラインWLB1に示すように、車速は低いが大きな牽引力を発生することができる。従って、前述したように、掘削作業等の大きな牽引力が必要な低速作業を実行できる。回転数差でトルク伝達を行うトルクコンバータでの駆動のように、無駄にエンジンの回転数を高くする必要がない。
すなわち、２つの油圧モータ２３，２４を用いた油圧式無段変速駆動では、変速ショックが無く、滑らかに速度を変化させることができ、効率も高くできる。
その上、ＨＳＴポンプ２２は両振り式の油圧ポンプであり、油圧モータ２３，２４は両方向に回転可能な油圧モータであるため、前後進の切替もスムーズに行うことができる。
【００６４】
［前進２速および後進２速での動力伝達］
次に、前進２速および後進２速の速度段における動力伝達に関し、図７を参照して説明する。
前進２速および後進２速の速度段が選択された場合も、車体コントローラ１００は、機械駆動部２１側のクラッチ４３，４７を切り離しているため、機械駆動部２１を通して動力が伝達されることはない。
また、車体コントローラ１００は、クラッチ５４を繋げるが、第１油圧モータ２３側のクラッチ６５は切り離し、第１油圧モータ２３の斜軸角を０°にする。こうすることで、第１油圧モータ２３からの出力をなくしつつ、第１合成ギア５２側から第１油圧モータ２３側への動力伝達を防止する。すなわち、第２油圧モータ２４の動力が確実に出力軸２０Ｂに伝達される。
【００６５】
［前進２速および後進２速での牽引力および効率］
１つの油圧モータ２４による前進２速および後進２速の速度段では、図４のラインWLF2、ラインWLB2に示すように、ある程度の牽引力を確保しつつ、車速を上げることができる。また、無段変速であるため、変速ショックが無く、滑らかに速度を変化させることができ、前後進の切替もスムーズに行うことができる。従って、土砂の運搬や除雪などのように、走行をしながら作業することができる。
ただし、図４のラインＶLF2、ラインＶLB2に示すように、前進１速および後進１速に比べて効率は低くなる。このため、早期に機械駆動に変速することが好ましい。
【００６６】
［エンジンブレーキ動作］
速度段を前進２速または前進１速とした状態での走行中において、エンジン８の回転数を急速に落とした場合や、急勾配な降坂走行などには、エンジンブレーキが働く。つまり、このような状態では、タイヤ側から伝達される動力の方が油圧駆動部２５から出力される動力よりも大きくなるため、クラッチ５４，６５で繋がった状態の第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４は、増速されて連れ回され、油圧ポンプとして動作する。このため、ＨＳＴポンプ２２の吸込側には、吐出側よりも高い圧力の作動油が流れ込み、ＨＳＴポンプ２２が油圧モータとして動作する。この結果、エンジン８がＨＳＴポンプ２２によって連れ回され、エンジンブレーキが生じることとなる。
【００６７】
［機械駆動部による動力伝達（前進３速および４速）］
次に、前進３速および前進４速を担う機械駆動部２１による動力伝達について説明する。なお、本実施形態では、後進用の機械駆動切替クラッチを設けると、前進走行時に大きなロスの原因になるため設置していない。このため、油圧駆動で走行可能な車速範囲は、前進で作業に使用する範囲であり、かつ、後進で必要な範囲としている。また、後進の車速域は、油圧駆動による前進の車速範囲以上にする必要は無く、本実施形態では３０ｋｍ／ｈ程度まで確保されている。
【００６８】
［前進３速の動力伝達］
次に、前進３速の速度段における動力伝達に関し、図８を参照して説明する。
機械駆動部２１による前進３速の速度段が選択された場合、車体コントローラ１００は、クラッチ５４，６５は切り離した状態とする。さらに、ＨＳＴポンプ２２の斜板角、油圧モータ２３、２４の各斜軸角を０°にする。これにより、ＨＳＴ駆動による動力が出力軸２０Ｂに伝達されることはない。
【００６９】
車体コントローラ１００は、機械駆動部２１において、クラッチ４３を切り離した状態とし、クラッチ４７を繋げる。この状態では、ギア４１は回転しないことから、エンジン軸２０Ａに入力した動力は、ギア４２からギア４６へと伝達され、ギア４６からギア４５にクラッチ４７を介して伝達され、中間軸４４を介してギア４８に伝達される。動力はさらに、ギア４８からギア５１および合成軸４９を介して第１合成ギア５２に伝達され、第１合成ギア５２からギア５５に伝達され、出力軸２０Ｂに伝達される。ギア４５と噛み合うギア４１は、クラッチ４３が切り離されていることからエンジン軸２０Ａ回りを空転する。
【００７０】
［前進３速での牽引力および効率］
機械駆動による前進３速の速度段では、図４のラインWLF3、ラインWLB3や、ラインＶLF3、ラインＶLB3に示すように、ある程度の牽引力を確保しつつ、油圧駆動に比べて効率を向上できる。従って、例えば、積荷のない走行において、登坂走行など走行負荷が大きい場合には、機械駆動での前進３速が選択される。
【００７１】
［前進４速の動力伝達］
次に、前進４速の速度段における動力伝達に関し、図９を参照して説明する。
機械駆動部２１による前進４速の速度段が選択された場合、車体コントローラ１００は、前進３速の場合と同じく、クラッチ５４，６５は切り離した状態に維持し、ＨＳＴポンプ２２の斜板角、油圧モータ２３、２４の各斜軸角も０°に維持する。
そして、車体コントローラ１００は、機械駆動部２１において、クラッチ４３を繋いで、クラッチ４７を切り離す。この状態では、エンジン軸２０Ａに入力した動力は、ギア４２からクラッチ４３を介してギア４１に伝達され、ギア４１からギア４５に伝達され、中間軸４４を介してギア４８に伝達される。以下は、前進３速と同じである。ギア４２と噛み合うギア４６は、クラッチ４７の切り離しにより中間軸４４回りを空転する。
【００７２】
［前進４速での牽引力および効率］
機械駆動による前進４速の速度段では、図４のラインWLF4、ラインWLB4や、ラインＶLF4、ラインＶLB4に示すように、前進３速に比べて牽引力は小さくなるが、油圧駆動に比べて効率を向上できる。従って、例えば、積荷のない平地走行など走行負荷が小さい場合には、機械駆動での前進４速が選択される。
【００７３】
［機械駆動時のＨＳＴポンプの制御］
機械駆動部２１での動力伝達時も、ＨＳＴポンプ２２は駆動されるが、この際には、斜板式であるＨＳＴポンプ２２の斜板角を０°にしておくことで、作動油が吐出されないようになっている。このため、ＨＳＴポンプ２２の押しのけ容積がゼロに制御され、ＨＳＴポンプ２２は略無負荷の状態で駆動されることとなり、ＨＳＴポンプ２２で費やされる動力は無視できる程度に小さい。
【００７４】
［機械駆動時の油圧モータの制御］
機械駆動部２１での動力伝達時は、クラッチ５４，６５が切り離されるとともに、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４の斜軸角が０°にされる。このため、油圧モータ２３，２４での動力の消費も小さくできる。
すなわち、クラッチ５４を切り離すことで、機械駆動部２１による第１合成ギア５２の回転が第２油圧モータ２４の出力軸２４Ａに伝達することはない。
また、第１合成ギア５２に噛み合うプラネタリギア６２は回転するが、第１油圧モータ２３の斜軸角が０°時の摩擦によるロストルクは十分に大きいため、第１油圧モータ２３が連れ回されることはなく、見掛け上固定クラッチに接続された状態となる。このため、リングギア６４が遊星ギア比に応じた回転数で回転し、機械駆動部２１による第１合成ギア５２の回転が第１油圧モータ２３の出力軸２３Ａに伝達することはない。
なお、クラッチ６５を開放しない場合には、第１合成ギア５２の回転が遊星機構によって想定以上に増速され、第１油圧モータ２３が過度に高速で連れ回される可能性がある。このため、第１油圧モータ２３の耐久性の点からも、斜軸角を０°にするのに加え、クラッチ６５を開放することが望ましい。
また、機械駆動時は、少なくともＨＳＴポンプ２２の押しのけ容積をゼロに制御すれば良く、油圧モータ２３，２４の押しのけ容積はゼロでなくてもよい。ただし、本実施形態のように、ＨＳＴポンプ２２の斜板角および油圧モータ２３，２４の斜軸角を０°にして、押しのけ容積をゼロに制御することが、無駄な動力消費を防止できる点で好ましい。
【００７５】
［油圧駆動から機械駆動への増速時の変速処理］
次に、油圧駆動から機械駆動への変速処理について説明する。
前述のとおり、機械駆動は油圧駆動に比べて効率が高いので、燃費を良くするためにはできるだけ低速で油圧駆動から機械駆動に切り替えることが好ましい。
【００７６】
そこで、シフトレバー１１７が前進３速や４速に設定されていて、油圧駆動（前進１速、２速）から機械駆動（前進３速、４速）まで負荷に応じて自動的に変速する増速時の変速処理を、図１０のフローチャートに基づき説明する。
車体コントローラ１００は、オペレータがアクセルを操作して車速を上げていくと、アクセル開度センサ１１１で検出されるアクセル開度に基づいて、前述の２つの油圧モータ２３、２４による前進１速から、第２油圧モータ２４のみによる前進２速に切り替える（ステップＳ１）。
さらに、オペレータがアクセルを操作して車速を上げていくと、車体コントローラ１００の切替制御手段１０２は、アクセル開度センサ１１１で検出されるアクセル開度に基づいて、切替制御マップに記憶された牽引力カーブＷＬF2〜ＷＬF2Dから１つを選択する（ステップＳ２）。
そして、車体コントローラ１００は、選択した前記牽引力カーブの切替点に、車速センサ１１６で検出される車速が達した時点で、クラッチ４７を繋ぎ、クラッチ５４を切り離し、油圧駆動（前進２速）から機械駆動（前進３速）に切り替えるクラッチ操作を行う（ステップＳ３）。
さらに、車体コントローラ１００は、アクセル開度や走行負荷などに基づいて、積荷のない平地走行など走行負荷が小さいと判断した場合には、クラッチ４３を繋いで、クラッチ４７を切り離し、機械駆動での前進４速に切り替えるクラッチ操作を行う（ステップＳ４）。
以上によって、増速時の変速処理が終了する（ステップＳ５）。
【００７７】
このように切替制御手段１０２を用いることで、負荷が大きく、つまりアクセル開度が大きく、油圧駆動時のエンジン回転数が高い場合には、切替点（切替車速）を高くすることで、機械駆動でのエンジン回転数も高くできるため、切替前後のエンジン回転数の差を比較的小さくできる。従って、変速時の切替ショックを軽減でき、油圧駆動から機械駆動にスムーズに切り替えることができて、バケット３の荷がこぼれることも防止できる。
また、負荷が小さく、つまりアクセル開度も小さく、油圧駆動時のエンジン回転数が低い場合には、切替点（切替車速）を低くすることで、機械駆動でのエンジン回転数も低くできるため、切替前後のエンジン回転数の差を比較的小さくできて変速時の切替ショックを軽減でき、油圧駆動から機械駆動にスムーズに切り替えることができて、バケット３の荷がこぼれることも防止できる。その上、早期に機械駆動に切り替えることができるため、効率を向上できて燃費を低減できる。
【００７８】
［変速ショック軽減対策］
この油圧駆動と機械駆動の切替時に、できるだけ滑らかにクラッチを切り替えて変速ショックを更に軽減するために、車体コントローラ１００は、以下の３つの対応を並行して行うことが好ましい。
【００７９】
［１．エンジン低回転化制御］
油圧駆動から機械駆動への切り替えを滑らかに実現するためには、切替前後でのエンジン８の回転数差が極力小さいほうが好ましい。このため、負荷が低く、アクセル開度も小さい場合には、油圧駆動時のエンジン８の回転数を低く維持でき、さらに馬力に余裕があるため、車体コントローラ１００は、ＨＳＴポンプ２２の斜板角や第２油圧モータ２４の斜軸角を制御して、エンジン８の回転数をより低くしながら、車速を上げる制御を行う。すなわち、ＨＳＴポンプ２２の押しのけ容積が増大するように斜板角を制御したり、第２油圧モータ２４の押しのけ容積が減少するように斜軸角を制御して、エンジン８の回転数を下げながら、車速を上げる制御を行う。なお、ＨＳＴポンプ２２の押しのけ容積を増大させる制御と、第２油圧モータ２４の押しのけ容積を減少させる制御は、少なくとも一方を実行すればよい。
この際、機械駆動時のエンジン回転数は、ギア比が固定されているため、車速とエンジン８の回転数はリニアに対応する。従って、負荷に応じて選択された牽引力カーブの切替点（切替車速）での、前進３速でのエンジン回転数を求め、このエンジン回転数に近づくように油圧駆動時のエンジン８の回転数を制御すれば、油圧駆動から機械駆動に切り替えた際のエンジン８の回転数差を更に小さくでき、変速ショックも一層軽減できる。
【００８０】
［２．エンジントルク引き去り制御］
油圧駆動から機械駆動への切り替え後、機械駆動となることで効率が良くなるため、急激なトルクの立ち上がりによる変速ショックが発生する可能性がある。これを防ぐために、変速中からトルク引き去り制御を行うことで変速ショックを和らげることができる。
具体的には、車体コントローラ１００は、油圧駆動から機械駆動への変速中に、燃料噴射のタイミングや燃料噴射量の調整をエンジンコントローラ１１０に指示し、エンジンコントローラ１１０は指示内容に基づいて燃料噴射装置１１３の噴射量を抑制する様に制御する。
これにより、機械駆動に切り替えた際に発生するトルクを抑制でき、変速ショックをより一層軽減できる。
【００８１】
［３．モジュレーションクラッチ］
本実施形態のクラッチ４３，４７，５４，６５は、クラッチ前後の回転数差を吸収するためにショックを和らげるモジュレーションパターンを持ったモジュレーションクラッチで構成されている。
モジュレーションクラッチは、単なる直結（係合度１００％）と切り離し（係合度０％）だけでなく、滑らせることも考慮されたクラッチ（即ち、その係合度を１００％から０％の間の中間的な値に調整することができ、それによりエンジン出力の伝達量を調整することができるクラッチ）である。モジュレーションクラッチの係合度を制御する方法は複数あるが、本実施形態では、クラッチの係合度は、クラッチに加えられる制御油圧によって決定している。
車体コントローラ１００は、油圧駆動から機械駆動に切り替える際に、モジュレーションパターンとして設定された変化パターンに基づいて制御油圧を制御することで、いわゆる半クラッチ状態（係合度が中間的な値）を経由することで、変速ショックを軽減できる。
【００８２】
［機械駆動から油圧駆動への減速時の変速処理］
次に、機械駆動から油圧駆動への減速時の変速処理について、図１１のフローチャートを用いて説明する。
車体コントローラ１００は、機械駆動から油圧駆動への切替時に、クラッチ５４を係合する前に、第２油圧モータ２４の斜軸、ＨＳＴポンプ２２の斜板を動かし始める。すなわち、車体コントローラ１００は、ＨＳＴポンプ２２の斜板角を、エンジン８の回転数に応じた角度にセットし、その時の流量と車速に応じた回転数になるように、第２油圧モータ２４の斜軸角を制御する（ステップＳ１１）。
次に、車体コントローラ１００は、第２油圧モータ２４の回転数が上昇し、クラッチ５４前後の第１合成ギア５２および第２合成ギア５３の回転数差がある閾値以下になったところで、クラッチ５４を繋げる（ステップＳ１２）。このため、一時的には、機械駆動部２１で伝達される動力と、第２油圧モータ２４から第２油圧駆動部２５Ｂで伝達される動力が、動力合成部２５Ｃで合成されて出力軸２０Ｂに伝達する。
その後、車体コントローラ１００は、ＨＳＴ圧力センサ１１５で検出される油圧回路Ａの圧力が上昇し、閾値を超えたところで、機械駆動部２１のクラッチ４７を切り離す（ステップＳ１３）。
以上によって、減速時の機械駆動から油圧駆動への変速処理が終了する（ステップＳ１４）。
【００８３】
機械駆動から油圧駆動への切り替え時、第２油圧モータ２４は斜軸角が０°であるため、回転数も０ｒｐｍ（停止状態）である。一方、エンジン８の回転数は車速に応じた回転数であり、例えば１２００〜１４００ｒｐｍ程度として設定する。第２油圧モータ２４のイナーシャは小さいため、第２油圧モータ２４が停止状態のまま、クラッチ５４を繋げることもできるが、第２油圧モータ２４をある程度の回転数まで回転してからクラッチ５４を繋いだほうが、切替前後での回転数差を小さくできてスムーズに切り替えることができる。また、減速時には、機械駆動から機械駆動および油圧駆動の併用状態を経由し、油圧駆動に切り替わる。これにより、減速時の変速ショックも軽減できて、機械駆動から油圧駆動にスムーズに切り替わり、減速時にもバケット３の荷がこぼれることを防止できる。
【００８４】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、第１油圧モータ２３および第２油圧モータ２４の２つの油圧モータが設けられていたが、本発明の走行用の油圧モータとしては１つであってよい。また逆に、走行用の油圧モータが３つ以上の場合でも、本発明に含まれる。
【００８５】
機械駆動部２１は、クラッチ４３，４７を備えて前進３速および前進４速の２段階に切替可能に構成されているが、３段階以上に変速できるものでもよいし、１段階のみに設定されるものでもよい。
【００８６】
前記実施形態では、ホイールローダ１の負荷（作業負荷および走行負荷）をアクセル開度として検出し、このアクセル開度および車速によって油圧駆動および機械駆動の切替点（切替タイミング）を調整していたが、ホイールローダ１の負荷をエンジン８の燃料噴出量などの他のパラメータを用いて検出してもよい。
【００８７】
機械駆動部２１や油圧駆動部２５の具体的なギア配列は前記実施形態に限定されない。例えば、機械駆動部２１は、エンジン軸２０Ａに２つのギアを固定し、前記２つのギアにそれぞれ噛み合いかつ中間軸４４に対して回転自在に支持される２つのギアと、中間軸４４に固定された１つのギアとの間にクラッチをそれぞれ配置して構成してもよい。
また、出力軸２０Ｂに、機械駆動部２１に含まれるギアと、油圧駆動部２５に含まれるギアとを別々に固定し、機械駆動部２１および油圧駆動部２５を独立して設けてもよい。
さらに、第１油圧駆動部２５Ａで伝達される動力と、第２油圧駆動部２５Ｂで伝達される動力を、出力軸２０Ｂに固定されたギア５５で合成するように構成してもよい。
すなわち、トランスミッション２０におけるギアの配列は、ホイールローダ１やエンジン８、ＨＳＴポンプ２２、油圧モータ２３、２４のサイズやレイアウトなどを考慮して設定すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、ホイールローダ（バックホーローダを含む）に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８９】
１…ホイールローダ、３…作業機であるバケット、８…エンジン、２０…トランスミッション、２０Ａ…エンジン軸、２０Ｂ…出力軸、２１…機械駆動部、２２…油圧ポンプであるＨＳＴポンプ、２３…第１油圧モータ、２４…第２油圧モータ、２５…油圧駆動部、２５Ａ…第１油圧駆動部、２５Ｂ…第２油圧駆動部、２５Ｃ…動力合成部、４３，４７…機械駆動用クラッチ、５４，６５…油圧駆動用クラッチ、１００…車体コントローラ、１０１…負荷検出手段、１０２…切替制御手段、１１０…エンジンコントローラ、１１１…アクセル開度センサ、１１２…エンジン回転数センサ、１１３…燃料噴射装置、１１４…モータ回転数センサ、１１５…ＨＳＴ圧力センサ、１１６…車速センサ、１１７…シフトレバー。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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