(57)【要約】【課題】副変速機の速度段切替に際してショックの発生を抑制可能な作業車両の自動変速装置の提供。【解決手段】本発明は、メインポンプ２１に走行モータ２２が閉回路接続された走行用HST回路２０と・走行モータ２２に接続された複数段トランスミッション７と、車両駆動力と車速とエンジン回転速度との関係を記憶する記憶部６２と、この記憶部６２に記憶された関係に基づき、現在の車速とエンジン回転速度から次に係合される速度段で出し得る推定車両駆動力を演算すると共に、走行モータ２２の差圧ΔＰとモータ容量指令値Ｑから現在の車両駆動力を演算する演算部６３と、この演算部６３で演算された推定車両駆動力と現在の車両駆動力との差が、変速時のショックの抑制を考慮して予め設定された所定値以下かどうかを判断する判断部６４を有するコントローラ６０とを備えている。【選択図】図６
2014181804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込み口と吐出口を逆転可能な可変容量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、前記走行モータに接続され回転動力を変速可能な複数段のトランスミッションと、メイン油圧管路圧力を検出する圧力検出器と、車速を検出する速度検出器と、エンジン回転速度を検出する回転速度検出器とを有する作業車両の自動変速装置において、
車両駆動力と前記車速と前記エンジン回転速度との関係を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記車両駆動力と前記車速と前記エンジン回転速度との前記関係に基づいて、現在の車速とエンジン回転速度から次に係合される速度段で出し得ると推定される推定車両駆動力を演算すると共に、前記走行モータの差圧とモータ容量から現在の車両駆動力を演算する演算部と、この演算部で演算された前記推定車両駆動力と前記現在の車両駆動力との差が、変速時のショックの抑制を考慮して予め設定された所定値以下かどうかを判断する判断部とを有する制御装置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に記載の発明において、
前記制御装置は、前記トランスミッション高速伝達時に、トランスミッション低速度段で出し得る前記推定車両駆動力と前記現在の車両駆動力との差が予め設定された所定値以下と前記判断部で判断されたときに、前記トランスミッションをシフトダウンさせると共に、HSTの変速比をトランスミッション変速比の増減と逆側に変化させる制御を行う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に記載の発明において、
前記制御装置は、前記トランスミッション低速伝達時に、トランスミッション高速度段で出し得る前記推定車両駆動力と前記現在の車両駆動力との差が予め設定された所定値以下と前記判断部で判断されたときに、前記トランスミッションをシフトアップさせると共に、HSTの変速比をトランスミッション変速比の増減と逆側に変化させる制御を行う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、ホイールローダ、転圧機械および農業車両等の作業車両の自動変速装置に関
する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業車両の変速装置において、油圧式無段変速機であるハイドロスタティックトランスミッション（以下、「HST」という。）に対して、副変速機として機械式の複数段トランスミッションを直列に接続することによりHSTの変速比を拡大し、車両に要求される最高車速と最大駆動力を維持したままHSTポンプ・モータの大型化を抑制したものが特許文献１に開示されている。この特許文献１には、吸込み口と吐出口を逆転可能な可変容量ポンプからなるメインポンプに、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、走行モータに接続され回転動力を変速可能な複数段のトランスミッションと、HST回路圧力を検出する圧力検出器と、車速を検出する速度検出器とを有する作業車両が示されている。なお、特許文献１には示されていないが一般にこの種の作業車両には、エンジン回転速度を検出する回転速度検出器も備えられている。
【０００３】
この従来技術では、車両走行中に副変速機の速度段を切替えた際、低速度段と高速度段の変速比差に起因して変速ショックが発生し運転性が損なわれる不都合に対し、無段変速機の変速比を、副変速機の変速比変化方向とは逆に変化させることで、副変速機の変速期間における全体の変速比変化を吸収することにより、変速ショックを抑制するようにしている。すなわち、この特許文献１に示される従来技術は、HSTのメイン油圧管路圧力が基準値に達したかどうかを検出することで、車両に対する負荷の大小を判断し、高負荷と判定された場合には自動で複数段トランスミッションをシフトダウンさせトランスミッション変速比を増加させると共に、無段変速機の変速比を減少させるように制御する。また、そのときの車速が、次に係合されるべき速度段で出力可能な最高車速を超えている場合、変速を阻止するよう制御するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９３８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両が平地走行中などでは、主変速機であるHSTが最小変速比近傍の状態で走行しており、この状態から登坂路に進入し急に路面傾斜が変化する場合、HSTのメイン油圧管路圧力は急上昇するが、それに伴ってHSTの傾転が変化しHSTの変速比が変化するためには一定の時間を要する。
【０００６】
また、主変速機であるHSTが最小変速比近傍の状態であっても、アクセル踏み込み量が少ない場合など、オペレータの操作によっては、エンジン回転速度が低く、そのときの車速が、次に係合されるべき速度段で出力可能な最高車速より小さい場合が考えられる。
【０００７】
このような場合、例えば特許文献１に示される従来技術では、車両制御装置はHSTのメイン油圧管路圧力が基準値に達し、かつ、現速度段での出力車速が、次に係合されるべき速度段で出力可能な最高車速より小さいため、変速を阻止する条件にはならず、自動で副変速機をシフトダウンさせ副変速機の変速比を増加させると共に、無段変速機の変速比を減少させて、副変速機の変速比変化を吸収させようとする。しかし、無段変速機の変速比は最小値近傍のままであるため、無段変速機の変速比に十分な減少幅がなく、副変速機の変速比変化を十分に吸収させることができない。このため、変速時にショックが発生してしまう可能性がある。このようなショックは、当該作業車両の走行性、及び作業性の悪化を招くことになる。
【０００８】
本発明は以上を背景として為されたものであり、その目的とするところは、副変速機の速度段切替に際して、エンジン回転速度に依らずショックの発生を抑制可能な作業車両の自動変速装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明は、吸込み口と吐出口を逆転可能な可変容量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、前記走行モータに接続され回転動力を変速可能な複数段のトランスミッションと、メイン油圧管路圧力を検出する圧力検出器と、車速を検出する速度検出器と、エンジン回転速度を検出する回転速度検出器とを有する作業車両の自動変速装置において、車両駆動力と前記車速と前記エンジン回転速度との関係を記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された前記車両駆動力と前記車速と前記エンジン回転速度との前記関係に基づいて、現在の車速とエンジン回転速度から次に係合される速度段で出し得ると推定される推定車両駆動力を演算すると共に、前記走行モータの差圧とモータ容量から現在の車両駆動力を演算する演算部と、この演算部で演算された前記推定車両駆動力と前記現在の車両駆動力との差が、変速時のショックの抑制を考慮して予め設定された所定値以下かどうかを判断する判断部とを有する制御装置を備えたことを特徴としている。
【００１０】
また本発明は、前記発明において、前記制御装置は、前記トランスミッション高速伝達時に、トランスミッション低速度段で出し得る前記推定車両駆動力と前記現在の車両駆動力との差が予め設定された所定値以下と前記判断部で判断されたときに、前記トランスミッションをシフトダウンさせると共に、HSTの変速比をトランスミッション変速比の増減と逆側に変化させることを特徴としている。
【００１１】
また本発明は、前記発明において、前記制御装置は、前記トランスミッション低速伝達時に、トランスミッション高速度段で出し得る前記推定車両駆動力と前記現在の車両駆動
力との差が予め設定された所定値以下と前記判断部で判断されたときに、前記トランスミッションをシフトアップさせると共に、HSTの変速比をトランスミッション変速比の増減と逆側に変化させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、制御装置にて、次に係合される速度段で出し得ると推定される推定車両駆動力と現在の車両駆動力との差が、変速時のショックの抑制を考慮して予め設定された所定値以下である場合に、副変速機の速度段切替が実行されるため、副変速機の速度段切替に際してショックの発生を抑制することができる。これにより本発明は、当該作業車両の走行性、及び作業性を従来より向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る自動変速装置が設けられる作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。
【図２】図１に示すホイールローダの動力伝達系を示す図である。
【図３】図１に示すホイールローダに備えられる自動変速装置の油圧回路図である。
【図４】本実施形態で得られる駆動力一車速特性を示す図である。
【図５】本実施形態に係るモータ容量制御の概念図である。
【図６】本実施形態に備えられるコントローラの要部を示すブロック図である。
【図７】本実施形態に備えられるコントローラの記憶部に記憶される、推定車両駆動力を演算するためのエンジン回転速度とエンジン回転速度の多項式の関係の記憶形式例を示す図である。
【図８】本実施形態に備えられるコントローラの記憶部に記憶される、推定車両駆動力を演算するための車速と車速の累乗の関係の記憶形式例を示す図である。
【図９】本実施形態に備えられるコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態に係る高速伝達系から低速伝達系への変速制御の概念図である。
【図１１】本実施形態に係る低速伝達系から高速伝達系への変速制御の概念図である。
【図１２】本実施形態でポンプカットオフ作動時に得られる駆動カー車速特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態に係る作業車両の自動変速装置を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に係る自動変速装置が設けられる作業車両の一例であるホイールローダの側面図であり、図２はその動力伝達系を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、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装置３と、前輪４および後輪５とを備えている。図２に示すように、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に、リアアクスル１０は後輪５にそれぞれ動力を伝達する。
【００１７】
図３は、図１に示すホイールローダ１に備えられる自動変速装置の油圧回路図である。
【００１８】
本実施形態に係る自動変速装置は、吸込み口と吐出口を逆転可能な可変容量ポンプからなるメインポンプ２１に、可変容量型油圧モータからなる走行モータ２２が１対のメイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂを介して閉回路接続された走行用HST回路２０と、走行モータ２２に接続され回転動力を変速可能な複数段のトランスミッション７と、メイン油圧管路圧力を検出する圧力検出器すなわち圧力センサ３１Ａ，３１Ｂとを有する。走行モータ２の出力軸は、トランスミッション７の入力軸４０と接続されている。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７の出力軸４１から出力される。
【００１９】
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７０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を有する。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。メインポンプ２１は吐出側管路圧力が予めセットされたフルカットオフ圧Ｐｃに近づくと吐出量が減少し、吐出側管路圧力がフルカットオフ圧Ｐｃ以上に上昇しないように制御される。
【００２０】
走行モータ２２は、可変容量型油圧モータからなり、走行モータ２２の容量Ｑを可変にするモータレギュレ一タ２４を有する。図３中のモータレギュレ一タ２４は電子制御式であり、後述するコントローラ６０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。
【００２１】
図３中の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の動力伝達系であり、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（Ｒｌｏ＞Ｒｈｉ）。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。また、トランスミッション７の出力軸４１には車速を検出する速度検出器すなわち車速センサ５３が設けられている。車速センサ５３は、トランスミッション７の出力軸４１の回転速度を検出し、車速に対応する信号Ｎｔｍをコントローラ６０へ供給する。
【００２２】
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とクラッチは接続し、入れないとクラッチは切断される。高速クラッチ４４および低速クラッチ４７のクラッチ圧Ｐｈｉ，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により制御される。クラッチ制御バルブ５０，５１は比例電磁弁方式であり、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に併設されたチャージポンプ２５から供給される。
【００２３】
エンジン６は、エンジン回転速度を検出する回転速度検出器とエンジン制御装置とを備え、エンジン制御装置はエンジン回転速度に対応する信号Ｎｅをコントローラ６０へ供給する。
【００２４】
図４は本実施形態で得られる駆動力−車速特性を示す図である。
【００２５】
図４の低速伝達特性曲線８０は、低速伝達系４３選択時走行中のエンジン回転速度一定の場合の駆動カー車速特性を表したものであり、高速伝達特性曲線８１は、高速伝達系４２選択時走行中のエンジン回転速度一定の場合の駆動力一車速特性を表したものである。
【００２６】
走行用HST回路２０は、走行モータ２１のモータ容量Ｑを変化させることで無投変速が可能である。すなわち、走行モータ２２が小容量になれば高速・小駆動力となり、大容量になれば低速・大駆動力となる。走行用HST回路２０と複数段のトランスミッション７を組み合わせることで広い領域での変速が可能となる。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７の出力軸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。作業車両としては、走行モータ２２が小容量かつ高速伝達系４２選択時では高速・小駆動力、走行モータ２２が大容量かつ低速伝達系４３選択時に低速・大駆動力となる。
【００２７】
図３に示すように自動変速装置は、前述したようにモータレギュレ一タ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を電子制御する制御装置すなわちコントローラ６０を有する。コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等から構成された演算処理部を有し、コンピュータプログラムに従って動作する装置である。コントローラ６０は、メイン油圧管路３０Ａ，３０Ｂの管路圧力を計測する圧力センサ３１Ａ，３１Ｂの圧力値と、エンジン制御装置が出力するエンジン回転速度に対応する信号Ｎｅと、車速に対応する信号Ｎｔｍを検知可能に設定されている。また、コントローラ６０には、前後進切換装置７０が電気的に接続されており、前進位置Ｆｐ・中立位置Ｎｐ・後進位置Ｒｐの切換指令をそれぞれ検知可能に設定されている。コントローラ６０は、圧力センサ３１Ａ，３１Ｂの圧力値からその時の走行モータ２２の差圧ΔＰを算出可能であり、車速に対応する信号Ｎｔｍからその時の車速Ｖを算出可能である。また、コントローラ６０は、モータレギュレ一タ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を供給し、モータ容量Ｑおよびクラッチ圧Ｐｈｉ，Ｐｌｏを制御する。
【００２８】
コントローラ６０は、圧力センサ３１Ａ，３１Ｂから読み込んだ圧力Ｐａ，Ｐｂのうち、メインポンプ２１の吐出側となる管路圧力を、HST駆動圧Ｐｄとして選択する。コントーラ６０は、HST駆動圧Ｐｄに応じて後述する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７０により切り換えられ、前後進切換装置７０が前進位置Ｆｐの場合はメイン油圧管路３０Ａの圧力Ｐａが、後進位置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６０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。ただし、ホイールローダ１走行中に前後進切換装置７０の切換指令を走行方向と逆側に切り換える急逆動作を行う場合、コントローラ６０は前後進切換装置７０の切換指令とホイールローダ１の走行方向が一致するまでの間、急逆動作前に選択していたメイン油圧管路圧力をＰｄ，Ｐｒとして読み込む。
【００２９】
図５は本実施形態に係るモータ容量制御の概念図である。
【００３０】
本実施形態では、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を行う圧力一定制御を行うものとする。圧力一定制御においてコントローラ６０は、HST駆動圧Ｐｄが設定された目標圧Ｐｔより大きくなると走行モータ２２の容量Ｑが大きくなるようにモータレギュレ一タ２４に駆動電力Ｗを供給する。結果、モータ容量変化によりHST駆動圧Ｐｄが調節され、HST駆動圧Ｐｄを目標圧Ｐｔに一致させるように動作する。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６０はその時の出力している駆動電力Ｗからモータ容量Ｑを算出可能である。
【００３１】
図６は本実施形態に備えられる制御装置すなわちコントローラ６０の要部を示すブロック図である。
【００３２】
コントローラ６０は、車両駆動力と車速とエンジン回転速度との関係を記憶する記憶部６２と、この記憶部６２に記憶された車両駆動力と車速とエンジン回転速度との関係に基づいて、現在の車速Ｖとエンジン回転速度Ｎｅから次に係合される速度段で出し得ると推定される推定車両駆動力を演算すると共に、走行モータ２２の差圧ΔＰとモータ容量Ｑから現在の車両駆動力を演算する演算部６３と、この演算部６３で演算された前記現在の車両駆動力と前記推定車両駆動力との差が、変速時のショックの抑制を考慮して予め設定された所定値以下かどうかを判断する判断部６４とを有する。
【００３３】
記憶部６２には、トランスミッション７の各速度段係合時におけるエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖと車両駆動力Ｆとの相関関係を含むデータが記憶されている。車両駆動力Ｆは、エンジン回転速度Ｎｅに応じて増加し車速Ｖに概ね反比例するように変化する特性をもっている。
【００３４】
ＦＬ＝ｆ（Ｎｅ）・Ｖｎ                （１）
ＦＨ＝ｇ（Ｎｅ）・Ｖｍ                （２）
例えば、式（１）はトランスミッション７において、低速伝達系４３係合時の推定車両駆動力ＦＬとエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖとの関係式である。多項式ｆと乗数ｎ（ｎ＜0）は予め車両試験結果などから実験式として求まっているものとし、図７に示すエンジン回転速度Ｎｅとｆ（Ｎｅ）の関係、図８に示す車速ＶとＶｎの関係として記憶されている。なお、上記実施形態では、エンジン回転速度と車速と車両駆動力との相関関係をルックアップテーブルとして記憶しているが、記憶形式はルックアップテーブルに限定されるものではなく、式（１）、（２）のような関数として記憶しても構わない。式（２）の高速伝達系４２係合時の推定車両駆動力ＦＨに関しても、多項式ｇと乗数ｍ（ｍ＜0）について同様に予め記憶されている。
【００３５】
演算部６３では、前記記憶部６２の関係式を用いて、入力部６１から読み込んだ現在のエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖから、次に係合される速度段で出力される推定車両駆動力ＦＬまたはＦＨを計算すると共に、入力部６１から読み込んだ走行モータ２２の差圧Δ  Ｐとモータ容量Ｑを用いて現在の車両駆動力Ｆｃを計算する。
【００３６】
Ｆｃ＝ｉ・ΔＰ・Ｑ／２π                （３）
上記式（３）は走行モータ２２の差圧ΔＰとモータ容量Ｑから車両駆動力Ｆｃを求めるための理論式である。ここで、ｉはトランスミッション７から前輪４および後輪５まで間の総減速比を表し、高速伝達系係合時と低速伝達系係合時で異なる値である。
【００３７】
判断部６４は、演算部６３で演算された次に係合される速度段で出力される推定車両駆動力ＦＬまたはＦＨと現在の車両駆動力Ｆｃとの比較を行い、トランスミッション７の変速の要否の判断を行う。すなわち、この判断部６４は、推定車両駆動力ＦＬまたはＦＨと現在の車両駆動力Ｆｃとの差が、変速時のショックの抑制を考慮して予め設定された所定値以下かどうか、例えば上述の差が０以下であるかどうかを判断する。
【００３８】
出力部６５は、判断部６４でのトランスミッション７の変速の要否の判断結果に基づき、前述のように駆動電力Ｗ，Ｗｈｉ，Ｗｌｏを供給しモータ容量Ｑおよびクラッチ圧Ｐｈｉ，Ｐｌｏを制御する。制御装置すなわちコントローラ６０は、トランスミッション７高速伝達時に、トランスミッション７低速度段で出し得る推定車両駆動力ＦＬと現在の車両駆動力Ｆｃとの差が予め設定された所定値以下と判断部６４で判断されたときに、トランスミッション７をシフトダウンさせると共に、HSTの変速比をトランスミッション変速比の増減と逆側に変化させる制御を行う。制御装置すなわちコントローラ６０は、トランスミッション７低速伝達時に、トランスミッション７高速度段で出し得る推定車両駆動力ＦＨと現在の車両駆動力Ｆｃとの差が予め設定された所定値以下と判断部６４で判断されたときに、トランスミッション７をシフトアップさせると共に、HSTの変速比をトランスミッション変速比の増減と逆側に変化させる制御を行う。
【００３９】
次にコントローラ６０の自動変速制御演算手順について説明する。
【００４０】
図９は本実施形態に備えられるコントローラの処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップＳ１において演算部６３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が選択されているかを読み込む。ステップＳ１でＹＥＳが選択された場合（高速伝達選択されている場合）、ステップＳ２において演算部６３は、現在のエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖを入力部６１から読み込む。ステップＳ３において演算部６３は、ステップＳ２で読み込んだエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖから、記憶部６２に記憶した前記関係式を用いて、低速伝達系の推定車両駆動力ＦＬを計算する。ステップＳ４において演算部６３は、入力部６１から差圧ΔＰとモータ容量Ｑを読み込む。ステップＳ５において演算部６３は、ステップＳ４で読み込んだ差圧ΔＰとモータ容量Ｑを用いて現在の車両駆動力Ｆｃを計算する。ステップＳ６において判断部６４は、ステップＳ３で計算した低速伝達系の推定車両駆動力ＦＬと、ステップＳ５で計算した現在の車両駆動力Ｆｃとを比較し、Ｆｃ−ＦＬ≦０か否かを判定する。前記条件を満たすならばＹＥＳ、それ以外の場合はＮＯを選択する。ステップＳ６でＹＥＳが選択された場合、ステップＳ７においてコントローラ６０は、後述する低速変速制御を実施する。ステップＳ７の後、コントローラ６０の演算は最初に戻り、次の演算サイクルを開始する。
【００４２】
ステップＳ１でＮＯが選択された場合（低速伝達されている場合）、ステップＳ８において演算部６３は、現在のエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖを入力部６１から読み込む。ステップＳ９において演算部６３は、ステップＳ８で読み込んだエンジン回転速度Ｎｅと車速Ｖから、記憶部６２に記憶した前記関係式を用いて、高速伝達系の推定車両駆動力ＦＨを計算する。ステップＳ１０において演算部６３は、入力部６１から差圧ΔＰとモータ容量Ｑを読み込む。ステップＳ１１において演算部６３は、ステップＳ１０で読み込んだ差圧ΔＰとモータ容量Ｑを用いて現在の車両駆動力Ｆｃを計算する。ステップＳ１２において判断部６４は、ステップＳ９で計算した高速伝達系の推定車両駆動力ＦＨと、ステップＳ１１で計算した現在の車両駆動力Ｆｃとを比較し、Ｆｃ−ＦＨ≦０か否かを判定する。前記条件を満たすならばＹＥＳ、それ以外の場合はＮＯを選択する。ステップＳ１２でＹＥＳが選択された場合、ステップＳ１３においてコントローラ６０は、後述する高速変速制御を実施する。ステップＳ１３の後、コントローラ６０の演算は最初に戻り、次の演算サイクルを開始する。
【００４３】
ステップＳ６，Ｓ１２でＮＯが選択された場合、ステップＳ１４においてコントローラ６０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を保持し、トランスミッション７の変速を行わない。ステップＳ１４の後、コントローラ６０の演算は最初に戻り、次の演算サイクルを開始する。
【００４４】
次に本実施形態の自動変速装置の変速時の動作について説明する。
【００４５】
高速伝達系４２選択時走行中に、低速伝達系４３に自動変速する場合の動作について説明する。
【００４６】
高速伝達系４２選択時、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をコントローラ６０より制御し、高速クラッチ側Ｐｈｉに圧力を入れ、低速クラッチ側Ｐｌｏには圧力を入れないことで、高速クラッチ４４は接続され低速クラッチ４７は切断されている状態となっている。また、ここでは前記圧力一定制御によりモータ容量制御を行っており、平地定常走行中のようにホイールローダ１の走行負荷が小さい場合はHST駆動圧Ｐｄが圧力一定制御の目標圧Ｐｔを超えるほど上昇しないため、走行モータ２２のモータ容量Ｑは小容量となっている。これは図４のＰ１の車両状態であり、このときの車両駆動力Ｆｃ１は、同一車速Ｖ１における低速伝達系車両駆動力ＦＬ１より大きいため、判断部６４は図９のＳ６の変速条件を満たしていないと判断する。
【００４７】
高速伝達系４２選択時走行中に除雪や登坂などによりホイールローダ１の負荷が上昇すると、HST駆動圧Ｐｄが増大する。HST駆動圧Ｐｄが圧力一定制御の目標圧Ｐｔを超えると、コントローラ６０はHST駆動圧Ｐｄと目標圧Ｐｔとを一致させるようモータ容量制御を行ってモータ容量Ｑを増大させ、これによりホイールローダ１の駆動力Ｆは増大し車速Ｖは減少する。そして、図４のＰ３の車両状態に達すると、車両駆動力Ｆｃ３が同一車速Ｖ３における低速伝達系車両駆動力ＦＬ３と等しくなるため、判断部６４は図９のＳ６の変速条件を満たしたと判断し、コントローラ６０は図９のＳ７の低速変速制御を開始する。
【００４８】
図１０は本実施形態に係る自動変速装置の、高速伝達系から低速伝達系への変速制御の概念図である。
【００４９】
低速変速制御では、図１０の変速時間Ｔ０−Ｔ１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。このとき、トランスミッション変速比が増加するのに合わせて、モータ容量Ｑを減少させることにより走行モータ変速比をトランスミッション変速比の増加と逆側に変化させることにより、変速時間でＴ０−Ｔ１前後の全体の変速比変化を抑制させる。
【００５０】
低速変速制御では、コントローラ６０から出力される変速制御駆動電力Ｗ，Ｗｈｉ，Ｗｌｏを変化させることで変速制御駆動電力によりモータ容量Ｑ、高速クラッチ圧Ｐｈｉ、低速クラッチ圧Ｐｌｏが変化する。低速変速制御では、高速クラッチ圧Ｐｈｉを落とすことで高速クラッチ４４を切離す。この際、低速クラッチ４７の入力側である入力軸４０の回転数は、出力側である高速ドライブギヤ４８の回転数のＲｌｏ／Ｒｈｉ倍（Ｒｌｏ／Ｒｈｉ＞１）となっている。モータ変速比を低速伝達系４３と高速伝達系４２の変速比Ｐｌｏ／Ｒｈｉの逆数分だけ減少させることで入力軸４０の回転数を増大させ、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Ｐｌｏを上げ低速クラッチ４７を接続することにより変速ショックの少ない自動変速を実現する。なお、走行モータ変速比をトランスミッション変速比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となるように設定し、必要なモータ容量変化比を確保している。
【００５１】
低速変速制御終了により低速伝達系４３が選択されHST駆動圧Ｐｄに応じたモータ容量制御が再開されることにより、負荷増大に応じてモータ容量Ｑが変化しホイールローダ１の駆動力Ｆが増大する。
【００５２】
低速伝達系４３選択時走行中に、高速伝達系４２に自動変速する場合の動作について説明する。
【００５３】
低速伝達系４３選択時・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をコントローラ６０より制御し、高速クラッチ側Ｐｈｉには圧力を入れず、低速クラッチ側Ｐｌｏには圧力を入れることで、低速クラッチ４７は接続され高速クラッチ４４は切断されている状態となっている。また、ここでは前記圧力一定制御によりモータ容量制御を行っており、登坂中のようにホイールローダ１の走行負荷が大きい場合は、走行モータ２２のモータ容量Ｑは大容量となっている。これは図４のＰ４の車両状態であり、このときの車両駆動力Ｆｃ４は、同一車速Ｖ４における高速伝達系車両駆動力ＦＨ４より大きいため、判断部６４は図９のＳ１２の変速条件を満たしていないと判断する。
【００５４】
低速伝達系４３選択時走行中に、登坂から平地走行へ走行状態が変化するなどしてホイールローダ１の負荷が減少すると、HST駆動圧Ｐｄが減少する。HST駆動圧Ｐｄが圧力一定制御の目標圧Ｐｔより小さくなると、コントローラ６０はHST駆動圧Ｐｄと目標圧Ｐｃとを一致させるようモータ容量制御を行い、モータ容量Ｑを減少させ、これによりホイールローダ１の駆動力Ｆは減少し車速Ｖは増加する。そして、図４のＰ３の車両状態に達すると、車両駆動力Ｆｃ３が同一車速Ｖ３における高速伝達系車両駆動力ＦＨ３と等しくなるため、判断部６４は図９のＳ１２の変速条件を満たしたと判断し、コントローラ６０は図９のＳ１３の高速変速制御を開始する。
【００５５】
図１１は本実施形態に係る自動変速装置の、低速伝達系から高速伝達系への変速制御の概念図である。
【００５６】
高速変速制御では、図１１の変速時間でＴ２−Ｔ３の間に、トランスミッション7の動力伝達系を低速伝達系４３から高速伝達系４２へ切り換える。このとき、トランスミッション変速比が減少するのに合わせて、モータ容量Ｑを増加させることにより走行モータ変速比をトランスミッション変速比の減少と逆側に変化させることにより、変速時間Ｔ２−Ｔ３前後の全体の変速比変化を抑制させる。
【００５７】
高速変速制御では、コントローラ６０から出力される変速制御駆動電力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Ｐｈｉ、低速クラッチ圧Ｐｌｏが変化する。高速変速制御では・低速クラッチ圧Ｐｌｏを落とすことで低速クラッチ４７を切離す。この際、高速クラッチ４４の入力側である入力軸４０の回転数は、出力側である高速ドライブギヤ４５の回転数のＲｈｉ／Ｒｌｏ倍（Ｒｈｉ／Ｒｌｏ＜1）となっている。走行モータ変速比を高速伝達系４２と低速伝達系４３の変速比Ｒｈｉ／Ｒｌｏの逆数分だけ増大させることで入力軸４０の回転数を減少させ、高速ドライブギヤ４５の回転数との回転数差を吸収し、この状態で高速クラッチ圧Ｐｈｉを上げ高速クラッチ４４を接続することにより変速ショックの少ない自動変速を実現する。
【００５８】
高速変速制御終了により高速伝達系４２が選択され、HST駆動圧Ｐｄに応じたモータ容量制御が再開されることにより、負荷の減少に応じてモータ容量Ｑが変化しホイールローダ１の車速Ｖが増大する。
【００５９】
次に、本実施形態に係る作業車両の自動変速装置の効果について説明する。
【００６０】
本実施形態では、現在の車両駆動力と次に係合される速度段での推定車両駆動力との差が０である時に副変速機の変速を実施するため、図４の車両状態Ｐ３のように、低速伝達特性曲線８０と高速伝達特性曲線８１が重なった領域で、副変速機の変速を実施する。前記特性曲線が重なった領域では、HSTの変速比とトランスミッションの変速比の積である全体の変速比が、高速伝達系４２選択時も低速伝達系４３選択時も等しいので、高速度段と低速度段の切替えによるトランスミッションの変速比変化を、HSTの変速比変化で吸収できる。従って、本実施形態では、副変速機の変速期間においてHSTの変速比を副変速機の変速比変化方向とは逆に変化させ全体の変速比変化を抑制することにより、ショックの発生を抑制し、当該作業車両の走行性、及び作業性を従来より向上させることができる。
【００６１】
また、高速伝達系４２選択時走行中に、急勾配の登坂路に進入するなどして走行負荷が急上昇し、HST駆動圧Ｐｄが予めセットされたフルカットオフ圧Ｐｃ近傍まで上昇すると、前述のようにメインポンプ２１は、菅路圧力がフルカットオフ圧Ｐｃ以上に上昇しないように吐出量を減少させる。これに伴い車速の低下量が大きくなるため、車両状態は高速伝達特性曲線８１のようには変化せず、図１２に示す高速伝達走行中カットオフ作動時の車両状態推移を示す曲線８２のように変化する。
【００６２】
このような場合、低速伝達特性曲線８０と高速伝達系４２選択時の車両状態推移を示す曲線８１または８２との交点が、図１２に示すＰ３からＰ５へ変化するため、上記実施形態では、カットオフ作動時は通常時の変速車速Ｖ３より高い車速Ｖ５でトランスミッション７をシフトダウンする。つまり、走行負荷の急上昇時は通常時よりも速やかにシフトダウンが行われるように自動的に変速タイミングが調整され、作業性が向上する。トランスミッション７のシフトダウンが終了し低速伝達系４３選択状態へ移行した後は、HST駆動圧Ｐｄが低下し、減少していたメインポンプ２１の吐出量が回復するため、低速伝達特性曲線８０上の車両状態となる。
【００６３】
なお、上記実施形態では、判断部６４で現在の車両駆動力Ｆｃと推定車両駆動力ＦＬまたはＦＨとの差が０以下であるかどうかを判断して変速の要否を判断しているが、判断に用いる予め設定された所定値は０に限定されるものではなく、０近傍のある値以下としても構わない。例えば、図４の車両状態Ｐ２における現在の車両駆動力Ｆｃ２と推定車両駆動力ＦＬ２の差、特にエンジン回転速度が最大である場合のＦｃ２−ＦＬ２の値を変速判断に用いる所定値として設定しても構わない。
【００６４】
また、副変速機である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る構成としたが、速度段として３段以上の速度段を有する構成としても構わない。そのような構成では、副変速機の速度段を１速と２速の間で切替える制御、及び２速と３速の間で切替える制御に対して本発明を適用すればよく、上記実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００６５】
１    ホイールローダ
３    作業装置
６    エンジン
７    トランスミッション
２０    走行用HST回路
２１    メインポンプ
２２    走行モータ
２３    ポンプレギュレ一タ
２４    モータレギュレ一タ
３１Ａ，３１Ｂ  圧力センサ
４２    高速伝達系
４３    低速伝達系
５３    車速センサ
６０    コントローラ（制御装置）
６１    入力部
６２    記憶部
６３    演算部
６４    判断部
６５    出力部
８０    低速伝達特性曲線
８１    高速伝達特性曲線
【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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