(57)【要約】【課題】掘削時におけるトランスミッションのシフトダウン動作を自動でかつ少ない変速ショックで実行できる作業車両の自動変速装置を提供する。【解決手段】走行用ＨＳＴ回路と、走行モータと車輪との間に介在して、走行モータから入力される回転動力を変速して出力する複数の速度段を有するトランスミッションと、リフトアームを駆動しバケットの位置を制御し、バケットの掘削反力によって、ボトム側室内の圧力が増加するリフトアームシリンダと、リフトアームシリンダのボトム側室内の圧力を読み込み、バケットによる掘削状態と判断する掘削判定部と、掘削判定部から受けた指令に応じて、走行モータの容量を増大させる指令を出力するモータ容量増大制御部と、トランスミッションの高速度段から最低速度段へのシフトダウンを制御するシフトダウン制御部とを備えた。【選択図】  図４
2014185754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バケット及びリフトアームを前部に設けた作業車両の自動変速装置であって、
逆転可能な可変容量型油圧ポンプからなるメインポンプに、可変容量型油圧モータからなる走行モータが１対のメイン油圧管路を介して閉回路接続された走行用ＨＳＴ回路と、
前記走行モータのモータ容量を制御するモータレギュレータと、
前記走行モータと車輪との間に介在して、前記走行モータから入力される回転動力を変速して出力する複数の速度段を有するトランスミッションと、
前記リフトアームを駆動し前記バケットの位置を制御し、前記バケットの掘削反力によって、ボトム側室内の圧力が増加するリフトアームシリンダと、
前記リフトアームシリンダのボトム側室内の圧力を検知する圧力センサと、
前記圧力センサによる前記リフトアームシリンダのボトム側室内の圧力を読み込み、前記ボトム側室内の圧力が予め設定した判定圧以上であるときを前記バケットによる掘削状態と判断する掘削判定部と、
前記掘削判定部から受けた指令に応じて、前記走行モータの容量を増大させる指令を前記モータレギュレータへ出力するモータ容量増大制御部と、
前記掘削判定部から受けた指令に応じて、前記トランスミッションの高速度段から最低速度段へのシフトダウンを制御するシフトダウン制御部とを備えた
ことを特徴とする作業車両の自動変速装置。
【請求項２】
請求項１に記載の作業車両の自動変速装置において、
前記モータ容量増大制御部が前記モータレギュレータへ出力する前記走行モータの容量を増大させる指令の増大速度は、前記作業車両の通常走行時における増大速度より高速に設定した
ことを特徴とする作業車両の自動変速装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の作業車両の自動変速装置において、
前記メイン油圧管路の圧力であるＨＳＴ駆動圧を検知するＨＳＴ駆動圧センサを備え、
前記モータ容量増大制御部は、前記ＨＳＴ駆動圧センサが検知した前記ＨＳＴ駆動圧を読み込み、前記ＨＳＴ駆動圧が予め設定した設定圧以上となったときに、前記モータレギュレータへ出力する前記走行モータの容量を増大させる指令の増大速度を、さらに高速に設定した
ことを特徴とする作業車両の自動変速装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の作業車両の自動変速装置において、
前記リフトアームを操作する操作レバーと、
前記操作レバーの操作量を検知する操作量センサとを備え、
前記掘削判定部は、前記操作量センサが検知した前記操作レバーの操作量を読み込み、前記判定圧を前記操作レバーの操作量に応じて変化させる
ことを特徴とする作業車両の自動変速装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の作業車両の自動変速装置において、
前記リフトアームシリンダのピストンロッドの最大ストローク位置を検知するストロークセンサを備え、
前記掘削判定部は、前記ストロークセンサが検知した記リフトアームシリンダのピストンロッドの最大ストローク位置を読み込んだときには、掘削判定を行わない
ことを特徴とする作業車両の自動変速装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の作業車両の自動変速装置において、
前記モータ容量増大制御部は、掘削時における前記圧力センサによる前記リフトアームシリンダのボトム側室の圧力に基づいて、前記モータレギュレータへ出力する前記走行モータの容量を増大させる指令の増大速度を設定した
ことを特徴とする作業車両の自動変速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の自動変速装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の作業車両において、ＨＳＴ回路の油圧モータの回転出力をトランスミッションで変速し、変速後の回転出力をアクスル等によりタイヤに伝達して走行するものがある。このような作業車両において、トランスミッションのハイからローへの切り換え時の変速ショックを低減するために、トランスミッションの切り換え時に、モータ傾転角を所定値まで低下させる作業車両の走行装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−５２５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ホイールローダの掘削作業は、一般に、破砕された岩石や土砂等の掘削対象物に向けて車体を走行させ、この走行動作によってバケットを掘削対象物に突入させた後に、バケットとアームを作動させることで行われる。
【０００５】
ここで、掘削対象物へのバケットの突入前においては、車体速度を上げる必要があるので、ホイールローダのオペレータは、トランスミッションをハイの位置で運転する。バケットを掘削対象物に突入させた後においては、バケットを掘削対象物により深く突入させるために駆動力を上げる必要があるので、ホイールローダのオペレータは、トランスミッションをローの位置に切り換える。
【０００６】
上述した従来技術によれば、このようなトランスミッションの切り換え時における、変速ショックを低減できるかも知れない。しかしながら、このトランスミッションの切り換え時期を判断するのは、オペレータであるため、熟練したオペレータであれば、トランスミッションの切り換え時期を適切に判断して掘削作業の効率を向上させることができるが、熟練度の低いオペレータの場合には、トランスミッションの切り換え時期を適切に判断できず、掘削作業の効率が低下する場合がある。
【０００７】
また、ホイールローダの掘削作業において、このようなトランスミッションの切り換え操作は必須となるが、オペレータにとって煩わしい操作であるため、トランスミッションの切り換え時における変速ショックが少なく、かつ自動的に変速できる作業車両の自動変速装置が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、簡易な制御手法により、掘削時におけるトランスミッションのシフトダウン動作を自動でかつ少ない変速ショックで実行できる作業車両の自動変速装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、バケット及びリフトアームを前部に設けた作業車両の自動変速装置であって、逆転可能な可変容量型油圧ポンプからなるメインポンプに、可変容量型油圧モータからなる走行モータが１対のメイン油圧管路を介して閉回路接続された走行用ＨＳＴ回路と、前記走行モータのモータ容量を制御するモータレギュレータと、前記走行モータと車輪との間に介在して、前記走行モータから入力される回転動力を変速して出力する複数の速度段を有するトランスミッションと、前記リフトアームを駆動し前記バケットの位置を制御し、前記バケットの掘削反力によって、ボトム側室内の圧力が増加するリフトアームシリンダと、前記リフトアームシリンダのボトム側室内の圧力を検知する圧力センサと、前記圧力センサによる前記リフトアームシリンダのボトム側室内の圧力を読み込み、前記ボトム側室内の圧力が予め設定した判定圧以上であるときを前記バケットによる掘削状態と判断する掘削判定部と、前記掘削判定部から受けた指令に応じて、前記走行モータの容量を増大させる指令を前記モータレギュレータへ出力するモータ容量増大制御部と、前記掘削判定部から受けた指令に応じて、前記トランスミッションの高速度段から最低速度段へのシフトダウンを制御するシフトダウン制御部とを備えたものとする。
【００１０】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記モータ容量増大制御部が前記モータレギュレータへ出力する前記走行モータの容量を増大させる指令の増大速度は、前記作業車両の通常走行時における増大速度より高速に設定したことを特徴とする。
【００１１】
更に、第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記メイン油圧管路の圧力であるＨＳＴ駆動圧を検知するＨＳＴ駆動圧センサを備え、前記モータ容量増大制御部は、前記ＨＳＴ駆動圧センサが検知した前記ＨＳＴ駆動圧を読み込み、前記ＨＳＴ駆動圧が予め設定した設定圧以上となったときに、前記モータレギュレータへ出力する前記走行モータの容量を増大させる指令の増大速度を、さらに高速に設定したことを特徴とする。
【００１２】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記リフトアームを操作する操作レバーと、前記操作レバーの操作量を検知する操作量センサとを備え、前記掘削判定部は、前記操作量センサが検知した前記操作レバーの操作量を読み込み、前記判定圧を前記操作レバーの操作量に応じて変化させることを特徴とする。
【００１３】
更に、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記リフトアームシリンダのピストンロッドの最大ストローク位置を検知するストロークセンサを備え、前記掘削判定部は、前記ストロークセンサが検知した記リフトアームシリンダのピストンロッドの最大ストローク位置を読み込んだときには、掘削判定を行わないことを特徴とする。
【００１４】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、前記モータ容量増大制御部は、掘削時における前記圧力センサによる前記リフトアームシリンダのボトム側室の圧力に基づいて、前記モータレギュレータへ出力する前記走行モータの容量を増大させる指令の増大速度を設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、作業車両の負荷と連動するリフトアームシリンダのボトム側室の圧力と走行モータのモータ容量の変化に応じてトランスミッションのシフトダウン動作を制御するので、簡易な制御手法により、掘削時におけるトランスミッションのシフトダウン動作を自動でかつ少ない変速ショックで実行できる作業車両の自動変速装置を提供することができる。この結果、作業車両の掘削時おけるトランスミッションの手動切換え操作が不要となり作業効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態が適用されるホイールローダを示す左側面図である。
【図２】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態が適用されるホイールローダの動力伝達系統を示す概略図である。
【図３】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態が適用されるホイールローダの作業機を示す側面図である。
【図４】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態である走行用ＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた動力伝達装置を示す油圧回路図である。
【図５】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラのモータ容量制御部の制御概念を示す特性図である。
【図６】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態である走行用ＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた作業車両の駆動力―車速の関係を示す特性図特性図である。
【図７】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラのシフトダウン制御部の制御概念を示す特性図である。
【図８】本発明と比較する比較例のモータ容量増大制御部の制御概念を説明する特性図である。
【図９】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラの掘削時シフトダウン制御のフローを示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラの掘削状態判定のフローを示すフローチャート図である。
【図１１】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラのモータ容量増大制御のフローを示すフローチャート図である。
【図１２】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態における動作の一例を示す特性図である。
【図１３】本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態における動作の他の例を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の作業車両の自動変速装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００１８】
本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を図１乃至図８を用いて説明する。図１は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態が適用されるホイールローダを示す左側面図、図２は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態が適用されるホイールローダの動力伝達系統を示す概略図、図３は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態が適用されるホイールローダの作業機を示す側面図、図４は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態である走行用ＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた動力伝達装置を示す油圧回路図、図５は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラのモータ容量制御部の制御概念を示す特性図、図６は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態である走行用ＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた作業車両の駆動力―車速の関係を示す特性図、図７は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラのシフトダウン制御部の制御概念を示す特性図、図８は本発明と比較する比較例のモータ容量増大制御部の制御概念を説明する特性図である。
【００１９】
図１において、ホイールローダ１は、運転室２と掘削作業等に用いられる作業機３と、前輪４及び後輪５とを備えている。
【００２０】
ホイールローダ１は、図２に示す動力伝達系統を備えている。エンジン６から出力された動力はメインポンプ２１および走行モータ２２等からなる走行用ＨＳＴ回路２０によりトランスミッション７に伝達され、さらにトランスミッション７からドライブシャフト８に伝達される。ドライブシャフト８はフロントアクスル９およびリアアクスル１０を駆動し、フロントアクスル９は前輪４を、リアアクスル１０は後輪５にそれぞれ動力を伝達する。
【００２１】
作業機３は、図３に示すように、ホイールローダ１の前部に上下方向に回動可能に結合したリフトアーム１１と、このリフトアーム１１の先端部に回動可能に結合したバケット１２とを備えている。リフトアーム１１は、油圧シリンダであるリフトアームシリンダ１３により駆動される。バケット１３は、油圧シリンダであるバケットシリンダ１４の動作がベルクランク１５を介して伝達されることにより駆動される。
【００２２】
次に、本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態である走行用ＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた動力伝達装置を図４を用いて説明する。  
図４に示すように、本実施の形態において動力伝達装置は、走行用ＨＳＴ回路２０と、この走行用ＨＳＴ回路２０と前輪４及び後輪５との間に介在して、走行用ＨＳＴ回路２０の走行モータ２２から出力される回転動力を変速して出力するトランスミッション７と、走行用ＨＳＴ回路２０とトランスミッション７とを制御するコントローラ８０と、ホイールローダ１の走行方向をコントローラ８０に指令する前後進切換装置６２と、リフトアーム１１の上げ下げ量を操作するリフトアーム操作レバー６１とを備えている。
【００２３】
エンジン６からの動力は、走行用ＨＳＴ回路２０を介してトランスミッション７に伝達されている。走行用ＨＳＴ回路２０は、メインポンプ２１と走行モータ２２とが１対のメイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂを介して閉回路接続されている。走行モータ２２の出力軸は、トランスミッション７のトランスミッション入力軸４０と連結されている。トランスミッション７に伝達された動力は、トランスミッション出力軸４１から出力される。また、メイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂには、それぞれの管路圧力を検知可能な圧力センサ３１Ａ，３１Ｂが設けられている。圧力センサ３１Ａ，３１Ｂが検知したメイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂの管路圧力の信号ＰＡ，ＰＢは、それぞれコントローラ８０に入力される。
【００２４】
メインポンプ２１は、吸込み口と吐き出し口を逆転可能な可変容量型油圧ポンプである。メインポンプ２１は、運転室２に設けられた前後進切換装置６２の前進位置Ｆｐ・後進位置Ｒｐの切換指令に応じて、メイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂにおける作動油の循環方向を切り換えるポンプレギュレータ２３を備えている。ホイールローダ１が前進走行する場合、メインポンプ２１はメイン油圧管路３０Ｂから作動油を吸込みメイン油圧管路３０Ａに圧油を吐出する。逆にホイールローダ１が後進走行する場合、メインポンプ２１はメイン油圧管路３０Ａから作動油を吸込みメイン油圧管路３０Ｂに圧油を吐出する。
【００２５】
走行モータ２２は、モータ容量を可変にするモータレギュレータ２４を備えている。モータレギュレータ２４はコントローラ８０からの駆動電力Ｗに比例して走行モータ２２の容量Ｑを変化させる。
【００２６】
トランスミッション７は、高速伝達系４２と低速伝達系４３の２系統の動力伝達系を備えている。高速伝達系４２は、高速クラッチ４４、高速ドライブギヤ４５および、高速ドリブンギヤ４６からなる減速比ＲＨiの動力伝達系である。低速伝達系４３は、低速クラッチ４７、低速ドライブギヤ４８および、低速ドリブンギヤ４９からなる減速比ＲＬｏの動力伝達系である。ここで、これらの減速比は、ＲＬｏ＞ＲＨiの関係となる。
【００２７】
２つの動力伝達系は、一方のクラッチを接続し、もう一方のクラッチを切り離すことで選択される。高速伝達系４２により動力伝達が行われる場合、トランスミッション出力軸４１は、高回転・小トルクの回転を出力し、低速伝達系４３により動力伝達が行われる場合、低回転・大トルクの回転を出力する。作業車両においては、前者の状態では高速・小駆動力、後者の状態では低速・大駆動力となる。
【００２８】
高速クラッチ４４および低速クラッチ４７の接続・切断制御は油圧式であり、クラッチ圧を入れることで、クラッチを接続し、クラッチ圧を入れないことで、クラッチを切断する。高速クラッチ４４のクラッチ圧ＰＨiおよび低速クラッチ４７のクラッチ圧ＰＬｏは、それぞれ高速クラッチ制御バルブ５０と低速クラッチ制御バルブ５１とにより制御される。これらのクラッチ制御バルブ５０，５１は比例電磁弁方式であり、コントローラ８０から各ソレノイド５２に供給される駆動電力ＷＨi、ＷＬｏに比例したクラッチ圧ＰＨi、ＰＬｏを出力する。クラッチ制御バルブ５０，５１の一次側に供給されるクラッチ圧一次圧は、メインポンプ２１に併設され、エンジン６により駆動されるチャージポンプ２５から供給される。
【００２９】
リフトアーム１１を駆動するリフトアームシリンダ１３のピストンロッドの伸縮は、運転室２に設けられたリフトアーム操作レバー６１の操作で行われる。具体的には、リフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａのポート１６Ａとロッド側室１３Ｂのポート１６Ｂに流入する圧油の方向と流量を制御するリフトアーム制御バルブ６３の操作部が、リフトアーム操作レバー６１と直接連結されていることによる。なお、リフトアーム制御バルブ６３に供給される作業機の一次圧は、メインポンプ２１に併設され、エンジン６により駆動される作業機ポンプ２６から供給される。
【００３０】
リフトアーム操作レバー６１は、レバー操作量が検知可能なリフトアーム操作量検知装置６５を備えている。また、リフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力を検知するボトム側ポート１６Ａに連結する配管には圧力センサ６４が設けられている。リフトアームシリンダ１６のピストンロッド側には、ピストンロッドが最大ストローク位置にあることを検知可能とするリフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６が設けられている。リフトアーム操作量検知装置６５が検知したレバー操作量の信号，ボトム側ポート圧力センサ６４が検知したボトム側ポート圧の信号ＰＣ，及びリフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６が検知した最大ストロークの信号Ｓは、それぞれコントローラ８０に入力される。
【００３１】
コントローラ８０は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等から構成された演算処理部を備えコンピュータプログラムに従って動作する装置であって、モータレギュレータ２４、高速クラッチ制御バルブ５０および低速クラッチ制御バルブ５１等を電子制御する。演算処理部としては、詳細後述するモータ容量制御部８１とシフトダウン制御部８２と掘削判定部８３とモータ容量増大制御部８４とを備えている。
【００３２】
コントローラ８０は、圧力センサ３１Ａ，３１Ｂが検出したメイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂの管路圧力の圧力値ＰＡ，ＰＢと、圧力センサ６４が検出したリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力値ＰＣとを入力し、モータレギュレータ２４に駆動電力Ｗを、高速クラッチ制御バルブ５０および低速クラッチ制御バルブ５１のソレノイド５２に駆動電力ＷＨi，ＷＬｏをそれぞれ出力して供給することで、モータ容量Ｑおよびクラッチ圧ＰＨi，ＰＬｏを制御している。
【００３３】
また、コントローラ８０は、前後進切換装置６２が検知した前進位置Ｆｐ・中立位置Ｎｐ・後進位置Ｒｐの各切換指令を入力している。また、リフトアーム操作量検出装置６５が検知したリフトアーム操作レバー６１の操作量と、リフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６が検知したリフトアームシリンダ１３が最大ストローク位置にあるか否かの信号も入力している。
【００３４】
コントローラ８０のモータ容量制御部８１は、圧力センサ３１Ａ，３１Ｂから読み込んだ圧力値ＰＡ，ＰＢのうち、メインポンプ２１の吐出側管路圧力（以下、ＨＳＴ駆動圧ＰＤという）に応じてモータ容量制御を行う。メインポンプ２１の吐出方向は前後進切換装置６２により切り換えられるため、前後進切換装置６２が前進指令（Ｆｐ）の場合はメイン油圧管路３０Ａの圧力ＰＡが、後進指令（Ｒｐ）の場合はメイン油圧管路３０Ｂの圧力ＰＢがＨＳＴ駆動圧ＰＤとしてコントローラ８０に読み込まれる。また、同時にＨＳＴ駆動圧ＰＤとは逆側のメインポンプ吸込み側管路圧力ＰＲを読み込む。
【００３５】
本実施の形態においては、図５に示すように、ＨＳＴ駆動圧ＰＤを設定された目標圧ＰＴに一致させるようにモータ容量制御するものであって、いわゆる圧力一定制御が行われる。具体的には、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが設定された目標圧ＰＴより大きくなった場合には、モータ容量Ｑを大きくする駆動電力Ｗが、コントローラ８０からモータレギュレータ２４に供給される。このことにより、モータ容量が変化し、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが調節され目標圧ＰＴに一致するように動作する。また、モータ容量Ｑと駆動電力Ｗは比例関係にあるので、コントローラ８０は、出力している駆動電力Ｗからモータ容量Ｑを算出可能となる。なお、モータ容量Ｑの変化速度は、あらかじめランプ関数等で設定された変化速度またはＨＳＴ駆動圧ＰＤと目標圧ＰＴの差分を偏差としたＰＩＤ制御の各制御パラメータ等により決定される。
【００３６】
ところで、本実施の形態における行用ＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた作業車両は、図６に示すような駆動力―車速特性を備えている。図６において、実線は、トランスミッション高速伝達時の走行用ＨＳＴ回路変速特性を示し、破線は、トランスミッション低速伝達時の走行用ＨＳＴ回路変速特性を示す。
【００３７】
走行用ＨＳＴ回路によれば、モータ容量Ｑを変化させることで無段変速を可能とする。具体的には、走行モータ２２のモータ容量を小容量にすることで、高速・小駆動力の状態になり、走行モータ２２のモータ容量を大容量にすることで、低速・大駆動力の状態になる。図６の実線と破線とで示すように、複数段トランスミッションと可変容量の走行モータ２２とを組み合わせることで、広い領域での変速が可能になる。
【００３８】
コントローラ８０のシフトダウン制御部８２は、高速クラッチ制御バルブ５０および低速クラッチ制御バルブ５１のソレノイド５２に供給する駆動電力ＷＨi，ＷＬｏをそれぞれ制御することで、トランスミッション７を制御する。図４と図７とを用いてシフトダウン制御を説明する。図７において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｃ）は上から順にモータ容量Ｑ、クラッチ圧ＰＣＬ、変速比Ｒを示している。また、時刻ＴＳＤは、シフトダウン制御開始時刻であり、時刻ＴＬＯは、シフトダウン制御完了時刻を示している。なお、（ｂ）における実線のＰＣＬ−Ｈｉは、高速クラッチ側のクラッチ圧を示し、破線のＰＣＬ−ＬＯは、低速クラッチ側のクラッチ圧を示している。また、（ｃ）における実線のＲＴｏｔａｌは総変速比を、破線のＲＨＳＴは走行モータ変速比を、点線のＲＴＭはトランスミッション変速比をそれぞれ示している。
【００３９】
高速伝達系４２が選択されている場合は、コントローラ８０は高速クラッチ制御バルブ５０のソレノイド５２に駆動電力ＷＨiを供給し、クラッチ圧を高速クラッチ４４側（ＰＣＬ−Ｈｉ）に入れる。一方、コントローラ８０は低速クラッチ制御バルブ５１のソレノイド５２には、駆動電力ＷＬｏを供給せず、クラッチ圧を低速クラッチ４７側（ＰＣＬ−ＬＯ）には入れない。このことにより、高速クラッチ４４は接続されて、低速クラッチ４７は切断された状態となっている。
【００４０】
図７の時刻ＴＳＤ以前は、高速伝達系４２が選択されていて、モータ容量Ｑが予め設定されたシフトダウン開始設定容量ＱＳＤに向けて漸増している。モータ容量Ｑが大きくなるということは、走行モータ２２に低速大駆動力が要求されていることを示す。
【００４１】
シフトダウン制御開始時刻ＴＳＤにおいて、モータ容量Ｑがシフトダウン開始設定容量ＱＳＤに到達すると、コントローラ８０はシフトダウン制御を開始する。
【００４２】
シフトダウン制御では、シフトダウン制御開始時刻ＴＳＤとシフトダウン制御完了時刻ＴＬＯとの間に、トランスミッション７の動力伝達系を高速伝達系４２から低速伝達系４３へ切り換えることでトランスミッション変速比ＲＴＭが図７の（Ｃ）で示すように増加するのに合わせて、図７の（ａ）で示すようにモータ容量Ｑを減少させる制御を行う。このことにより、走行モータ変速比ＲＨＳＴをトランスミッション変速比ＲＴＭの増加と逆側に変化させるので、トランスミッション変速比ＲＴＭと走行モータ変速比ＲＨＳＴの積である総変速比ＲＴｏｔａｌを滑らかに変化させることができる。
【００４３】
コントローラ８０は、変速制御に伴う駆動電力Ｗ，ＷＨi，ＷＬｏを変化させることで、モータ容量Ｑ，高速クラッチ圧（ＰＣＬ−Ｈｉ），低速クラッチ圧（ＰＣＬ−ＬＯ）を変化させて、シフトダウン制御を行う。まず、図７の（ｂ）に示すように、高速クラッチ圧（ＰＣＬ−Ｈｉ）を低下させることで、図４に示す高速クラッチ４４を切り離す。
【００４４】
このとき、低速クラッチ４７の入力側であるトランスミッション入力軸４０の回転数は、出力側である低速ドライブギヤ４８の回転数のＲＬｏ/ＲＨi倍（ＲＬｏ/ＲＨi＞１）になっている。そこで、走行モータ変速比ＲＨＳＴを低速伝達系４３と高速伝達系４２の変速比ＲＬｏ/ＲＨiの逆数分だけ減少させることでトランスミッション入力軸４０回転数を増大させる。このことにより、低速ドライブギヤ４８回転数との回転数差を吸収し、この状態で低速クラッチ圧（ＰＣＬ−ＬＯ）を上昇させて、低速クラッチ４７を接続する。この結果、変速ショックの少ない自動シフトダウン動作を実現している。
【００４５】
なお、走行モータ変速比ＲＨＳＴをトランスミッション変速比ＲＴＭの逆数分変化させられるように、モータ最大容量Ｑmaxおよびモータ最小容量ＱminをＱmax/Ｑmin≧ＲＬｏ/ＲＨiとなるように設定するとともに、ＱＳＤ/Ｑmin≧ＲＬｏ/ＲＨiとなるようにシフトダウン開始設定容量ＱＳＤを設定し、必要なモータ容量変化比（＝ＲＬｏ/ＲＨi）を確保している。このことにより、シフトダウン時の変速ショックを吸収することができる。シフトダウン制御終了により低速伝達系４３が選択され、作業車両の駆動力Ｆが増大する。
【００４６】
コントローラ８０の掘削判定部８３は、リフトアーム操作量検知装置６５が検知したレバー操作量の信号，圧力センサ６４が検知したリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣ，及びリフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６が検知した最大ストロークの信号Ｓを基に、ホイールローダ１の掘削状態を判定する。具体的には、掘削開始若しくは掘削中であることを以下の条件が充足されたときに判定する。
（１）リフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６が検知したリフトアームシリンダ１３のピストンロッドが最大ストローク位置でないこと。
（２）圧力センサ６４の検知したボトム側室内１３Ａの圧力信号ＰＣが、算出された掘削開始判定圧ＰＥＸ以上であること。
【００４７】
ここで、リフトアームシリンダ１３のボトム側室内１３Ａの圧力の信号ＰＣは、リフトアームシリンダ１３のレバー操作量に応じて増大することから、掘削開始判定圧ＰＥＸは、リフトアーム操作量検知装置６５が検知したレバー操作量の信号α（例えばレバー角度）と、リフトアーム非操作時（例えば、リフトアーム制御バルブ６３が中立位置にあって、作業機ポンプ２６から供給される作業機の一次圧が遮断されているとき）のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＥＸ０とを用いて以下の式（１）で算出する。  
ＰＥＸ＝ＰＥＸ０+ｋα  ・・・・（１）  
ここで、ｋは比例定数を示す。
【００４８】
圧力センサ６４の検知したボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣが、算出された掘削開始判定圧ＰＥＸ以上であるということは、リフトアームシリンダ１３に掘削物からの反力が動作していることを示す。したがって、この場合には、掘削が開始されている（掘削中）と判断できる。掘削判定部８３が判定したホイールローダ１の掘削判定値は、後述する掘削時シフトダウン制御演算等で使用される。
【００４９】
次に、図４と図８とを用いてモータ容量増大制御の必要性を説明する。図８において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ），（ｂ）は上から順に駆動圧ＰＤ、モータ容量Ｑを示している。また、時刻ＴＥＸは、ホイールローダ１が掘削物（砂利山等）に突入する時刻であり、時刻Ｔ１は、掘削開始モータ容量Ｑが増容量を開始する時刻を示している。時刻ＴＳＤは、シフトダウン制御開始時刻を示している。
【００５０】
ホイールローダ１は、まず、トランスミッション高速伝達系４２選択時に掘削物（砂利山等）に突入する（時刻ＴＥＸ）。このことにより、ホイールローダ１は掘削物から反力を受けるので、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが増大する。そして、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが目標圧ＰＴを超えた時点でモータ容量Ｑが増大を始めている。
【００５１】
このように、通常のモータ容量制御のみの場合には、ホイールローダ１が掘削物（砂利山等）に突入する時刻ＴＥＸと、掘削開始モータ容量Ｑが増容量を開始する時刻Ｔ１との間には無視できない時間差が生じてしまう。これは、掘削物からの反力が、走行用ＨＳＴ回路２０におけるＨＳＴ駆動圧ＰＤとして現れるまでの応答遅れが原因である。
【００５２】
また、通常のモータ容量制御のみの場合、ＨＳＴ駆動圧ＰＤを検知してからのモータ容量増大速度は、車体通常走行時の操作フィーリング等のマッチングにより設定された圧力一定制御での設定値に依存しているので、ホイールローダ１が掘削物（砂利山等）に突入する時刻ＴＥＸからモータ容量Ｑがシフトダウン開始設定容量ＱＳＤに到達するシフトダウン制御開始時刻ＴＳＤまで、一定の時間が必要になってしまう。
【００５３】
このようなモータ容量増大動作では、掘削時の急激な負荷上昇に対し駆動力Ｆが上がるのが遅すぎるため作業効率が悪くなってしまう。また、モータ容量Ｑがシフトダウン開始設定容量ＱＳＤに到達する前にトランスミッション７のシフトダウン動作が行われると、クラッチの回転数差を吸収できないため、大きな変速ショックが発生し、オペレータに不快感を与えてしまう。このため、掘削動作開始の検知と、速やかなモータ容量Ｑのシフトダウン開始設定容量ＱＳＤまでの増大制御が必要になる。
【００５４】
そこで、コントローラ８０のモータ容量増大制御部８４は、圧力センサ６４が検知したリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣと、圧力センサ３１Ａ，３１Ｂから読み込んだ圧力値ＰＡ，ＰＢのうちのメインポンプ２１の吐出側管路圧力であるＨＳＴ駆動圧ＰＤとを基に、モータ容量増大量ｄＱを算出して、速やかにモータ容量Ｑを増大させるモータ容量増大制御を行う。
【００５５】
具体的には、まず、掘削開始時に圧力センサ６４が検知したリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣと予め設定されたボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａx（コントローラ始動時は、リフトアーム非操作時のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＥＸ０）とを比較して、ボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣが予め設定されたボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａx超過の場合は、ボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣを選択し、それ以外の場合は、予め設定されたボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａxを選択する。
【００５６】
次に、選択された信号（これをＰＣｍａxと規定する）を基に以下の式（２）で第１モータ容量増大量ｄＱ１を算出する。第１モータ容量増大量ｄＱ１はコントローラ８０のモータ容量制御間隔ｄｔにおける容量増大量であり増大量が一定値の場合、モータ容量Ｑは一定速度で容量変化する。  
ｄＱ１＝Ｋ×ＰＣｍａx  ・・・・（２）  
ここで、Ｋは比例定数を示す。
【００５７】
また、上述した通常走行時のモータ容量増大量をｄＱ０とした場合には、以下の式（３）が成立するように設定することにより、通常走行時より速くモータ容量Ｑが増大する。  
ｄＱ１＝Ｋ×ＰＣｍａx≧Ｋ×ＰＥＸ０≧ｄＱ０・・・・（３）  
但し、このとき、第１モータ容量増大量ｄＱ１の値が大きすぎるとホイールローダ１が掘削負荷によらずして急減速してしまう。このため、比例定数Ｋは車体マッチング等を実施することで掘削負荷による車体減速とモータ容量増大による車体減速とが同程度になるように適切に設定することが必要である。
【００５８】
次に、メインポンプ２１の吐出側管路圧力であるＨＳＴ駆動圧ＰＤと、予め設定された増大開始設定圧ＰＳＤとを比較して、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが予め設定された増大開始設定圧ＰＳＤ未満の場合には、モータ容量増大量ｄＱとして上述の第１モータ容量増大量ｄＱ１を選択する。それ以外の場合は、上述の第１モータ容量増大量ｄＱ１にさらに予め設定された一定値である第２モータ容量増大量ｄＱ２を加算した値をモータ容量増大量ｄＱとして選択する。
【００５９】
ここで、増大開始設定圧ＰＳＤは、例えば、モータ容量制御部８１の目標圧ＰＴの値に設定される。また、目標圧ＰＴと一定の係数との乗算値（例えば、ＰＳＤ＝ＰＴ×０．９）や、目標圧ＰＴから一定圧の減算値を（例えば、ＰＳＤ＝ＰＴ−０．５ＭＰａ）用いても良い。
【００６０】
また、モータ容量増大量ｄＱ＝ｄＱ１＋ｄＱ２が選択される場合とは、ホイールローダ１の走行負荷に及ぶ大きな負荷が必要と判断される場合であり、この場合には、モータ容量増大速度をさらに増加させている。
【００６１】
上述したようにモータ容量増大量ｄＱが算出された後、コントローラ８０は現在のモータ容量Ｑにモータ容量増大量ｄＱを加算した値Ｑ＋ｄＱにモータ容量がなるように、モータレギュレータ２４を駆動する駆動電力Ｗを制御する。
【００６２】
次に、コントローラ８０の掘削時シフトダウン制御演算手順について図９乃至図１１を用いて説明する。図９は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラの掘削時シフトダウン制御のフローを示すフローチャート図、図１０は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラの掘削状態判定のフローを示すフローチャート図、図１１は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態を構成するコントローラのモータ容量増大制御のフローを示すフローチャート図である。図９乃至図１１において、図１乃至図８に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００６３】
図９において、コントローラ８０は、トランスミッション７の複数段の動力伝達系のうちどの動力伝達系選択が選択されているかを読み込む（ステップＳ１）。具体的には、駆動電力ＷＨi，ＷＬｏの出力信号を読み込む。
【００６４】
コントローラ８０は、現在のトランスミッション動力伝達系が高速伝達系４２選択か、否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には、高速クラッチ制御バルブ５０のソレノイド５２に駆動電力ＷＨiが供給され、低速クラッチ制御バルブ５１のソレノイド５２には、駆動電力ＷＬｏを供給されていない場合には高速伝達系４２選択と判定する。高速伝達系４２選択であれば、（ステップＳ３）に進み、それ以外の場合（動力伝達系切換中の状態を含む）は（ステップＳ１２）へ進む。
【００６５】
コントローラ８０は、後述する掘削判定値とリフトアームシリンダ１３のボトム側ポート圧Ｐｃを読み込む（ステップＳ３）。ここで、リフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃを読み込むのは、ホイールローダ１が掘削物に突入した場合、バケット１２が受ける掘削反力がリフトアームシリンダ１３に作用するためであって、掘削状態にあるか、それ以外の状態であるかを後に判定するためである。
【００６６】
コントローラ８０は、掘削判定値が掘削中か、否かを判定する（ステップＳ４）。掘削中であれば、（ステップＳ５）に進み、それ以外の場合は（ステップＳ９）に進む。
【００６７】
コントローラ８０は、モータ容量Ｑを読み込む（ステップＳ５）。具体的には、出力している駆動電力Ｗからモータ容量Ｑを算出する。
【００６８】
コントローラ８０は、（ステップＳ５）で読み込まれたモータ容量Ｑが、シフトダウン開始設定容量ＱＳＤ以上か、否かを判定する（ステップＳ６）。モータ容量Ｑが、シフトダウン開始設定容量ＱＳＤ以上であれば、（ステップＳ７）へ進み、それ以外の場合は（ステップＳ１１）に進む。なお、シフトダウン開始設定容量ＱＳＤは、上述したように設定されている。
【００６９】
コントローラ８０は、上述したトランスミッション７と走行モータ２２の協調により変速ショックを低減するシフトダウン制御を行う（ステップＳ７）。具体的には、上述したシフトダウン制御部８２が制御する。シフトダウン制御の終了により、低速伝達系４３の選択状態となる。
【００７０】
コントローラ８０は、掘削判定部８３における掘削判定値を通常に設定するとともに、モータ容量増大制御部８４におけるボトム側圧力最大値ＰＣｍａｘをリフトアーム非操作時の掘削開始判定圧ＰＥＸＯと設定する（ステップＳ８）。（ステップＳ８）終了後、コントローラ８０の演算は（ステップＳ１）に戻り、次の演算サイクルを開始する。
【００７１】
（ステップＳ４）において、掘削判定値が掘削でない場合には、コントローラは、後述する掘削開始判定演算を行う（ステップＳ９）。具体的には、上述した掘削判定部８３が判定する。
【００７２】
コントローラ８０は、掘削判定値が掘削中か、否かを判定する（ステップＳ１０）。掘削中であれば、（ステップＳ５）に進み、それ以外の場合は（ステップＳ１２）に進む。
【００７３】
（ステップＳ６）において、（ステップＳ５）で読み込まれたモータ容量Ｑが、シフトダウン開始設定容量ＱＳＤ以上でない場合には、コントローラ８０は、後述するモータ容量増大制御を行う（ステップＳ１１）。具体的には、上述したモータ容量増大制御部８４がモータ容量Ｑを増大制御する。
【００７４】
（ステップＳ１１）実行後、または（ステップＳ２）において、現在のトランスミッション動力伝達系が高速伝達系４２選択でない場合、または、（ステップＳ１０）において、掘削判定値が掘削でない場合には、コントローラ８０は、（ステップＳ１）で読み込まれた現トランスミッション伝達系選択状態を保持する（ステップＳ１２）。（ステップＳ１２）終了後、コントローラ８０の演算は（ステップＳ１）に戻り、次の演算サイクルを開始する。なお、掘削判定部８３における掘削判定値、及び、モータ容量増大制御部８４におけるボトム側圧力最大値ＰＣｍａｘの値は、演算で使用した値を次のサイクルにおいても使用する。
【００７５】
次に、上述した掘削時シフトダウン制御演算手順における掘削状態判定の演算手順について図１０を用いて説明する。以下の演算手順は、上述した掘削判定部８３で実行される。  
コントローラ８０は、リフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６よりリフトアームシリンダ１３のピストンロッドの位置情報を読み込む（ステップＳ２１）。
【００７６】
コントローラ８０は、リフトアームシリンダ１３のピストンロッドが最大ストロークか否かを判定する（ステップＳ２２）。具体的には、リフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ６６が検知した最大ストロークの信号Ｓが１であれば、最大ストロークと判定する。最大ストロークであれば、（ステップＳ２７）に進み、それ以外の場合は（ステップＳ２３）へ進む。
【００７７】
コントローラ８０は、リフトアーム操作量検出装置６５よりレバー操作量を読み込む（ステップＳ２３）。
【００７８】
コントローラ８０は、（ステップＳ２３）で読み込んだレバー操作量を基に掘削開始判定圧力ＰＥＸを算出する（ステップＳ２４）。具体的には、リフトアーム操作量検知装置６５が検知したレバー操作量の信号α（例えばレバー角度）と、リフトアーム非操作時（例えば、リフトアーム制御バルブ６３が中立位置にあって、作業機ポンプ２６から供給される作業機の一次圧が遮断されているとき）のボトム側ポート圧の信号ＰＥＸ０とを用いて算出する。
【００７９】
コントローラ８０は、掘削時シフトダウン制御演算手順の（ステップＳ３）で読み込まれたリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃが、掘削開始判定圧力ＰＥＸを以上か、否かを判定する（ステップＳ２５）。ボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃが、掘削開始判定圧力ＰＥＸ以上であれば、（ステップＳ２６）に進み、それ以外の場合は（ステップＳ２７）へ進む。
【００８０】
コントローラ８０は、掘削判定値を掘削中と設定する（ステップＳ２６）。（ステップＳ２６）終了後、コントローラ８０の掘削状態判定演算は終了し、掘削時シフトダウン制御演算手順の（ステップＳ１０）に進む。
【００８１】
（ステップＳ２２）において、リフトアームシリンダ１３のピストンロッドが最大ストロークである場合、または、（ステップＳ２５）において、ボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃが、掘削開始判定圧力ＰＥＸ未満の場合には、コントローラ８０は、掘削判定値を通常と設定する（ステップＳ２７）。（ステップＳ２７）終了後、コントローラ８０の掘削状態判定演算は終了し、掘削時シフトダウン制御演算手順の（ステップＳ１０）に進む。
【００８２】
次に、上述した掘削時シフトダウン制御演算手順におけるモータ容量増大制御の演算手順について図１１を用いて説明する。以下の演算手順は、上述したモータ容量増大制御部８４で実行される。  
コントローラ８０は、掘削時シフトダウン制御演算手順の（ステップＳ３）で読み込まれたリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃが、予め設定されたボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａx（コントローラ始動時は、リフトアーム非操作時のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＥＸ０）超過か、否かを判定する（ステップＳ３１）。ボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃが、ボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａx超過であれば、（ステップＳ３２）に進み、それ以外の場合は（ステップＳ３３）へ進む。
【００８３】
コントローラ８０は、予め設定されたボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａxの値を（ステップＳ３）で読み込まれたリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃの値に設定する（ステップＳ３２）。上述したようにコントローラ始動時のボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａxの値は、リフトアーム非操作時のボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＥＸ０の値に設定されている。
【００８４】
（ステップＳ３２）実行後、または（ステップＳ３１）において、リフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力Ｐｃが、予め設定されたボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａx超過でない場合には、コントローラ８０は、第１モータ容量増大量ｄＱ１を算出する（ステップＳ３３）。
【００８５】
コントローラ８０は、走行用ＨＳＴ回路２０の駆動圧ＰＤを読み込む（ステップＳ３４）。具体的には、圧力センサ３１Ａ，３１Ｂから読み込んだ圧力値ＰＡ，ＰＢのうち、メインポンプ２１の吐出側管路圧力であるＨＳＴ駆動圧ＰＤを読み込む。
【００８６】
コントローラ８０は、（ステップＳ３４）で読み込まれた走行用ＨＳＴ回路２０の駆動圧ＰＤが、増大開始設定圧ＰＳＤ以上か、否かを判定する（ステップＳ３５）。走行用ＨＳＴ回路２０の駆動圧ＰＤが、増大開始設定圧ＰＳＤ以上であれば、（ステップＳ３６）へ進み、それ以外の場合は（ステップＳ３７）に進む。
【００８７】
コントローラ８０は、モータ容量増大量をｄＱ＝ｄＱ１＋ｄＱ２と設定する（ステップＳ３６）。ここで、第２モータ容量増大量ｄＱ２は、予め設定された一定値である。
【００８８】
（ステップＳ３５）において、走行用ＨＳＴ回路２０の駆動圧ＰＤが、増大開始設定圧ＰＳＤ以上でない場合には、コントローラ８０は、モータ容量増大量をｄＱ＝ｄＱ１と設定する（ステップＳ３７）。
【００８９】
コントローラ８０は、モータ容量を現在のモータ容量Ｑに（ステップＳ３６）または（ステップＳ３７）で設定したモータ容量増大量ｄＱを加算した容量Ｑ＋ｄＱ１となるように、モータレギュレータ２４を駆動する駆動電力Ｗを制御する。（ステップＳ３７）終了後、コントローラ８０のモータ容量増大制御演算は終了し、掘削時シフトダウン制御演算手順の（ステップ１２）に進む。
【００９０】
次に、本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態における動作を図１２及び図１３を用いて説明する。図１２は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態における動作の一例を示す特性図、図１３は本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態における動作の他の例を示す特性図である。図１２及び図１３において、図１乃至図１１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９１】
図１２及び図１３において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｃ）は上から順にリフトアームシリンダ１３のボトム圧の信号ＰＣ、ＨＳＴ駆動圧ＰＤ、モータ容量Ｑを示している。また、時刻ＴＥＸは、ホイールローダ１が掘削物（砂利山等）に突入する時刻であり、時刻Ｔ１は、掘削開始モータ容量Ｑが増容量を開始する時刻を、時刻Ｔ２は、ボトム側室１３Ａ内の圧力の信号ＰＣがボトム側室内圧力最大値信号ＰＣｍａxに到達する時刻を、時刻Ｔ３は、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが増大開始設定圧ＰＳＤ以上となる時刻をそれぞれ示している。更に、時刻ＴＳＤは、シフトダウン制御開始時刻を示している。なお、（ｃ）における一点鎖線の特性線Ｘは、通常走行時の容量増大速度におけるモータ容量Ｑの増加特性を、二点鎖線の特性線Ｙは、第１モータ容量増大量ｄＱ１での容量増大速度におけるモータ容量Ｑの増加特性を、それぞれ示している。
【００９２】
まず、図１２に示すように、時刻ＴＥＸにおいて、ホイールローダ１が掘削物（砂利山等）に突入すると、バケット１２が受ける掘削反力がリフトアームシリンダ１３に作用し、ボトム側室１３Ａ内の圧力ＰＣが、短時間で上昇する。時刻Ｔ１においてボトム側室１３Ａ内の圧力ＰＣが、掘削開始判定圧ＰＥＸ以上に到達するので、コントローラ８０はホイールローダ１が掘削を開始したと判定する。これにより、コントローラ８０は、（ｂ）に示すＨＳＴ駆動圧ＰＤが目標圧ＰＴに達していない状態であっても、走行モータ２２の容量Ｑを増大させ始める。
【００９３】
モータ容量増大速度は、モータ容量増大量ｄＱ=ｄＱ１＝Ｋ×ＰＣｍａxに基づきボトム側ポート圧ＰＣが最大となるまで増え続け、ボトム側ポート圧力最大値信号ＰＣｍａxが確定する時刻Ｔ２以降は、一定値になる。このときのモータ容量Ｑも増大速度は通常走行時の容量増大速度よりも大きな値となっているが、ホイールローダ１が、掘削負荷によらずして急制動しない適度な減速が保たれる値に設定している。
【００９４】
次に、時刻ＴＳＤにおいて、モータ容量Ｑはシフトダウン開始設定容量ＱＳＤに到達する。この時点においては、シフトダウン時の変速ショックを吸収することのできる十分なモータ容量変化比（ＱＳＤ/Ｑmin）を確保することができるので、コントローラ８０は、トランスミッション７と走行モータ２２の協調制御によるシフトダウン制御を開始する。
【００９５】
上述したように本実施の形態においては、掘削判定部８３とモータ容量増大制御部８４とを備えているので、ホイールローダ１が掘削物（砂利山等）に突入する時刻ＴＥＸからシフトダウン制御開始時刻ＴＳＤまでに要する時間を短縮することができる。このことにより、作業効率を向上できる。
【００９６】
次に、上述した掘削時におけるモータ容量変化の過程において、大きな走行負荷が発生した場合の動作について図１３を用いて説明する。
【００９７】
図１３において、ボトム側ポート圧力最大値信号ＰＣｍａxが確定する時刻Ｔ２までの動作は、図１２の本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態における動作の一例を示す特性図と同様である。時刻Ｔ３においては、（ｂ）に示すように、ＨＳＴ駆動圧ＰＤが、増大開始設定圧ＰＳＤ（図１３では、ＰＳＤ＝目標圧ＰＴに設定している）に到達する。
【００９８】
コントローラ８０は、ホイールローダ１の走行負荷に及ぶ大きな負荷が必要と判断し、モータ容量増大量ｄＱを第１モータ容量増大量ｄＱ１から第２モータ容量増大量ｄＱ２を加算した値であるｄＱ＝ｄＱ１＋ｄＱ２と設定する。この結果、モータ容量増大速度は、さらに増加させられる。
【００９９】
上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、作業車両であるホイールローダ１の負荷と連動するリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力ＰＣと走行モータ２２のモータ容量Ｑの変化に応じてトランスミッション７のシフトダウン動作を制御するので、簡易な制御手法により、掘削時におけるトランスミッション７のシフトダウン動作を自動でかつ少ない変速ショックで実行できる作業車両の自動変速装置を提供することができる。この結果、作業車両であるホイールローダ１の掘削時おけるトランスミッション７の手動切換え操作が不要となり作業効率が向上する。
【０１００】
また、上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、シフトダウン動作時に発生する変速ショックを吸収するための十分なモータ容量変化比（ＱＳＤ/Ｑmin）を確保できるので、変速ショックの発生を回避することができる。このことにより、オペレータに与える不快感を低減でき、作業環境が改善される。
【０１０１】
また、上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、掘削反力によるリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力ＰＣに応じて掘削状態の判定を行うため、新たに角度センサ等を追加する必要がなくコストアップを抑えることができる。また、掘削状態判定に制御マップ等の複雑なプログラムを必要とせずに、簡単な制御プログラムのみで、掘削状態判定を可能としている。このことにより、構造の複雑化やコストアップなしに、作業効率を向上できる。
【０１０２】
また、上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、リフトアームシリンダ１３の操作を検知した場合、掘削開始判定圧力ＰＥＸの値を操作量に応じて変化させているので、リフトアームシリンダ１３の操作による掘削開始の誤判定を回避することができる。また、リフトアームシリンダ１３の最大ストローク位置を検知して、制御に取込んでいるので、リフトアームシリンダ１３の最大ストローク到達時のショック圧による掘削開始の誤判定を回避することができる。これらのことから、制御の信頼性が向上する。
【０１０３】
また、上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、モータ容量増大速度を通常走行時の圧力一定制御で設定された容量増大速度より大きくなるように設定しているので、掘削負荷によらない急制動をかけることなく、適切な減速でモータ容量Ｑを変化させることができる。このことにより、操作フィーリングを悪化させることなくトランスミッション７のシフトダウン動作開始までの時間を短縮することができる。
【０１０４】
また、上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、モータ容量増大速度を掘削時のリフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力ＰＣの最大値の信号ＰＣｍａxと関連付けたので、作業機３の負荷状態に応じてモータ容量増大速度を変化させることができる。このことにより、トランスミッション７のシフトダウン動作開始までの時間を短縮することができる。
【０１０５】
また、上述した本発明の作業車両の自動変速装置の一実施の形態によれば、掘削開始後に走行用ＨＳＴ回路２０のＨＳＴ駆動圧ＰＤが、増大開始設定圧ＰＳＤ以上となった場合に、モータ容量増大速度をさらに増大させることで、ホイールローダ１の走行負荷状態に応じてモータ容量増大速度を変化させている。このことにより、トランスミッション７のシフトダウン動作開始までの時間を更に短縮することができる。
【０１０６】
なお、上述した本実施の形態において、モータレギュレータ２４をコントローラ８０による電子制御式の場合を例に説明しているが、切換弁と油圧パイロット式バルブからなるメカ制御式でも良い。
【０１０７】
また、上述した本実施の形態において、走行モータ２２の容量制御で圧力一定制御を用いた場合を例に説明しているが、これは本発明におけるモータ容量制御を圧力一定制御に限定するものではない。
【０１０８】
さらに、上述した本実施の形態において、ＨＳＴ駆動圧ＰＤを検知するために２つの圧力センサ３１Ａ，３１Ｂを用いた場合を例に説明しているが、前後進切換装置６２と連動するメイン油圧管路圧選択弁によりＨＳＴ駆動圧ＰＤを選択し、これを１つの圧力センサで読み取る方式でも良い。
【０１０９】
また、上述した本実施の形態において、２段のトランスミッション７を用いた場合を例に説明しているが、これは本発明における自動変速装置を２段トランスミッションに限定するものではない。
【０１１０】
さらに、上述した本実施の形態において、リフトアームシリンダ１３のボトム側室１３Ａ内の圧力ＰＣを基に掘削判定を行う場合を例に説明しているが、ロッド側室１３Ｂ内の圧力やバケットシリンダ１４に作用する圧力を用いて判定する方法でも良い。
【０１１１】
また、上述した本実施の形態において、リフトアーム制御バルブ６３はリフトアーム操作レバー６１からの直動式の場合を例に説明しているが、油圧パイロット式でも良く、リフトアーム制御バルブ６３に作用するパイロット圧をリフトアーム操作検知に用いる方法でも良い。
【０１１２】
さらに、上述した本実施の形態において、作業車両としてホイールローダ１を例に説明しているが、これは本発明の自動変速装置をホイールローダ１に設けられたものに限定するものではない。本発明の自動変速装置は農業車両等のＨＳＴ回路と複数段トランスミッションとを備えた作業車両に設けられても良い。
【符号の説明】
【０１１３】
１          ホイールローダ（作業車両）
２          運転室
３          作業機
４          前輪
５          後輪
６          エンジン
７          トランスミッション
８          ドライブシャフト
９          フロントアクスル
１０        リアアクスル
１１        リフトアーム
１２        バケット
１３        リフトアームシリンダ
１３Ａ      ボトム側室
１４        バケットシリンダ
１５        ベルクランク
２０        ＨＳＴ回路
２１        メインポンプ
２２        走行モータ
２３        ポンプレギュレータ
２４        モータレギュレータ
３１Ａ      圧力センサ
３１Ｂ      圧力センサ
６１        リフトアーム操作レバー
６２        前後進切換装置
６３        リフトアーム制御バルブ
６４        圧力センサ（ボトム側室１３Ａ内）
６５        リフトアーム操作位置検知装置
６６        リフトアームシリンダ最大ストローク位置検出センサ
８０        コントローラ
８１        モータ容量制御部
８２        シフトダウン制御部
８３        掘削判定部
８４        モータ容量増大制御部
【図１】
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【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１２】
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【図１３】
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