(57)【要約】【課題】エンジンによって駆動される油圧ポンプから吐出された圧油によって走行用油圧モータを駆動して走行するＨＳＴを搭載した建設車両において、運転者のアクセルペダルの踏込み量を抑制して高速走行時等における燃費の向上を図ることが可能な建設車両を提供する。【解決手段】ホイルローダ５０では、エンジン１と、エンジン１によって駆動される走行用油圧ポンプ４と、走行用油圧ポンプ４から吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータ１０と、走行用油圧モータ１０によって回転駆動力が付与されるタイヤ（走行輪）５４と、を備えている。車体コントローラ１２ｂが、エンジン回転数センサ１ａにおける検出結果に基づいて、走行用油圧モータ１０の最小容量を設定する。【選択図】図５
2011169351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプと、
前記走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、
前記走行用油圧モータの駆動力によって駆動される走行輪と、
前記走行用油圧モータの容量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記エンジンの回転数によらずに同じ車速が得られるように、前記エンジンの回転数が大きくなるほど前記走行用油圧モータの最小容量が大きくなるように前記走行用油圧モータの最小容量を設定する最小容量設定部を有する、
ＨＳＴ式建設車両。
【請求項２】
前記最小容量設定部には、エンジン回転数の閾値が設定されており、
前記最小容量設定部は、前記エンジンの回転数が前記閾値以下のときに前記走行用油圧モータの最小容量を一定とし、前記エンジンの回転数が前記閾値を超えたときに前記エンジンの回転数によらずに同じ車速が得られるように前記エンジンの回転数が大きくなるほど前記走行用油圧モータの最小容量が大きくなるような前記走行用油圧モータの最小容量を設定する、
請求項１に記載のＨＳＴ式建設車両。
【請求項３】
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプと、
前記走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータと、
前記走行用油圧モータの駆動力によって駆動される走行輪と、
前記エンジンの回転数をアクセル開度によって調整するアクセルペダルと、
前記走行用油圧モータの容量を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記アクセル開度によらずに同じ車速が得られるように、前記アクセル開度が大きくなるほど前記走行用油圧モータの最小容量が大きくなるように前記走行用油圧モータの最小容量を設定する最小容量設定部を有する、
ＨＳＴ式建設車両。
【請求項４】
前記最小容量設定部には、前記アクセル開度の閾値が設定されており、
前記最小容量設定部は、前記アクセル開度が前記閾値以下のときに前記走行用油圧モータの最小容量を一定とし、前記アクセル開度が前記閾値を超えたときに前記アクセル開度によらずに同じ車速が得られるように前記アクセル開度が大きくなるほど前記走行用油圧モータの最小容量が大きくなるような前記走行用油圧モータの最小容量を設定する、
請求項３に記載のＨＳＴ式建設車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンによって駆動される走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって走行用油圧モータを駆動することで走行するＨＳＴ式の建設車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の建設車両では、エンジンによって走行用油圧ポンプを駆動し、走行用油圧ポンプから吐出された圧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ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を搭載しているものがある。
例えば、特許文献１には、１ポンプ１モータタイプのＨＳＴシステムが開示されている。また、特許文献２には、１ポンプ２モータタイプのＨＳＴシステムが開示されている。
【０００３】
このようなＨＳＴ式の建設車両では、アクセルペダルを最大に踏み込んだ状態で走行負荷が最も小さいときに最高車速で走行する。
また、公道を走行可能な建設車両は、最高車速が制限車速（一般的に、国や地域ごとに決められている車速であり、例えば、３８ｋｍ／ｈ）を超えないように設計されている。
なお、特許文献１には、走行用油圧モータの最小容量を運転者によって変更可能とすることで、最高車速を運転者が任意に変更できることが開示されている。しかし、この場合でも、やはり最高車速が制限車速を超えないように設計されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような建設車両では、平地を高速で移動する際に、運転者は生産性を上げるためにアクセルペダルを最大まで踏み込んで最高車速で走行することが多い。この場合、エンジンの回転数はアクセルの最大開度に対応した最高回転数となる。
平地を最高車速で走行するときの負荷は、作業機を用いて掘削作業を行うときの負荷や坂道を登坂走行するときの負荷と比べて小さい。従来の方式では、このように負荷が小さい場合でも、エンジンの回転数が最高回転数となっているため、燃費効率の面で改善の余地がある。
【０００５】
本発明の課題は、ＨＳＴを搭載した建設車両において、高速走行時等における燃費の向上を図ることが可能なＨＳＴ式建設車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明に係るＨＳＴ式建設車両は、エンジンと、走行用油圧ポンプと、走行用油圧モータと、走行輪と、制御装置と、を備えている。走行用油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される。走行輪は、走行用油圧モータの駆動力によって駆動される。制御装置は、走行用油圧モータの容量を制御する。制御装置は、エンジンの回転数によらずに同じ車速が得られるように、エンジンの回転数が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるように走行用油圧モータの最小容量を設定する最小容量設定部を有する。
【０００７】
ここでは、エンジンによって走行用油圧ポンプを駆動し、走行用油圧ポンプから吐出された圧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ＨＳＴを搭載したホイールローダ等の建設車両において、エンジン回転数によらずほぼ同じ車速が得られるように、エンジンの回転数が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるように走行用油圧モータの最小容量を設定する。
【０００８】
従来の建設車両では、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込まない限り、最高車速には到達しない。
これに対して、本発明では、エンジン回転数が低下してきても同じ車速が得られるように、エンジン回転数の低下に伴って走行用油圧モータの最小容量を小さく設定する。
これにより、例えば、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込まない場合でも、すなわち、エンジン回転数を従来よりも低く抑えた場合でも、エンジン回転数の低下に応じて走行用油圧モータの最小容量を小さくすることによって、従来と同等の最高車速で走行することができる。よって、運転者はアクセルペダルの踏込み量を抑えた状態で走行することとなり、従来よりもエンジン回転数が低い状態で運転することになるため、燃費向上を図ることができる。
【０００９】
第２の発明に係るＨＳＴ式建設車両は、第１の発明に係るＨＳＴ式建設車両であって、最小容量設定部には、エンジン回転数の閾値が設定されている。そして、最小容量設定部は、エンジンの回転数が閾値以下のときに走行用油圧モータの最小容量を一定とし、エンジンの回転数が閾値を超えたときにエンジンの回転数によらずに同じ車速が得られるようにエンジンの回転数が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるような走行用油圧モータの最小容量を設定する
ここでは、最小容量設定部によって、エンジン回転数が所定の閾値以下のときには、走行用油圧モータの最小容量は一定の大きさに設定される。一方、エンジン回転数が所定の閾値を超えると、エンジン回転数によらずに同じ車速が得られるようにエンジン回転数が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるような走行用油圧モータの最小容量を設定する。
【００１０】
ここで、最小容量設定部が設定する走行用油圧モータの最小容量は、走行負荷が最も小さい場合であってもエンジン回転数が上記閾値に達したときに車速が法定上の制限車速を超えないように設定されている。したがって、この閾値を決める際には、閾値をそれ以下にすると走行用油圧モータの容量が小さくなり過ぎて、効率が必要以上に低下してしまうことを回避できる値として設定すればよい。
これにより、エンジン回転数が閾値以下の領域において、必要以上に走行用油圧モータの効率が低下してしまうことを回避して、燃費向上を図ることができる。
【００１１】
第３の発明に係るＨＳＴ式建設車両は、エンジンと、走行用油圧ポンプと、走行用油圧モータと、走行輪と、アクセルペダルと、制御装置と、を備えている。走行用油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、走行用油圧ポンプから吐出された圧油によって駆動される。走行輪は、走行用油圧モータの駆動力によって駆動される。アクセルペダルは、エンジンの回転数をアクセル開度によって調整する。制御装置は、走行用油圧モータの容量を制御する。また、制御装置は、アクセル開度によらずに同じ車速が得られるように、アクセル開度が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるように走行用油圧モータの最小容量を設定する最小容量設定部を有する。
【００１２】
ここでは、エンジンによって走行用油圧ポンプを駆動し、走行用油圧ポンプから吐出された圧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ＨＳＴを搭載したホイールローダ等の建設車両において、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）によらずほぼ同じ車速が得られるように、アクセルペダルの踏込み量が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるように走行用油圧モータの最小容量を設定する。
【００１３】
従来の建設車両では、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込まない限り、最高車速には到達しない。
これに対して、本発明では、アクセルペダルの踏込み量が低下してきても同じ車速が得られるように、アクセルペダルの踏込み量の低下に伴って走行用油圧モータの最小容量を小さく設定する。
【００１４】
これにより、第１の発明と同様に、例えば、運転者がアクセルペダルを最大まで踏み込まない場合でも、すなわち、エンジン回転数を従来よりも低く抑えた場合でも、アクセル開度（すなわち、エンジン回転数）の低下に応じて走行用油圧モータの最小容量を小さくすることによって、従来と同等の最高車速で走行することができる。よって、運転者はアクセルペダルの踏込み量を抑えた状態で走行することとなり、従来よりもエンジン回転数が低い状態で運転することになるため、燃費向上を図ることができる。
【００１５】
第４の発明に係るＨＳＴ式建設車両は、第３の発明に係るＨＳＴ式建設車両であって、最小容量設定部には、アクセル開度の閾値が設定されている。そして、最小容量設定部は、アクセル開度が閾値以下のときに走行用油圧モータの最小容量を一定とし、アクセル開度が閾値を超えたときにアクセル開度によらずに同じ車速が得られるようにアクセル開度が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるような走行用油圧モータの最小容量を設定する。
【００１６】
ここでは、最小容量設定部によって、アクセル開度が所定の閾値以下のときには、走行用油圧モータの最小容量は一定の大きさに設定される。一方、アクセル開度が所定の閾値を超えると、アクセル開度によらずに同じ車速が得られるようにアクセル開度が大きくなるほど走行用油圧モータの最小容量が大きくなるような走行用油圧モータの最小容量を設定する。
【００１７】
ここで、最小容量設定部が設定する走行用油圧モータの最小容量は、走行負荷が最も小さい場合であってもアクセル開度が上記閾値に達したときに車速が法定上の制限車速を超えないように設定されている。したがって、この閾値を決める際には、閾値をそれ以下にすると走行用油圧モータの容量が小さくなりすぎて効率が必要以上に低下してしまうことを回避できる値として設定すればよい。
【００１８】
これにより、アクセル開度が閾値以下の領域において、必要以上に走行用油圧モータの効率が低下してしまうことを回避して、燃費向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るＨＳＴ式建設車両によれば、ＨＳＴを搭載した建設車両において、運転者のアクセルペダルの踏込み量を抑制して高速走行時等における燃費の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るホイールローダの構成を示す側面図。
【図２】図１のホイールローダに搭載された１ポンプ１モータのＨＳＴシステムを示す油圧回路図。
【図３】図１のホイールローダに搭載されたエンジンのトルク特性を示すグラフ。
【図４】図１のホイールローダにおけるエンジン回転数と走行用油圧ポンプの容量との関係を示すグラフ。
【図５】図１のホイールローダに搭載された車体コントローラ内における走行用油圧モータの容量の設定に関する具体的な処理内容を示す制御図。
【図６】図１のホイールローダに搭載された車体コントローラが出力する指令電流と走行用油圧モータの容量との関係を示すグラフ。
【図７】図１のホイールローダにおいて、エンジン回転数に応じて走行用油圧モータの最小容量を変化させる制御内容を示すグラフ。
【図８】図１のホイールローダにおける車速と牽引力との関係を示すグラフ。
【図９】（ａ），（ｂ）は、図１のホイールローダにおけるエンジンのトルク特性と燃料消費率との関係を示す特性線図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る制御内容の一例を示す説明図。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る建設車両に搭載される１ポンプ２モータのＨＳＴシステムを示す油圧回路図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係るＨＳＴ式建設車両について、図１〜図９を用いて説明すれば以下の通りである。
［ホイールローダ５０の構成］
本実施形態に係るホイールローダ（ＨＳＴ式建設車両）５０は、図１に示すように、車体５１と、車体の前部に装着されたリフトアーム（作業機）５２と、このリフトアーム５２の先端に取り付けられたバケット（作業機）５３と、車体５１を支持しながら回転して車体を走行させる４本のタイヤ（走行輪）５４と、車体５１の上部に搭載されたキャブ５５と、を備えている。
【００２２】
リフトアーム５２は、先端に取り付けられたバケット５３を持ち上げるための部材であって、併設されたリフトシリンダ１９（図２参照）によって駆動される。
バケット５３は、リフトアーム５２の先端に取り付けられており、バケットシリンダ５６によってダンプおよびチルトされる。
リフトシリンダ１９やバケットシリンダ５６は、図２に示すように、エンジン１によって駆動される作業機・ステアリング用ポンプ２から吐出される圧油によって駆動される。作業機・ステアリング用ポンプ２とリフトシリンダ１９やバケットシリンダ５６とを結ぶ作業機制御用油圧回路には、制御バルブ１８が設けられている。作業機レバー（図示せず）の操作に応じて制御バルブ１８が作動し、リフトシリンダ１９やバケットシリンダ５６の動きを制御する。また、作業機・ステアリング用ポンプ２から吐出した圧油は、図示しないステアリング回路へも供給される。
【００２３】
［ＨＳＴシステムの概要］
本実施形態のホイールローダ５０は、図２に示すように、エンジン１によって駆動される走行用油圧ポンプ４から吐出され、閉回路を介して走行用油圧モータ１０に供給された圧油によって走行用油圧モータ１０が駆動されることで走行する、ＨＳＴ式の建設車両である。以下、走行用油圧ポンプ４と走行用油圧モータ１０とを結ぶ閉回路を「ＨＳＴ回路２０」と呼び、ＨＳＴ回路２０の圧力を「ＨＳＴ回路圧」と呼ぶ。
【００２４】
なお、本実施形態のＨＳＴシステムは、図２に示すように、１つの走行用油圧ポンプ４から吐出される圧油によって１つの走行用油圧モータ１０を駆動する、いわゆる１ポンプ１モータタイプのシステムである。
走行用油圧ポンプ４は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプであり、走行用油圧モータ１０は、可変容量型の斜軸式アキシャルピストンモータである。
【００２５】
走行用油圧ポンプ４の斜板の角度や走行用油圧モータ１０の斜軸の角度は、車体コントローラ１２ｂによって制御される。すなわち、走行用油圧ポンプ４の容量（ポンプを一回転させたときに吐出される圧油の量）や走行用油圧モータ１０の容量（モータを一回転させるのに必要な圧油の量）は、車体コントローラ１２ｂによって制御される。車体コントローラ１２ｂによる走行用油圧ポンプ４や走行用油圧モータ１０の容量の制御については、後段にて詳述する。
【００２６】
［エンジン１の制御]
エンジン１は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン１で発生した出力トルクが、作業機・ステアリング用ポンプ２、チャージポンプ３、走行用油圧ポンプ４等に伝達される。エンジン１には、エンジンコントローラ１２ａと燃料噴射装置１ｂとが付設されている。また、エンジン１には、エンジン１の実回転数を検出する回転センサからなるエンジン回転数センサ１ａが設けられており、エンジン回転数センサ１ａからの回転数信号が車体コントローラ１２ｂに入力される。エンジンコントローラ１２ａは、燃料噴射装置１ｂによる燃料の噴射量を調整し、エンジン１を制御する。
【００２７】
アクセルペダル１３ａは、運転者によってエンジン１の回転数を制御するための手段であって、アクセル開度センサ１３と接続されている。アクセル開度センサ１３は、ポテンショメータなどで構成されており、アクセルペダル１３ａの操作量（アクセル開度）を示す開度信号を、エンジンコントローラ１２ａへと送信する。エンジンコントローラ１２ａは、アクセル開度センサ１３からの開度信号を受信して燃料噴射装置１ｂに指令信号を出力して燃料噴射量を制御する。
【００２８】
図３に、本実施形態におけるエンジン１のトルク特性を実線で示す。エンジン１では、アクセル開度が最大開度（１００％）のときの目標回転数はＮｍａｘである。エンジンコントローラ１２ａは、アクセル開度が、例えば、最大開度の８５％のときには、目標回転数をＮ８５（＝０．８５・Ｎｍａｘ）とする一点鎖線Ｒ８５で示すレギュレーションラインを設定する。また、エンジンコントローラ１２ａは、アクセル開度が、例えば、最大開度の７０％のときには、目標回転数をＮ７０（＝０．７・Ｎｍａｘ）とする二点鎖線Ｒ７０で示すレギュレーションラインを設定する。
【００２９】
このように、エンジンコントローラ１２ａは、アクセル開度に応じた目標回転数を設定するが、エンジン１の実際の回転数は負荷によって変動する。例えば、図３に示すように、アクセル開度が１００％の場合、負荷が全くない場合には、エンジン１の実際の回転数はＮｍａｘであるが、負荷となるトルクがＴｘのときには回転数はＮｘまで低下し、負荷となるトルクがＴｙのときには回転数はＮｙまで低下する。
【００３０】
[ＨＳＴシステムの詳細]
ＨＳＴシステムを構成する油圧駆動機構３０は、図２に示すように、主として、チャージポンプ３、走行用油圧ポンプ４、走行用油圧モータ１０、車体コントローラ（本発明の制御装置に相当。）１２ｂを有している。
（チャージポンプ３）
チャージポンプ３は、固定容量型のポンプであって、エンジン１によって駆動され、ＨＳＴ回路２０へと圧油を供給するためのポンプである。また、チャージポンプ３は、ポンプ制御弁５がポンプ容量制御シリンダ６を制御するためのパイロット圧を発生させるための油圧源でもある。なお、ポンプ制御弁５やポンプ容量制御シリンダ６については、後段にて詳述する。
【００３１】
（走行用油圧ポンプ４）
走行用油圧ポンプ４は、可変容量型の斜板式アキシャルピストンポンプである。走行用油圧ポンプ４から吐出された圧油は、ＨＳＴ回路２０に供給される。高圧リリーフ弁７，８は、ポンプやモータ等の油圧機器を保護するために設けられており、ＨＳＴ回路２０の圧力（ＨＳＴ回路圧）は所定の圧力以下に保たれる。また、低圧リリーフ弁９とチャージポンプ４により、ＨＳＴ回路２０の最低の圧力が補償される。なお、これらの構成については公知であるため、ここでは詳細な説明は省略する。
【００３２】
走行用油圧ポンプ４には、走行用油圧ポンプ４の斜板の角度を制御することによって走行用油圧ポンプ４の容量を制御するポンプ制御弁５とポンプ容量制御シリンダ６とが接続されている。
ポンプ制御弁５は、車体コントローラ１２ｂからの制御信号に基づくパイロット圧を発生させる。そして、このパイロット圧によってポンプ容量制御シリンダ６が制御されることによって走行用油圧ポンプ４の斜板の角度が制御される。
【００３３】
車体コントローラ１２ｂは、エンジン回転数が大きくなるほど走行用油圧ポンプの容量（ポンプ一回転当たりに吐出する量）が大きくなるような制御信号を、ポンプ制御弁５に出力する。したがって、走行用油圧ポンプ４の容量は、ＨＳＴ回路圧が一定であれば、図４に示すように、エンジン回転数が大きくなるほど大きくなる。なお、図４のＶｐｍａｘは、走行用油圧ポンプ４が取り得る最大の容量である。
【００３４】
以上により、走行用油圧ポンプ４が吐出する圧油の流量（単位時間当たりにＨＳＴ回路２０を流れる量）は、エンジン回転数が上昇するほど増大し、走行用油圧ポンプ４の容量が最大（Ｖｐｍａｘ）となった後は、エンジン回転数に比例して増大する。
なお、走行用油圧ポンプ４の斜板は正逆いずれの方向にも傾斜させることができる。すなわち、走行用油圧ポンプ４の斜板を傾斜させる方向を切り替えることにより、ＨＳＴ回路２０に供給される圧油の流れる方向を逆にすることができる。この斜板の傾斜方向についても、車体コントローラ１２ｂからの制御信号に基づいて制御される。
【００３５】
（走行用油圧モータ１０）
走行用油圧モータ１０は、可変容量型の斜軸式アキシャルピストンモータである。走行用油圧モータ１０は、走行用油圧ポンプ４から吐出された圧油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。走行用油圧モータ１０には、図２に示すように、走行用油圧モータ１０の斜板の角度を制御するモータシリンダ１１ａと、モータシリンダ１１ａを制御するモータ制御用電子サーボ弁１１ｂとが接続されている。モータ制御用電子サーボ弁１１ｂは、車体コントローラ１２ｂからの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁であって、モータシリンダ１１ａを制御することにより、走行用油圧モータ１０の容量（モータを一回転させるために必要な容量）を任意に変えることができる。なお、車体コントローラ１２ｂによる走行用油圧モータ１０の容量の制御については、後段にて詳述する。
【００３６】
（車体コントローラ１２ｂ）
車体コントローラ１２ｂは、本発明における「制御装置」に相当する。
車体コントローラ１２ｂには、図２に示すように、前後進切換レバー１４、速度レンジ選択スイッチ１５、車速検出センサ（車速検出部）１６、ＨＳＴ回路圧センサ１７からそれぞれ各信号が入力される。
【００３７】
前後進切換レバー１４から車体コントローラ１２ｂへ入力される信号は、前後進切換レバー１４が前進、中立、後進のいずれの位置にあるかを示す信号である。車体コントローラ１２ｂは、前後進切換レバー１４からの信号に基づいて、ポンプ制御弁５からポンプ容量制御シリンダ６に送出されるパイロット圧を制御して、走行用油圧ポンプ４の斜板の傾斜方向を切り換える。これにより、車体コントローラ１２ｂは、前進が選択された場合と後進が選択された場合とで、ＨＳＴ回路２０内における圧油の流れる方向を切り換える。
【００３８】
速度レンジ選択スイッチ１５は、運転者が速度レンジを選択するためのスイッチである。本実施形態のホイールローダ５０では、１速〜４速の速度レンジを有し、作業機を用いて掘削作業等を行う場合には作業用の速度レンジである１速〜３速を、高速での移動を必要とする場合には走行用の速度レンジである４速を選択できるようになっている。車体コントローラ１２ｂには、速度レンジ選択スイッチ１５によって、いずれの速度レンジが選択されているかを示す信号が入力される。
【００３９】
車速センサ（車速検出部）１６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、車速信号を車体コントローラ１２ｂに対して送信する。
ＨＳＴ回路圧センサ１７は、ＨＳＴ回路２０の圧力（ＨＳＴ回路圧）を検出し、ＨＳＴ回路圧を示す信号を車体コントローラ１２ｂに送信する。なお、ＨＳＴ回路圧は、走行用油圧モータ１０の容量が一定であれば、走行負荷が大きくなるほど上昇し、走行負荷が小さくなるほど低下する。
【００４０】
車体コントローラ１２ｂは、図５に示すように、指令電流演算部４１、速度レンジ制御部４２、オーバーラン防止制御部４３、最小容量設定部４４および最大値選択部４５を、機能ブロックとして有している。指令電流演算部４１、速度レンジ制御部４２、オーバーラン防止制御部４３、最小容量設定部４４は、それぞれ上述した各センサからの信号に基づいて指令電流を求め、求めた指令電流を最大値選択部４５に送信する。最大値選択部４５では、これら各指令電流のうち最大のものを選択し、これをモータ制御用電子サーボ弁１１ｂに送信する。なお、指令電流演算部４１、速度レンジ制御部４２、オーバーラン防止制御部４３、最小容量設定部４４における指令電流の求め方については、後段にて詳述する。
【００４１】
ここで、本実施形態においては、図６に示すように、モータ制御用電子サーボ弁１１ｂに送信される指令電流が大きいほど走行用油圧モータ１０の容量は大きくなり、指令電流が小さいほど走行用油圧モータ１０の容量は小さくなる。なお、図６において、Ｖｍｍａｘは、機械的に決まる走行用油圧モータ１０の最大の容量（機械的な走行用油圧モータ１０の容量の上限値）であり、Ｖｍｍｉｎは、機械的に決まる走行用油圧モータ１０の最小容量（機械的な走行用油圧モータ１０の容量の下限値）である。
したがって、上記の構成により、車体コントローラ１２ｂは、走行用油圧モータ１０の容量を、ＶｍｍｉｎからＶｍｍａｘの範囲内で、指令電流演算部４１で求めた容量、速度レンジ制御部４２で求めた容量、オーバーラン防止制御部４３で求めた容量のうちの最大のものを選択して制御を行う。
【００４２】
（指令電流演算部４１によるモータ容量の決定）
指令電流演算部４１は、エンジン１にかかる負荷の大きさに応じて走行用油圧モータ１０の容量を制御する。
【００４３】
指令電流演算部４１は、ＨＳＴ回路圧センサ１７からＨＳＴ回路圧を、エンジン回転数センサ１ａからエンジン回転数を、それぞれ受信して、ＨＳＴ回路圧が目標値になるように指令電流をＰＩＤ制御する。なお、ＨＳＴ回路圧の目標値は、エンジン回転数ごとに設定されている。
したがって、指令電流演算部４１の働きにより、走行用油圧モータ１０の容量は、ＨＳＴ回路圧が小さくなるとＨＳＴ回路圧を増加させるために小さくなり、ＨＳＴ回路圧が大きくなるとＨＳＴ回路圧を下げるために大きくなる。すなわち、指令電流演算部４１の働きにより走行負荷が小さくなると、走行用油圧モータ１０の最小容量が小さくなってタイヤ５４の駆動トルクが減少する一方で車速が上昇する。一方、走行負荷が大きくなると、走行用油圧モータ１０の最小容量が大きくなってタイヤ５４の駆動トルクが増大する一方で車速が低下する。
【００４４】
なお、指令電流演算部４１から出力される指令電流によって、走行用油圧モータ１０の容量は、機械的な最小容量（容量の下限値）（図６のＶｍｍｉｎ）と機械的な最大容量（容量の上限値）（図６のＶｍｍａｘ）との間で変化する。
【００４５】
（速度レンジ制御部４２による最小モータ容量の決定）
速度レンジ制御部４２は、各速度レンジにおいて到達しうる車速の上限値を規定する。
速度レンジ制御部４２は、速度レンジ選択スイッチ１５における検出結果、つまり速度レンジ１，２，３，４の４速レンジ中のどの速度レンジが選択されているかに応じて、予め記憶された指令電流Ｉ1〜Ｉ4のいずれかを選択して出力する。１速選択時における指令電流Ｉ1、２速選択時における指令電流Ｉ2、３速選択時における指令電流Ｉ3、４速選択時における指令電流Ｉ4の大きさは、Ｉ1＞Ｉ2＞Ｉ3＞Ｉ4とされている。
【００４６】
したがって、走行負荷、すなわちＨＳＴ回路圧が十分に小さい状態でアクセルペダル１３ａを最大まで踏み込んだ場合には、速度レンジ制御部４２と最大値選択部４５との働きにより、３速選択時に到達しうる車速は４速選択時よりも低く、２速選択時に到達しうる車速は３速選択時よりも低く、１速選択時に到達しうる車速は２速選択時よりも低くなるように制限される。
【００４７】
ここで、４速レンジにおいて速度レンジ制御部４２が出力する指令電流Ｉ4は、走行用油圧モータ１０の容量が機械的な最小容量（容量の下限値）（図６におけるＶｍｍｉｎ）をとるときの電流値（図６のＩｍｉｎ）以下としてもよいし、やや大きくしてもよい。例えば、指令電流をＩｍｉｎ以下の値として設定する設定する場合には、走行用油圧モータ１０がとり得る容量の最小値は機械的な最小容量（容量の下限値）Ｖｍｍｉｎとなる。一方、指令電流をＩｍｉｎよりも大きな値として設定する場合には、走行用油圧モータ１０がとり得る最小値は、指令電流Ｉ4のときの容量となる。すなわち、指令電流Ｉ4のときの容量が実質的な下限値となり、走行用油圧モータ１０の容量は機械的な最小容量（容量の下限値）であるＶｍｍｉｎまで低下することはない。
【００４８】
（オーバーラン防止制御部４３によるモータ容量の決定）
オーバーラン防止制御部４３は、急な下り坂等での速度超過（オーバーラン）を防止するために設けられている。
オーバーラン防止制御部４３は、車速センサ１６において検出された車速が所定のオーバーラン車速以上になった場合に指定電流値が上昇していくグラフ（図５中のIII参照）に基づいて、車速に応じた指令電流値を出力する。すなわち、オーバーラン防止制御部４３は、車速が所定のオーバーラン車速以上になった場合に、走行用油圧モータ１０の容量を増大させることにより、車速がそれ以上に上昇してしまうことを防止する。
【００４９】
ここで、オーバーラン防止制御部４３が出力する指令電流の最小値（図６のＩｍｉｎ）は、少なくとも４速レンジのときに速度レンジ制御部４２が出力する指令電流Ｉ4よりも小さい値として設定されている。したがって、車速がオーバーラン車速以下の時には、オーバーラン防止制御部４３が出力する指令電流は最大値選択部４５で選択されることはない。すなわち、オーバーラン防止制御部４３は、車速がオーバーラン車速以下の時には実質的に走行用油圧モータ１０の容量に関する制御を行わない。
【００５０】
（最小容量設定部４４によるモータ最小容量（容量の下限値）の設定）
最小容量設定部４４は、本発明の特徴的な部分の一つであり、走行用油圧モータ１０がとり得る最小容量（容量の下限値）を設定する。最小容量設定部４４は、エンジン回転数に応じて走行用油圧モータ１０の最小容量（容量の下限値）を設定する。
最小容量設定部４４には、図５のIVに示すように、エンジン回転数に対する指令電流の対応関係が記憶されており、エンジン回転数センサ１ａにおいて検出されたエンジン回転数に応じた指令電流値を出力する。
【００５１】
最小容量設定部４４が出力する指令電流は、上述した速度レンジ制御部４２によって設定された各速度レンジ１，２，３に対応する指令電流Ｉ1〜Ｉ3のいずれよりも常に小さくなるように設定される。したがって、本実施形態では、１速、２速、３速では、走行用油圧モータ１０の容量は最小容量設定部４４が設定した最小容量（容量の下限値）まで低下することはない。換言すれば、最高速度レンジである４速以外では、最小容量設定部４４は実質的に機能することはない。
【００５２】
また、最小容量設定部４４が出力する指令電流は、エンジン回転数によらず、上述したオーバーラン防止制御部４３から出力される指令電流の最小値Ｉｍｉｎ’よりも常に小さくなるような値に設定されている。
最小容量設定部４４に記憶されたエンジン回転数と指令電流との対応関係は、図５のIVに示すように、エンジン回転数が所定の閾値以下の場合には指令電流を一定とし、エンジン回転数が所定の閾値を越えるとエンジン回転数が高くなるほど指令電流も大きくなるように設定されている。エンジン回転数が閾値を超える領域では、エンジン回転数によらずに同じ車速での走行が可能になるように、指令電流の変化率（図５のIVに示すグラフにおける傾斜部分の傾き）を設定している。換言すると、最小容量設定部４４には、図７に示すように、エンジン回転数が所定の閾値以下の領域では、エンジン回転数によらずに走行用油圧モータ１０の最小容量（容量の下限値）が一定となるように設定している。また、エンジン回転数が所定の閾値を超える領域では、エンジン回転数によらずに同じ車速での走行が可能になるように、走行用油圧モータ１０の最小容量（容量の下限値）の変化率（図７に示すグラフにおける傾斜部分の傾き）を設定している。本実施形態では、閾値は最大回転数の８０％とされている。
【００５３】
（制限車速に基づくモータ最小容量の設計）
ところで、ホイールローダ等の公道を走行可能な建設車両を設計する際には、最高車速が制限車速（一般的に、国や地域ごとに決められている車速であり、例えば、３８ｋｍ／ｈ）を超えないようにする必要がある。
ここで、走行用油圧モータ１０に流入する圧油の流量が最大で、走行用油圧モータ１０の容量が最小容量のときに走行用油圧モータ１０は最速で回転し、ホイールローダ５０の車速は最高車速となる。平地走行時における負荷において、アクセルペダル１３ａを最大まで踏み込んだときのエンジン回転数と、そのときの走行用油圧ポンプ４からＨＳＴ回路２０に供給される圧油の流量は設計的に求めることができる。よって、最高車速が決まれば、走行用油圧モータ１０がとるべき最小容量（容量の下限値）は計算によって求めることができる。換言すれば、走行用油圧モータ１０がとり得る最小容量（容量の下限値）は、制限車速に応じて設計的に適宜決定することができる。
【００５４】
なお、この最小容量を決めるに際しては、容量が小さくなり過ぎて、効率が必要以上に低下してしまうことを回避できるような値とすることが望ましい。
本実施形態では、上述の通り、最高車速を３８ｋｍ／ｈに設定している。また、エンジン回転数が最大回転数の８０％のときの流量に基づいて走行用油圧モータ１０がとるべき最小容量（容量の下限値）（機械的な最小容量Ｖｍｍｉｎまたは指令電流Ｉ4のときの容量）を設定している。なお、上述したように、エンジン回転数が最大回転数の８０％〜１００％の間では、エンジン回転数によらずに同じ車速での走行が可能になるように、走行用油圧モータ１０の最小容量（容量の下限値）の変化率（図７に示すグラフにおける傾斜部分の傾き）を設定している。
【００５５】
（ＨＳＴシステムの牽引力特性）
上述したように、エンジン１や走行用油圧ポンプ４、走行用油圧モータ１０等の個々の装置の特性が決まれば、ＨＳＴシステムの牽引力特性が決まる。
本実施形態のＨＳＴシステムの牽引力特性を図８に示す。図８において、実線Ｆ１００は、エンジン回転数が最大（１００％）のときに、本ＨＳＴシステムの最大の牽引力を示すカーブである。また、一点鎖線Ｆ９０は、エンジン回転数が最大回転数の９０％のときの牽引力を示し、二点鎖線Ｆ８０は、エンジン回転数が最大回転数の８０％のときの牽引力を示す。なお、牽引力と車速との積は馬力（仕事率）であり、図８からも明らかなように、エンジン回転数が小さいほど馬力も小さくなる。また、Ｆ１００，Ｆ９０，Ｆ８０はいずれも等馬力曲線（等仕事率曲線）である。
【００５６】
図８に示すように、エンジン回転数が最大回転数の９０％、８０％と低下していくにつれて牽引力は低下するが、エンジン回転数が最大回転数の８０％までは最高車速は制限車速の３８ｋｍ／ｈのままとなる。
【００５７】
＜制御の具体例＞
本実施形態のＨＳＴシステムによって行われる制御について、以下、具体的な例を挙げて説明する。
（平地を最高車速で走行する場合）
ここでは、平地走行時において、運転者が４速を選択してアクセルペダル１３ａを踏み込んで、最高車速である３８ｋｍ／ｈ付近を維持しながら安定的に走行する場合について説明する。
このとき、平地での安定的な走行であるため、走行負荷は十分に小さい。よって、ＨＳＴ回路圧も十分に小さいため、車体コントローラ１２ｂは、走行用油圧モータ１０の最小容量を最も小さくする（容量の下限値まで小さくする。）。
【００５８】
ここで、エンジン回転数が最大回転数の８０％から１００％の間は、いくらアクセルペダル１３ａの踏込み量を大きくしても車速は変わらず、最高車速（３８ｋｍ／ｈ）を維持したままである。
したがって、運転者はアクセルペダル１３ａの踏込み量を８０％程度に抑えながら走行するように促される。
【００５９】
ここで、図９（ａ）を用いて、本実施形態の制御と、従来の制御による燃費効率の違いについて説明する。なお、図９（ａ）においてＦｍは、燃費効率を示し、楕円状の中心部に近づくほど燃料消費率が小さい。
点Ｇから一点鎖線で示す等馬力曲線（等仕事率曲線）を引き、この線がアクセル開度１００％のときのトルクカーブと交わる点Ｈが、従来の制御による最高車速（３８ｋｍ／ｈ）でのマッチング点である。すなわち、従来は点Ｈにおける回転数でエンジンが回転したときに最高車速が制限車速（３８ｋｍ／ｈ）となるように、走行用油圧モータ１０の最小容量（容量の下限値）が決められる。
【００６０】
図９（ａ）からも明らかなように、点Ｇは点Ｈよりも燃料消費率が少なくなっており、本発明によって燃料消費率が改善していることが分かる。
【００６１】
（最高車速で走行中に登坂路にさしかかった場合）
次に、運転者が４速を選択してアクセルペダル１３ａを最大まで踏み込んで最高車速（３８ｋｍ／ｈ）付近で走行中に、登坂路にさしかかって走行負荷が増大した場合について説明する。
このとき、ＨＳＴ回路圧が増大するために、車体コントローラ１２ｂの指令電流演算部４１の働きによって、ＨＳＴ回路圧を下げる方向に移行させるために、走行用油圧モータ１０の最小容量が増大して車速は低下する。
ここで、図９（ｂ）に示すように、このときＨＳＴシステムが必要とするトルクとエンジン１のトルクカーブとがマッチングする点をＪとすると、エンジン１はトルクＴｊを発生させながら回転数Ｎｊで回転する。
なお、従来の制御においても、同じ条件では点Ｊでマッチングすることになるため、この条件では燃費消費率は従来と同等となる。
【００６２】
（平地で最高車速まで加速する場合）
ここでは、運転者が４速を選択して走行している際にアクセルペダル１３ａを踏み込んで、３０ｋｍ／ｈ程度から最高車速（３８ｋｍ／ｈ）まで加速する場合について説明する。
【００６３】
この場合、まず、ホイールローダ５０を加速させるために走行負荷が上昇する。例えば、加速の初期段階において、図９（ｂ）の点Ｊでマッチングしているものとする。
上述したように、最高車速到達後には、最終的に図９（ａ）の点Ｇでマッチングすることになるため、マッチング点は、図９（ｂ）の点Ｊから図９（ａ）の点Ｇに向けて徐々に移動していく。
一方、従来の制御においては、マッチング点は図９（ｂ）の点Ｊから図９（ａ）の点Ｈに向けて徐々に移動していく。
以上のことから、平地で最高車速まで加速していく過程では、本実施形態に係る制御の方が、従来の制御よりも燃料消費率が低くなることが分かる。
【００６４】
［ホイールローダ５０の特徴］
（１）
本実施形態のホイールローダ５０では、エンジン１と、エンジン１によって駆動される走行用油圧ポンプ４と、走行用油圧ポンプ４から吐出された圧油によって駆動される走行用油圧モータ１０と、走行用油圧モータ１０によって回転駆動力が付与されるタイヤ（走行輪）５４と、を備えている。そして、車体コントローラ１２ｂの最小容量設定部４４が、エンジン回転数センサ１ａにおける検出結果に基づいて、図７に示すように、走行用油圧モータ１０の最小容量に制限を加える制御を行う。
【００６５】
これにより、最高車速（制限車速）付近での走行中等において、運転者によるアクセルペダル１３ａの踏込み量が抑制されてエンジン回転数が低下した場合でも、モータ最小容量を低下させることで、最高車速（制限車速）付近での走行を維持することができる。よって、運転者は、最高車速（制限車速）付近での走行中において、アクセルペダル１３ａの踏込み量を抑制した場合でも、最高車速での走行が可能になるため、アクセルペダル１３ａを最大まで踏み込まずに走行するようになる。この結果、高速走行中における燃費の向上を図ることができる。
【００６６】
（２）
本実施形態のホイールローダ５０では、最高速度レンジ（本実施形態では４速）での走行中に限り、車体コントローラ１２ｂにおいて、上述したエンジン回転数に基づく走行用油圧モータ１０の最小容量の変更制御が行われるように、各速度レンジに対応した指令電流値が設定されている。
【００６７】
これにより、例えば、作業機に対して負荷が掛かっており、走行用油圧モータ１０の最小容量を低下させると作業効率が低下してしまうような状況下において上記モータ最小容量が変更されてしまうことを回避することができる。よって、エンジン回転数が最高回転数から所定の割合だけ低下させても高速走行を維持することができ、燃費の向上が図れる。
【００６８】
（３）
本実施形態のホイールローダ５０では、エンジン回転数に応じてモータ最小容量の設定値を変更する際に、車体コントローラ１２ｂが、図７に示すように、制限車速に対応するエンジン最大回転数に対して８０％のエンジン回転数に閾値を有している。
なお、この閾値は、最高回転数の８０％に限定されるものではない。この閾値を決める際には、容量が小さくなり過ぎて、効率が必要以上に低下してしまうことを回避できるような値に設定されていることが望ましい。
これにより、エンジン回転数が閾値（本実施形態では８０％）未満の領域において、必要以上に走行用油圧モータ１０の効率が低下してしまうことを回避することができる。
【００６９】
［他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７０】
（Ａ）
上記実施形態では、図５に示すように、最小容量設定部４４がエンジン回転数に応じて走行用油圧モータ１０の最小容量を制御する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図１０（ａ）に示すように、最小容量設定部４４がアクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）に応じて、走行用油圧モータ１０の最小容量を設定するための指令電流を出力するようにしてもよい。この場合には、図１０（ｂ）に示すように、最小容量設定部４４によって、アクセル開度に応じて走行用油圧モータ１０の最小容量を変更する制御を行うことで、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
（Ｂ）
上記実施形態では、１つの油圧ポンプと走行用油圧モータ１０を含む１ポンプ１モータのＨＳＴシステムを搭載したホイールローダ５０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、図１１に示すように、２つの走行用油圧モータ１１０ａ，１１０ｂ、第１・第２モータ制御弁１１１ａ，１１１ｂ、第１・第２モータシリンダ１１２ａ，１１２ｂ、クラッチ１１３、クラッチ制御弁１１４、駆動軸１１５およびＨＳＴ回路１２０を含む、１ポンプ２モータのＨＳＴシステムを搭載した建設車両に対して、本発明を適用してもよい。
【００７２】
この場合には、高速走行用の第２走行用油圧モータ１１０ａに対して、上述した油圧モータの最小容量を設定すればよい。
具体的には、第２走行用油圧モータ１１０ａの最小容量を変化させるように、第２モータ制御弁１１１ａおよび第２モータシリンダ１１２ａを制御すればよい。
【００７３】
（Ｃ）
上記実施形態では、図５に示すように、車体コントローラ１２ｂがエンジン回転数に応じて、走行用油圧モータ１０の容量を変化させる指令電流値を所定のマップに基づいて決定する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、マップに基づいて決定するのではなく、指令電流値を算出するための関係式を記憶させておき、演算によって指令電流値を算出してもよい。
【００７４】
（Ｄ）
上記実施形態では、ホイールローダ５０の最高速度レンジである４速レンジで走行中に、上述した走行用油圧モータ１０の最小容量を設定する例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、建設車両の変速機構が３速以下、あるいは５速以上ある場合には、その最高速度レンジで走行中に、同様の制御を行うようにしてもよい。
あるいは、最高速度レンジで走行中以外にも、作業機を全く使用していない状態で走行している場合や、作業機を低負荷で使用している場合等においても、上記と同様の制御を実施してもよい。
【００７５】
（Ｅ）
上記実施形態では、エンジンコントローラ１２ａと車体コントローラ１２ｂとが別々に設けられている例を挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、エンジンコントローラと車体コントローラとが１つのコントローラとしてまとめられていてもよい。
【００７６】
（Ｆ）
上記実施形態では、本発明が適用される建設車両として、ホイールローダを例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ＨＳＴを搭載した他の建設車両に対して、本発明を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の建設車両は、エンジンによって駆動される油圧ポンプから吐出された圧油によって走行用油圧モータを駆動して走行する建設車両において、運転者のアクセルペダルの踏込み量を抑制して高速走行時等における燃費の向上を図ることができるという効果を奏することから、いわゆるＨＳＴを搭載した建設車両に対して広く適用可能である。
【符号の説明】
【００７８】
１      エンジン
１ａ    エンジン回転数センサ
１ｂ    燃料噴射装置
２      作業機・ステアリング用ポンプ
３      チャージポンプ
４      走行用油圧ポンプ
５      ポンプ制御弁
６      ポンプ容量制御シリンダ
７，８    高圧リリーフ弁
９      低圧リリーフ弁
１０      走行用油圧モータ
１１ａ    モータシリンダ
１１ｂ    モータ制御用電子サーボ弁
１２ａ    エンジンコントローラ
１２ｂ    車体コントローラ（制御装置）
１３      アクセル開度センサ
１３ａ    アクセルペダル
１４      前後進切換レバー
１５      速度レンジ選択スイッチ
１６      車速センサ
１７      ＨＳＴ回路圧センサ
１８      制御バルブ
１９      リフトシリンダ
２０      ＨＳＴ回路
３０      油圧駆動機構
４１      指令電流演算部
４２      速度レンジ制御部
４３      オーバーラン防止制御部
４４      最小容量設定部
４５      最大値選択部
５０      ホイールローダ（ＨＳＴ式建設車両）
５１      車体
５２      リフトアーム（作業機）
５３      バケット（作業機）
５４      タイヤ（走行輪）
５５      キャブ
５６      バケットシリンダ
１１０ａ，１１０ｂ  走行用油圧モータ
１１１ａ，１１１ｂ  第１・第２モータ制御弁
１１２ａ，１１２ｂ  第１・第２モータシリンダ
１１３      クラッチ
１１４      クラッチ制御弁
１１５      駆動軸
１２０      ＨＳＴ回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７９】
【特許文献１】特開２００４−１４４２５４号公報（平成１６年５月２０日公開）
【特許文献２】特開平１１−２３０３３３号公報（平成１１年８月２７日公開）
【図１】
2011169351.tif 000003
【図２】
2011169351.tif 000004
【図３】
2011169351.tif 000005
【図４】
2011169351.tif 000006
【図５】
2011169351.tif 000007
【図６】
2011169351.tif 000008
【図７】
2011169351.tif 000009
【図８】
2011169351.tif 000010
【図９】
2011169351.tif 000011
【図１０】
2011169351.tif 000012
【図１１】
2011169351.tif 000013