(57)【要約】【課題】動力伝達装置の駆動力の伝達経路が複数ある作業車両において、伝達経路の切り替えが頻繁に行われることによって生じるハンチングを抑止する。【解決手段】動力伝達装置は、駆動力の伝達経路を切り換えるための第１クラッチ及び第２クラッチを含む。作業車両は、クラッチ制御部とエンジン制御部とを備える。クラッチ制御部は、速度比パラメータがモード切換閾値以上か以下かに基づいて、伝達経路を第１モードと第２モードとのいずれにするかを決定し、決定したモードに対応するクラッチを接続させるためのクラッチ指令信号を出力する。エンジン制御部は、決定したモードに切り換えられた後、切り換えられたモードにおいて速度比パラメータがモード切換閾値から離隔するように、入力軸の回転速度にオフセットを加える。エンジン制御部が入力軸の回転速度にオフセットを加える前後において、エンジンが出力される馬力が維持される。【選択図】図６
2015116840.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油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される作業機と、
前記エンジンによって駆動される走行装置と、
前記エンジンからの駆動力を前記走行装置に伝達する動力伝達装置と、
前記動力伝達装置を制御する制御部と、
を備え、
前記動力伝達装置は、
入力軸と、
出力軸と、
遊星歯車機構を含み、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する歯車機構と、
前記遊星歯車機構の回転要素に接続されるモータと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第１モードに切り換えるための第１クラッチと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第２モードに切り換えるための第２クラッチと、
を含み、
前記伝達経路が前記第１モードであるとき、前記第１クラッチは接続状態であり、前記第２クラッチは切断状態であり、
前記伝達経路は前記第２モードであるとき、前記第２クラッチは接続状態であり、前記第１クラッチは切断状態であり、
前記動力伝達装置では、前記モータの回転速度が変化することによって、前記入力軸に対する前記出力軸の速度比が変化し、
前記速度比に対応する速度比パラメータが、所定のモード切換閾値であるときに、前記第１モードでの前記入力軸に対する前記モータの回転速度比と、前記第２モードでの前記入力軸に対する前記モータの回転速度比とは等しくなり、
前記制御部は、
前記速度比パラメータが前記モード切換閾値以上か以下かに基づいて、前記伝達経路を前記第１モードと前記第２モードとのいずれにするかを決定し、決定したモードに対応するクラッチを接続させるためのクラッチ指令信号を出力するクラッチ制御部と、
前記決定したモードに切り換えられた後、前記切り換えられたモードにおいて前記速度比パラメータが前記モード切換閾値から離隔するように、前記入力軸の回転速度にオフセットを加えるエンジン制御部と、
を含み、
前記エンジン制御部が前記入力軸の回転速度に前記オフセットを加える前後において、前記エンジンが出力する馬力が維持される、
作業車両。
【請求項２】
前記エンジン制御部は、前記決定したモードにおいて前記速度比パラメータが前記モード切換閾値以下の範囲に存在するとき、前記オフセットを正の値に定め、前記決定したモードにおいて前記速度比パラメータが前記モード切換閾値以上の範囲に存在するとき、前記オフセットを負の値に定める、請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記エンジン制御部は、前記入力軸の回転速度を変更する際に、前記エンジンの回転速度を増加させるとともに前記エンジンの出力トルクを減少させるか、前記エンジンの回転速度を減少させるとともに前記エンジンの出力トルクを増加させる、請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記エンジン制御部は、前記速度比が前記モード切換閾値から所定の大きさ以上離隔した場合、前記オフセットを加えることを終了する、請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。
【請求項５】
動力伝達装置を備える作業車両の制御方法であって、
前記動力伝達装置は、
入力軸と、
出力軸と、
遊星歯車機構を含み、前記入力軸の回転を前記出力軸に伝達する歯車機構と、
前記遊星歯車機構の回転要素に接続されるモータと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第１モードに切り換えるための第１クラッチと、
前記動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第２モードに切り換えるための第２クラッチと、
を含み、
前記伝達経路が前記第１モードであるとき、前記第１クラッチは接続状態であり、前記第２クラッチは切断状態であり、
前記伝達経路は前記第２モードであるとき、前記第２クラッチは接続状態であり、前記第１クラッチは切断状態であり、
前記動力伝達装置では、前記モータの回転速度を変化することによって、前記入力軸に対する前記出力軸の速度比が変化し、
前記速度比に対応する速度比パラメータが、所定のモード切換閾値であるときに、前記第１モードでの前記入力軸に対する前記モータの回転速度比と、前記第２モードでの前記入力軸に対する前記モータの回転速度比とは等しくなり、
前記制御方法は、
前記速度比パラメータが前記モード切換閾値以上か以下かに基づいて、前記伝達経路を前記第１モードと前記第２モードとのいずれにするかを決定し、決定したモードに対応するクラッチを接続させるためのクラッチ指令信号を出力し、
前記決定したモードに切り換えられた後、前記切り換えられたモードにおいて前記速度比パラメータが前記モード切換閾値から離隔するように、前記エンジンが出力する馬力を維持しながら、前記入力軸の回転速度にオフセットを加える、
作業車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両及び作業車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダ等の作業車両として、トルクコンバータと多段式の変速装置とを有する動力伝達装置（以下、「トルクコンバータ式の変速装置」と呼ぶ）を備えるものが公知となっている。一方、近年、トルクコンバータ式の変速装置に代わる動力伝達装置として、ＨＭＴ（油圧−機械式変速装置）及びＥＭＴ（電気−機械式変速装置）が知られている。
【０００３】
特許文献１に開示されているように、ＨＭＴは、歯車機構と、歯車機構の回転要素に接続されるモータとを含み、エンジンからの駆動力の一部を油圧に変換して走行装置に伝達するとともに、駆動力の残部を機械的に走行装置に伝達する。
【０００４】
ＨＭＴは、無段変速を可能にするために、例えば、遊星歯車機構と油圧モータとを備えている。遊星歯車機構のサンギア、キャリア、リングギアの３要素のうちの第１要素が入力軸に連結され、第２要素が出力軸に連結されている。また、第３要素が油圧モータに連結されている。油圧モータは、作業車両の走行状況に応じて、モータ及びポンプのいずれかとして機能する。ＨＭＴでは、この油圧モータの回転速度が変化することによって、出力軸の回転速度が無段に変化する。
【０００５】
また、ＥＭＴでは、ＨＭＴにおける油圧モータの代わりに、電動モータが用いられている。電動モータは、作業車両の走行状況に応じて、モータ及び発電機のいずれかとして機能する。ＨＭＴと同様に、ＥＭＴは、この電動モータの回転速度が変化することによって、出力軸の回転速度が無段に変化するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３２９２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＨＭＴ或いはＥＭＴでは、動力の伝達経路が２つのモードで切り換えられるものもある。このような複数のモードを切換える形式のＨＭＴ或いはＥＭＴは、広い速度比を比較的小さい動力伝達装置で実現できることが知られている。２つのモードの一方は低速走行時のモード（以下、「低速（Ｌｏ）モード」と呼ぶ）であり、もう一方は高速走行時のモード（以下、「高速（Ｈｉ）モード」と呼ぶ）である。一般的に、各伝達経路に接続するためのクラッチの係合／切断により、モードの切換が行われる。モードの切換は、例えば、動力伝達装置の速度比に応じて行われる。速度比が所定のモード切換閾値以下であるときにはＬｏモードが設定される。速度比がモード切換閾値より大きいときにはＨｉモードが設定される。
【０００８】
ところが、作業車両の速度比がモード切換閾値近傍を保った状態で走行しているとき、路面影響等で車速が変動することで、モード切換が頻繁に発生してしまう場合がある。図１５は、このような場合における動力伝達経路のモードの変化を示している。
【０００９】
図１５の例では、時間ｔ１までは、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下なので、Ｌｏモードが設定されている。時間ｔ１〜ｔ２の間、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上なので、Ｈｉモードが設定されている。時間ｔ２〜ｔ３の間、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下なので、Ｌｏモードが設定されている。時間ｔ３以降は、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上となるなので、Ｈｉモードが設定されている。
【００１０】
このように、作業車両の速度比がモード切換閾値付近で変動すると、短時間の間にモードの切り替えが行われる。モードの切換が行われると、クラッチの係合／切断による影響によって、歯車機構内部の軸のねじれ量の急変や、歯車のバックラッシ（Ｂａｃｋｌａｓｈ）による角度の変化、タイヤのねじれ量の変化が生じている。このように、短時間の間にモード切換が頻繁に行われるハンチングと呼ばれる状態になると、クラッチ切換時の通過トルクの変動により、車体の揺れが誘発される。その結果、オペレータが受ける不快感が増大する。
【００１１】
本発明の課題は、ＨＭＴ或いはＥＭＴ式の動力伝達装置の駆動力の伝達経路が複数ある作業車両であって、伝達経路の切り替えが頻繁に行われるハンチングを抑止する作業車両及び作業車両の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の態様に係る作業車両は、エンジンと、油圧ポンプと、作業機と、走行装置と、動力伝達装置と、制御部と、を備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。作業機は、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。走行装置は、エンジンによって駆動される。動力伝達装置は、エンジンからの駆動力を走行装置に伝達する。制御部は、動力伝達装置を制御する。
【００１３】
動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、モータと、第１クラッチと、第２クラッチと、を含む。歯車機構は、遊星歯車機構を含み、入力軸の回転を出力軸に伝達する。モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。第１クラッチは、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第１モードに切り換える。第２クラッチは、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第２モードに切り換える。伝達経路が第１モードであるとき、第１クラッチは接続状態であり、第２クラッチは切断状態である。伝達経路が第２モードであるとき、第２クラッチは接続状態であり、第１クラッチは切断状態である。
【００１４】
動力伝達装置では、モータの回転速度が変化することによって、入力軸に対する出力軸の速度比が変化する。好ましくは、速度比に対応する速度比パラメータが所定のモード切換閾値であるときに、第１モードでの入力軸に対するモータの回転速度比と、第２モードでの入力軸に対するモータの回転速度比とは等しくなる。
【００１５】
制御部は、クラッチ制御部と、エンジン制御部と、モータ制御部と、を含む。クラッチ制御部は、速度比パラメータがモード切換閾値以上か以下かに基づいて、伝達経路を第１モードと第２モードとのいずれにするかを決定し、決定したモードに対応するクラッチを接続させるためのクラッチ指令信号を出力する。エンジン制御部は、決定したモードに切り換えられた後、切り換えられたモードにおいて速度比パラメータがモード切換閾値から離隔するように、入力軸の回転速度にオフセットを加える。エンジン制御部が入力軸の回転速度にオフセットを加える前後において、エンジンが出力する馬力が維持される。
【００１６】
エンジン制御部は、決定したモードにおいて速度比パラメータがモード閾値以下の範囲に存在するとき、正の値のオフセットを定めるとよい。また、エンジン制御部は、決定したモードにおいて速度比パラメータがモード閾値以上の範囲に存在するとき、負の値のオフセットを定めるとよい。
【００１７】
エンジン制御部は、入力軸の回転速度を変更する際に、エンジンの回転速度を増加させるとともにエンジンの出力トルクを減少させるとよい。あるいは、エンジン制御部は、エンジンの回転速度を減少させるとともにエンジンの出力トルクを増加させるとよい。
【００１８】
エンジン制御部は、速度比がモード切換閾値から所定の大きさ以上離隔した場合、オフセットを加えることを終了するとよい。
【００１９】
本発明の第２の態様に係る制御方法は、動力伝達装置を備える作業車両の制御方法である。動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、モータと、第１クラッチと、第２クラッチと、を含む。歯車機構は、遊星歯車機構を含み、入力軸の回転を出力軸に伝達する。モータは、遊星歯車機構の回転要素に接続される。第１クラッチは、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第１モードに切り換える。第２クラッチは、動力伝達装置での駆動力の伝達経路を第２モードに切り換える。伝達経路が第１モードであるとき、第１クラッチは接続状態であり、第２クラッチは切断状態である。伝達経路が第２モードであるとき、第２クラッチは接続状態であり、第１クラッチは切断状態である。
【００２０】
動力伝達装置では、モータの回転速度が変化することによって、入力軸に対する出力軸の速度比が変化する。好ましくは、速度比に対応する速度比パラメータが所定のモード切換閾値であるときに、第１モードでの入力軸に対するモータの回転速度比と、第２モードでの入力軸に対するモータの回転速度比とは等しくなる。
【００２１】
制御方法は、速度比パラメータがモード切換閾値以上か以下かに基づいて、伝達経路を第１モードと第２モードとのいずれにするかを決定し、決定したモードに対応するクラッチを接続させるためのクラッチ指令信号を出力する。そして、当該制御方法は、決定したモードに切り換えられた後、切り換えられたモードにおいて速度比パラメータがモード切換閾値から離隔するように、エンジンが出力する馬力を維持しながら、入力軸の回転速度にオフセットを加える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る作業車両及び制御方法は、決定したモードに切り換えられた後、切り換えられたモードにおいて速度比パラメータがモード切換閾値から離隔するように、エンジンが出力する馬力を維持しながら、入力軸の回転速度にオフセットを加える。その結果、モードが切り換えられた後、速度比が変動してもモード切換閾値に到達しにくくなる。したがって、ＨＭＴ或いはＥＭＴ式の動力伝達装置の駆動力の伝達経路が複数ある作業車両であって、伝達経路の切り替えが頻繁に行われることによって生じるハンチングを抑止する作業車両及び作業車両の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る作業車両の側面図である。
【図２】作業車両の構成を示す模式図である。
【図３】動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図４】動力伝達装置の速度比に対する第１モータ及び第２モータの回転速度の変化を示す図である。
【図５】第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構との各要素の回転速度と歯数との関係を示す共線図である。
【図６】第１の実施形態に係る制御部の内部構成の詳細を示すブロック図である。
【図７】第１の実施形態に係る作業車両の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。
【図８】エンジン制御部によるエンジンの回転速度及びトルクの変更方法を説明するための図面である。
【図９】第１の実施形態に係る作業車両の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る制御部の内部構成の詳細を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施形態に係る作業車両の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。
【図１２】第２の実施形態に係る作業車両の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。
【図１３】他の実施形態にかかる動力伝達装置の構成を示す模式図である。
【図１４】他の実施形態にかかる動力伝達装置の速度比に対する第１モータ及び第２モータの回転速度の変化を示す図である。
【図１５】従来技術における動力伝達経路のモードの変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る作業車両１の側面図である。図１に示すように、作業車両１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行輪４，５と、運転室６とを備えている。作業車両１は、ホイールローダであり、走行輪４，５が回転駆動されることにより走行する。作業車両１は、作業機３を用いて掘削等の作業を行うことができる。
【００２５】
車体フレーム２は、前フレーム１６と後フレーム１７とを有する。前フレーム１６と後フレーム１７とは互いに左右方向に揺動可能に取り付けられている。前フレーム１６には、作業機３および走行輪４が取り付けられている。作業機３は、後述する作業機ポンプ２３（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム１１とバケット１２とを有する。ブーム１１は、車体フレーム２に装着されている。作業機３は、リフトシリンダ１３とバケットシリンダ１４とを含む。リフトシリンダ１３とバケットシリンダ１４とは、油圧シリンダである。リフトシリンダ１３の一端は前フレーム１６に取り付けられている。リフトシリンダ１３の他端はブーム１１に取り付けられている。リフトシリンダ１３が作業機ポンプ２３からの作動油によって伸縮することによって、ブーム１１が上下に回動する。バケット１２は、ブーム１１の先端に取り付けられている。バケットシリンダ１４の一端は車体フレーム２に取り付けられている。バケットシリンダ１４の他端はベルクランク１５を介してバケット１２に取り付けられている。バケットシリンダ１４が、作業機ポンプ２３からの作動油によって伸縮することによって、バケット１２が上下に回動する。
【００２６】
後フレーム１７には、運転室６及び走行輪５が取り付けられている。運転室６は、車体フレーム２上に載置されている。運転室６内には、オペレータが着座するシートや、後述する操作装置などが配置されている。
【００２７】
作業車両１は、ステアリングシリンダ１８を含む。ステアリングシリンダ１８は、前フレーム１６と後フレーム１７とに取り付けられている。ステアリングシリンダ１８は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１８が、後述するステアリングポンプ２８からの作動油によって伸縮することによって、作業車両１の進行方向が左右に変更される。
【００２８】
図２は、作業車両１の構成を示す模式図である。図２に示すように、作業車両１は、エンジン２１、ＰＴＯ２２、動力伝達装置２４、走行装置２５、操作装置２６、制御部２７などを備えている。
【００２９】
エンジン２１は、例えばディーゼルエンジンである。エンジン２１の出力は、エンジン２１のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。燃料量の調整は、エンジン２１に取り付けられた燃料噴射装置２１Ｃを制御部２７が制御することで行われる。作業車両１は、エンジン回転速度検出部３１を備えている。エンジン回転速度検出部３１は、エンジン回転速度を検出し、エンジン回転速度を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３０】
作業車両１は、作業機ポンプ２３と、ステアリングポンプ２８と、トランスミッションポンプ２９とを有する。作業機ポンプ２３と、ステアリングポンプ２８と、トランスミッションポンプ２９とは、油圧ポンプである。ＰＴＯ２２は、これらの油圧ポンプ２３，２８，２９に、エンジン２１からの駆動力の一部を伝達する。すなわち、ＰＴＯ２２は、これらの油圧ポンプ２３，２８，２９と、動力伝達装置２４とにエンジン２１からの駆動力を分配する。
【００３１】
作業機ポンプ２３は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。作業機ポンプ２３から吐出された作動油は、作業機制御弁４１を介して、上述したリフトシリンダ１３とバケットシリンダ１４とに供給される。作業車両１は、作業機ポンプ圧検出部３２を備えている。作業機ポンプ圧検出部３２は、作業機ポンプ２３からの作動油の吐出圧（以下、「作業機ポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、作業機ポンプ圧を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３２】
作業機ポンプ２３は、可変容量型の油圧ポンプである。作業機ポンプ２３の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、作業機ポンプ２３の吐出容量が変更される。作業機ポンプ２３には、第１容量制御装置４２が接続されている。第１容量制御装置４２は、制御部２７によって制御され、作業機ポンプ２３の傾転角を変更する。これにより、作業機ポンプ２３の吐出容量が制御部２７によって制御される。例えば、第１容量制御装置４２は、作業機制御弁４１の前後での差圧が一定になるように、作業機ポンプ２３の傾転角を調整する。また、第１容量制御装置４２は、制御部２７からの指令信号に応じて、作業機ポンプ２３の傾転角を任意に変更することができる。詳細には、第１容量制御装置４２は、図示しない第１バルブと第２バルブとを含む。上述した作業機制御弁４１によって作業機３に供給される作動油が変更されると、作業機制御弁４１の開度の変更に応じて作業機ポンプ２３の吐出圧と作業機制御弁４１の通過後の圧力との間に差圧が発生する。第１バルブは、制御部２７によって制御されることで、作業機３の負荷が変動しても作業機制御弁４１の前後での差圧を一定にするように作業機ポンプ２３の傾転角を調整する。また、第２バルブは、制御部２７によって制御されることで、作業機ポンプ２３の傾転角をさらに変更することができる。作業車両１は、第１傾転角検出部３３を備えている。第１傾転角検出部３３は、作業機ポンプ２３の傾転角を検出し、傾転角を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３３】
ステアリングポンプ２８は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。ステアリングポンプ２８から吐出された作動油は、ステアリング制御弁４３を介して、上述したステアリングシリンダ１８に供給される。作業車両１は、ステアリングポンプ圧検出部３５を備えている。ステアリングポンプ圧検出部３５は、ステアリングポンプ２８からの作動油の吐出圧（以下、「ステアリングポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、ステアリングポンプ圧を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３４】
ステアリングポンプ２８は、可変容量型の油圧ポンプである。ステアリングポンプ２８の斜板或いは斜軸の傾転角が変更されることにより、ステアリングポンプ２８の吐出容量が変更される。ステアリングポンプ２８には、第２容量制御装置４４が接続されている。第２容量制御装置４４は、制御部２７によって制御され、ステアリングポンプ２８の傾転角を変更する。これにより、ステアリングポンプ２８の吐出容量が制御部２７によって制御される。作業車両１は、第２傾転角検出部３４を備えている。第２傾転角検出部３４は、ステアリングポンプ２８の傾転角を検出し、傾転角を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３５】
トランスミッションポンプ２９は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される。トランスミッションポンプ２９は、固定容量型の油圧ポンプである。トランスミッションポンプ２９から吐出された作動油は、後述するクラッチ制御弁ＶＦ，ＶＲ，ＶＬ，ＶＨを介して動力伝達装置２４のクラッチＣＦ，ＣＲ，ＣＬ，ＣＨに供給される。作業車両１は、トランスミッションポンプ圧検出部３６を備えてもよい。トランスミッションポンプ圧検出部３６は、トランスミッションポンプ２９からの作動油の吐出圧（以下、「トランスミッションポンプ圧」と呼ぶ）を検出し、トランスミッションポンプ圧を示す検出信号を制御部２７へ送る。
【００３６】
ＰＴＯ２２は、エンジン２１からの駆動力の一部を動力伝達装置２４に伝達する。動力伝達装置２４は、エンジン２１からの駆動力を走行装置２５に伝達する。動力伝達装置２４は、エンジン２１からの駆動力を変速して出力する。動力伝達装置２４の構成については後に詳細に説明する。
【００３７】
走行装置２５は、アクスル４５と、走行輪４，５とを有する。アクスル４５は、動力伝達装置２４からの駆動力を走行輪４，５に伝達する。これにより、走行輪４，５が回転する。作業車両１は、出力回転速度検出部３７と入力回転速度検出部３８とを備えている。出力回転速度検出部３７は、動力伝達装置２４の出力軸６３の回転速度（以下、「出力回転速度」と呼ぶ）を検出する。出力回転速度は車速に対応しているため、出力回転速度検出部３７は、出力回転速度を検出することで車速を検出する。入力回転速度検出部３８は、動力伝達装置２４の入力軸６１の回転速度（以下、「入力回転速度」と呼ぶ）を検出する。出力回転速度検出部３７は、出力回転速度を示す検出信号を制御部２７に送る。入力回転速度検出部３８は、入力回転速度を示す検出信号を制御部２７に送る。
【００３８】
なお、出力回転速度検出部３７、入力回転速度検出部３８に代えて、動力伝達装置２４の内部の回転部品の回転速度を検出し、制御部２７に送る回転速度検出部を別途設けて、制御部２７がその回転部品の回転速度から入力回転速度、出力回転速度を算出してもよい。
【００３９】
操作装置２６は、オペレータによって操作される。操作装置２６は、アクセル操作装置５１と、作業機操作装置５２と、変速操作装置５３と、前後進切換操作装置５４と、ステアリング操作装置５７と、ブレーキ操作装置５９と、を有する。
【００４０】
アクセル操作装置５１は、アクセル操作部材５１ａと、アクセル操作検出部５１ｂとを有する。アクセル操作部材５１ａは、エンジン２１の目標回転速度を設定するために操作される。アクセル操作検出部５１ｂは、アクセル操作部材５１ａの操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を検出する。アクセル操作量とは、アクセル操作部材５１ａの踏み込み量を意味する。
【００４１】
作業機操作装置５２は、作業機操作部材５２ａと作業機操作検出部５２ｂとを有する。作業機操作部材５２ａは、作業機３を動作させるために操作される。作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの位置を検出する。例えば、作業機操作検出部５２ｂは、作業機操作部材５２ａの傾転角に対応する電気信号に変換することにより、作業機操作部材５２ａの位置を検出する。
【００４２】
変速操作装置５３は、変速操作部材５３ａと変速操作検出部５３ｂとを有する。オペレータは、変速操作部材５３ａを操作することにより、動力伝達装置２４の変速段（ｇｅａｒ  ｓｔａｇｅ）を選択することができる。変速操作検出部５３ｂは、変速操作部材５３ａが指定する変速段を検出する。
【００４３】
前後進切換操作装置５４は、前後進切換操作部材５４ａと前後進切換操作検出部５４ｂとを有する。オペレータは、前後進切換操作部材５４ａを操作することにより、作業車両１の前進と後進とを切り換えることができる。前後進切換操作検出部５４ｂは、前後進切換操作部材５４ａの位置を検出する。
【００４４】
ステアリング操作装置５７は、ステアリング操作部材５７ａを有する。ステアリング操作装置５７は、ステアリング操作部材５７ａの操作に基づきパイロット油圧をステアリング制御弁４３に供給することにより、ステアリング制御弁４３を駆動する。オペレータは、ステアリング操作部材５７ａを操作することにより、作業車両１の進行方向を左右に変更することができる。なお、ステアリング操作装置５７はステアリング操作部材５７ａの操作を電気信号に変換してステアリング制御弁４３を駆動してもよい。
【００４５】
ブレーキ操作装置５９は、ブレーキ操作部材５９ａとブレーキ操作検出部５９ｂとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材５９ａを操作することにより、図示しないブレーキ装置を動作させて、作業車両１に制動力を生じさせる。ブレーキ操作検出部５９ｂは、ブレーキ操作部材５９ａの操作量（以下、「ブレーキ操作量」と呼ぶ）を検出する。ブレーキ操作量とは、ブレーキ操作部材５９ａの踏み込み量を意味する。ブレーキ操作検出部５９ｂは、ブレーキ操作部材５９ａの操作量を示す検出信号を制御部２７に出力する。
【００４６】
制御部２７は、ＣＰＵなどの演算装置と、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリとを含み、作業車両１を制御するための各種の処理を行う。また、制御部２７は、動力伝達装置２４を制御するためのモータ制御部５５及びクラッチ制御部５８、並びに、記憶部５６を有する。動力伝達装置２４の制御については後に詳細に説明する。記憶部５６は、作業車両１を制御するための各種のプログラム及びデータを記憶している。
【００４７】
制御部２７は、エンジン２１を制御するためのエンジン制御部５０を有する。エンジン制御部５０は、アクセル操作量に応じたエンジン２１の目標回転速度が得られるように、指令スロットル値を示す指令信号（スロットル値指令信号）を燃料噴射装置２１Ｃに送る。制御部２７は、作業機操作検出部５２ｂからの検出信号に基づいて作業機制御弁４１を制御することにより、油圧シリンダ１３，１４に供給される油圧を制御する。これにより、油圧シリンダ１３，１４が伸縮して、作業機３が動作する。
【００４８】
次に、動力伝達装置２４の構成について詳細に説明する。図３は、動力伝達装置２４の構成を示す模式図である。図３に示すように、動力伝達装置２４は、入力軸６１と、歯車機構６２と、出力軸６３と、第１モータＭＧ１と、第２モータＭＧ２と、キャパシタ６４と、を備えている。入力軸６１は、上述したＰＴＯ２２に接続されている。入力軸６１には、ＰＴＯ２２を介してエンジン２１からの回転が入力される。歯車機構６２は、入力軸６１の回転を出力軸６３に伝達する。出力軸６３は、上述した走行装置２５に接続されており、歯車機構６２からの回転を上述した走行装置２５に伝達する。
【００４９】
歯車機構６２は、エンジン２１からの駆動力を伝達する機構である。歯車機構６２によって、モータＭＧ１, ＭＧ２の回転速度が変化すると、入力軸６１に対する出力軸６３の速度比が変化する。歯車機構６２は、前後進切換機構６５と、変速機構６６と、を有する。
【００５０】
前後進切換機構６５は、ＦクラッチＣＦと、ＲクラッチＣＲと、図示しない各種のギアとを含む。ＦクラッチＣＦとＲクラッチＣＲとは、油圧式クラッチであり、各クラッチＣＦ，ＣＲには、トランスミッションポンプ２９からの作動油が供給される。ＦクラッチＣＦへの作動油は、Ｆクラッチ制御弁ＶＦによって制御される。ＲクラッチＣＲへの作動油は、Ｒクラッチ制御弁ＶＲによって制御される。各クラッチ制御弁ＣＦ，ＣＲは、クラッチ制御部５８からの指令信号によって制御される。ＦクラッチＣＦの接続／切断とＲクラッチＣＲの接続／切断とが切り換えられることによって、前後進切換機構６５から出力される回転の方向が切り換えられる。
【００５１】
変速機構６６は、伝達軸６７と、第１遊星歯車機構６８と、第２遊星歯車機構６９と、Ｈｉ／Ｌｏ切換機構７０と、出力ギア７１と、を含む。伝達軸６７は、前後進切換機構６５に連結されている。
【００５２】
第１遊星歯車機構６８は、第１サンギアＳ１と、複数の第１遊星ギアＰ１と、複数の第１遊星ギアＰ１を支持する第１キャリアＣ１と、第１リングギアＲ１とを含む。第１サンギアＳ１は、伝達軸６７に連結されている。複数の第１遊星ギアＰ１は、第１サンギアＳ１と噛み合い、第１キャリアＣ１に回転可能に支持されている。第１キャリアＣ１の外周部には、第１キャリアギアＧｃ１が設けられている。第１リングギアＲ１は、複数の遊星ギアＰ１に噛み合うとともに回転可能である。また、第１リングギアＲ１の外周には、第１リング外周ギアＧｒ１が設けられている。
【００５３】
第２遊星歯車機構６９は、第２サンギアＳ２と、複数の第２遊星ギアＰ２と、複数の第２遊星ギアＰ２を支持する第２キャリアＣ２と、第２リングギアＲ２とを含む。第２サンギアＳ２は第１キャリアＣ１に連結されている。複数の第２遊星ギアＰ２は、第２サンギアＳ２と噛み合い、第２キャリアＣ２に回転可能に支持されている。第２リングギアＲ２は、複数の遊星ギアＰ２に噛み合うとともに回転可能である。第２リングギアＲ２の外周には、第２リング外周ギアＧｒ２が設けられている。第２リング外周ギアＧｒ２は出力ギア７１に噛み合っており、第２リングギアＲ２の回転は出力ギア７１を介して出力軸６３に出力される。
【００５４】
Ｈｉ／Ｌｏ切換機構７０は、動力伝達装置２４における駆動力伝達経路を第１モードと第２モードとで選択的に切り換えるための機構である。本実施形態において、第１モードは、車速が高い高速モード（Ｈｉモード）であり、第２モードは、車速が低い低速モード（Ｌｏモード）である。このＨｉ／Ｌｏ切換機構７０は、Ｈｉモード時に接続されるＨクラッチＣＨと、Ｌｏモード時に接続されるＬクラッチＣＬとを含む。ＨクラッチＣＨは、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２とを接続又は切断する。また、ＬクラッチＣＬは、第２キャリアＣ２と固定端７２とを接続又は切断し、第２キャリアＣ２の回転を禁止又は許容する。
【００５５】
なお、各クラッチＣＨ，ＣＬは油圧式クラッチであり、各クラッチＣＨ，ＣＬには、それぞれトランスミッションポンプ２９からの作動油が供給される。ＨクラッチＣＨへの作動油は、Ｈクラッチ制御弁ＶＨによって制御される。ＬクラッチＣＬへの作動油は、Ｌクラッチ制御弁ＶＬによって制御される。各クラッチ制御弁ＶＨ，ＶＬはクラッチ制御部５８からの指令信号によって制御される。
【００５６】
第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２は、電気エネルギーによって駆動力を発生させる駆動モータとして機能する。また、第１モータＭＧ１及び第２モータＭＧ２は、入力される駆動力を用いて電気エネルギーを発生させるジェネレータとしても機能する。第１モータＭＧ１に回転方向と逆方向のトルクが作用するようにモータ制御部５５から指令信号が与えられた場合は、第１モータＭＧ１はジェネレータとして機能する。第１モータＭＧ１の出力軸には第１モータギアＧｍ１が固定されており、第１モータギアＧｍ１は第１キャリアギアＧｃ１に噛み合っている。つまり、第１モータＭＧ１は、第１遊星歯車機構６８の回転要素に接続される。
【００５７】
第１モータＭＧ１には第１インバータＩ１が接続されており、この第１インバータＩ１に、第１モータＭＧ１のモータトルクを制御するためのモータ指令信号がモータ制御部５５から与えられる。第１モータＭＧ１の回転速度は、第１モータ回転速度検出部７５によって検出される。第１モータ回転速度検出部７５は、第１モータＭＧ１の回転速度を示す検出信号を制御部２７に送る。
【００５８】
第２モータＭＧ２は、第１モータＭＧ１と同様の構成である。第２モータＭＧ２の出力軸には第２モータギアＧｍ２が固定されており、第２モータギアＧｍ２は第１リング外周ギアＧｒ１に噛み合っている。つまり、第２モータＭＧ２は、第１遊星歯車機構６８の回転要素に接続される。また、第２モータＭＧ２には第２インバータＩ２が接続されており、この第２インバータＩ２に、第２モータＭＧ２のモータトルクを制御するためのモータ指令信号がモータ制御部５５から与えられる。第２モータＭＧ２の回転速度は、第２モータ回転速度検出部７６によって検出される。第２モータ回転速度検出部７６は、第２モータＭＧ２の回転速度を示す検出信号を制御部２７に送る。
【００５９】
キャパシタ６４は、モータＭＧ１，ＭＧ２で発電されるエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部として機能する。すなわち、キャパシタ６４は、各モータＭＧ１，ＭＧ２がジェネレータとして機能したときに、各モータＭＧ１，ＭＧ２で発電された電力を蓄電する。なお、キャパシタに代えて他の蓄電手段であるバッテリーが用いられてもよい。なお、モータＭＧ１，ＭＧ２のうちの一方が発電し、他方が給電することによって、モータＭＧ１，ＭＧ２の各々が駆動可能である場合は、キャパシタ６４は省略されてもよい。
【００６０】
モータ制御部５５は、各種の検出部からの検出信号を受けて、モータＭＧ１，ＭＧ２への指令トルクを示す指令信号を各インバータＩ１，Ｉ２に与える。また、クラッチ制御部５８は、各クラッチＣＦ，ＣＲ，ＣＨ，ＣＬのクラッチ油圧を制御するための指令信号を各クラッチ制御弁ＶＦ，ＶＲ，ＶＨ，ＶＬに与える。これにより、動力伝達装置２４の変速比及び出力トルクが制御される。以下、動力伝達装置２４の動作について説明する。
【００６１】
つぎに、エンジン２１の回転速度を一定に保ったまま車速が０から前進側に加速する場合における動力伝達装置２４の概略動作を、図４を用いて説明する。図４は、動力伝達装置２４の速度比に対する各モータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度比を示したものである。速度比は、入力軸６１の回転速度に対する出力軸６３の回転速度の比の絶対値である。モータＭＧ１の回転速度比とは、入力軸６１の回転速度に対するモータＭＧ１の出力軸の回転速度の比である。モータＭＧ２の回転速度比とは、入力軸６１の回転速度に対するモータＭＧ２の出力軸の回転速度の比である。エンジン２１の回転速度が一定である場合には、車速は、動力伝達装置２４の速度比に応じて変化する。従って、図５において、動力伝達装置２４の速度比の変化は、車速の変化に対応する。すなわち、図５は、各モータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度と車速の関係を示している。図５において、実線Ｌｍ１が第１モータＭＧ１の回転速度、破線Ｌｍ２が第２モータＭＧ２の回転速度を示している。
【００６２】
速度比が０以上第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下のＬｏ領域（Ｌｏモード）では、ＬクラッチＣＬが接続され、ＨクラッチＣＨが切断される。第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１は、モードの切換を判定するためのモード切換閾値である。Ｌｏ領域では、ＨクラッチＣＨが切断されているので、第２キャリアＣ２と第１リングギアＲ１とが切断される。また、ＬクラッチＣＬが接続されるので、第２キャリアＣ２が固定される。
【００６３】
このＬｏ領域においては、エンジン２１からの駆動力は、伝達軸６７を介して第１サンギアＳ１に入力され、この駆動力は第１キャリアＣ１から第２サンギアＳ２に出力される。一方、第１サンギアＳ１に入力された駆動力は第１遊星ギアＰ１から第１リングギアＲ１に伝達され、第１リング外周ギアＧｒ１及び第２モータギアＧｍ２を介して第２モータＭＧ２に出力される。作業車両１の力行時においては、第２モータＭＧ２は、このＬｏ領域においては、ジェネレータとして機能しており、第２モータＭＧ２によって発電された電力の一部は、第１モータＭＧ１に供給されてもよい。あるいは、第２モータＭＧ２によって発電された電力の一部は、キャパシタ６４に蓄電されてもよい。
【００６４】
作業車両１の力行時においては、また、Ｌｏ領域においては、第１モータＭＧ１は、第２モータＭＧ２又はキャパシタ６４から供給された電力で駆動する電動モータとして機能する。第１モータＭＧ１の駆動力は、第１モータギアＧｍ１→第１キャリアギアＧｃ１→第１キャリアＣ１の経路で第２サンギアＳ２に出力される。以上のようにして第２サンギアＳ２に出力された駆動力は、第２遊星ギアＰ２→第２リングギアＲ２→第２リング外周ギアＧｒ２→出力ギア７１の経路で出力軸６３に伝達される。
【００６５】
そして、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１では、第２モータＭＧ２の回転速度は「０」となる。すなわち、第２モータＭＧ２は停止している。
【００６６】
速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上のＨｉ領域（Ｈｉモード）では、ＨクラッチＣＨが接続され、ＬクラッチＣＬが切断される。このＨｉ領域では、ＨクラッチＣＨが接続されているので、第２キャリアＣ２と第１リングギアＲ１とが接続される。また、ＬクラッチＣＬが切断されるので、第２キャリアＣ２が解放される。従って、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２の回転速度とは一致する。
【００６７】
このＨｉ領域では、エンジン２１からの駆動力は第１サンギアＳ１に入力され、この駆動力は第１キャリアＣ１から第２サンギアＳ２に出力される。また、第１サンギアＳ１に入力された駆動力は、第１キャリアＣ１から第１キャリアギアＧｃ１及び第１モータギアＧｍ１を介して第１モータＭＧ１に出力される。作業車両１の力行時においては、このＨｉ領域では、第１モータＭＧ１はジェネレータとして機能するので、この第１モータＭＧ１で発電された電力の一部は、第２モータＭＧ２に供給されてもよい。あるいは、この第１モータＭＧ１で発電された電力の一部は、キャパシタ６４に蓄電されてもよい。
【００６８】
また、作業車両１の力行時においては、第２モータＭＧ２は、必要に応じて、第１モータＭＧ１又はキャパシタ６４から供給された電力で駆動する電動モータとして機能する。第２モータＭＧ２の駆動力は、第２モータギアＧｍ２→第１リング外周ギアＧＲ１→第１リングギアＲ１→ＨクラッチＣＨの経路で第２キャリアＣ２に出力される。以上のようにして第２サンギアＳ２に出力された駆動力は第２遊星ギアＰ２を介して第２リングギアＲ２に出力されるとともに、第２キャリアＣ２に出力された駆動力は第２遊星ギアＰ２を介して第２リングギアＲ２に出力される。このようにして第２リングギアＲ２で合わさった駆動力が、第２リング外周ギアＧｒ２及び出力ギア７１を介して出力軸６３に伝達される。
【００６９】
そして、速度比が第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２では、第１モータＭＧ１の回転速度は「０」になり、すなわち、第１モータＭＧ１の回転は停止する。なお、作業車両１の制動時においては、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の役割が反対となる。以上は前進時の説明であるが、後進時においても同様の動作となる。また、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１、第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２は、記憶部５６に記憶されている。
【００７０】
次に、動力伝達装置２４の概略動作を、共線図を用いて説明する。第１遊星歯車機構６８の第１サンギアＳ１の回転速度をＮｓ１、歯数をＺｓ１とする。第１キャリアＣ１の回転速度をＮｃ１とする。第１リングギアＲ１の回転速度をＮｒ１、歯数をＺｒ１とする。また、第２遊星歯車機構６９の第２サンギアＳ２の回転速度をＮｓ２、歯数をＺｓ２とする。第２キャリアＣ２の回転速度をＮｃ２とする。第２リングギアＲ２の回転速度をＮｒ２、歯数をＺｒ２とする。この場合、第１遊星歯車機構６８と第２遊星歯車機構６９との各要素の回転速度と歯数との関係を共線図で表記すると、図５のようになる。
【００７１】
共線図においては遊星歯車機構の各要素の回転速度の関係は直線で示される。従って、図５に示すように、Ｎｓ１とＮｃ１とＮｒ１とは一直線上に並ぶ。また、Ｎｓ２とＮｃ２とＮｒ２も一直線上に並ぶ。なお、図５において実線Ｌｐ１は、第１遊星歯車機構６８の各要素の回転速度の関係を示している。破線Ｌｐ２は、は、第２遊星歯車機構６９の各要素の回転速度の関係を示している。
【００７２】
図５（ａ）は、Ｌｏモードでの各要素の回転速度を示している。上述したように、説明の簡易のためにエンジン２１の回転速度を一定とすると、Ｎｓ１は一定である。ここで、エンジンの回転方向を正とすると、回転速度Ｎｓ１は正となる。後述するモード切換点においては、第２モータＭＧ２の回転速度が０となるため、図中に一点鎖線で表記されているモード切換点上に回転要素が位置するとき、当該回転要素の回転速度は０となる。モード切換点の一点鎖線から下の領域に回転要素が位置するとき、当該回転要素の回転速度が負となる。Ｌｏモードでは、第１モータＭＧ１の回転速度が増加することにより、Ｎｃ１が増加する。Ｎｃ１が増加すると、Ｎｒ１が増加する。これにより、第２モータＭＧ２の回転速度が増加する。また、動力伝達装置２４では、第１キャリアＣ１は第２サンギアＳ２に接続されている。従って、Ｎｃ１とＮｓ２とは一致する。従って、Ｎｃ１の増加に伴ってＮｓ２も増加する。Ｌｏモードでは、第２キャリアＣ２は固定端７２に固定される。このため、Ｎｃ２は０に維持される。従って、Ｎｓ２が増加することにより、Ｎｒ２が減少する。これにより、動力伝達装置２４の速度比が増加する。このように、Ｌｏモードでは、第１モータＭＧ１の回転速度の増加に伴って、動力伝達装置２４の速度比が増加する。
【００７３】
図６（ｂ）のように、動力伝達装置２４の速度比が上述した第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１に達すると、Ｎｒ１が０となる。従って、第２モータＭＧ２の回転速度が０となる。このとき、ＬｏモードからＨｉモードへの切換が行われる。すなわち、ＬクラッチＣＬが接続状態から切断状態に切り換えられる。これにより、第２キャリアＣ２が、固定端７２から切り離されて、回転可能となる。また、ＨクラッチＣＨが切断状態から接続状態に切り換えられる。これにより、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２とが接続される。
【００７４】
図５（ｃ）は、Ｈｉモードでの各要素の回転速度を示している。Ｈｉモードでは、第１リングギアＲ１と第２キャリアＣ２とが接続されるため、Ｎｒ１とＮｃ２とは一致する。また、上述したように、第１キャリアＣ１は第２サンギアＳ２に接続されているため、Ｎｃ１とＮｓ２とは一致する。従って、第２モータＭＧ２の回転速度が減少することにより、Ｎｒ１及びＮｃ２が減少する。また、Ｎｃ２が減少することにより、Ｎｒ２が減少する。これにより、動力伝達装置２４の速度比が増加する。このように、第２モータＭＧ２の回転速度の減少に伴って、動力伝達装置２４の速度比が増加する。また、Ｎｒ１とＮｃ２とが減少することにより、Ｎｓ２及びＮｃ１が減少する。これにより、第１モータＭＧ１の回転速度が減少する。そして、動力伝達装置２４の速度比が上述した第２閾値Ｒｓ＿ｔｈ２に達すると、Ｎｓ２及びＮｃ１が０となる。これにより、第１モータＭＧ１の回転速度が０となる。なお、上述したのはＬｏモードからＨｉモードへの切り換え時の動作であり、ＨｉモードからＬｏモードへの切り換え時の動作は、上記の動作とは逆の手順となる。
【００７５】
以上のように、エンジン２１の回転速度を一定、すなわち、入力軸６１の回転速度を一定とすると、Ｌｏモードでは、速度比の増加に応じて、第１モータＭＧ１の回転速度が増加する。また、Ｈｉモードでは、速度比の増加に応じて、第１モータＭＧ１の回転速度が減少する。従って、図５に示すように、速度比は、Ｌｏモードでは第１モータＭＧ１の回転速度比に対して変化率Ｒ１_Ｌｏで変化する。しかし、Ｈｉモードでは、速度比は、第１モータＭＧ１の回転速度比に対してＬｏモードの変化率Ｒ１_Ｌｏと異なる変化率Ｒ１_Ｈｉで変化する。詳細には、Ｈｉモードでの変化率Ｒ１_Ｈｉと、Ｌｏモードでの変化率Ｒ１_Ｌｏとでは、正負が異なる。また、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１であるときに、Ｌｏモードでの第１モータＭＧ１の回転速度比とＨｉモードでの第１モータＭＧ１の回転速度比とは等しくなる。
【００７６】
また、エンジン２１の回転速度を一定、すなわち、入力軸６１の回転速度を一定とすると、Ｌｏモードでは、速度比の増加に応じて、第２モータＭＧ２の回転速度が増加する。Ｈｉモードでは、速度比の増加に応じて、第２モータＭＧ２の回転速度が減少する。従って、図５に示すように、速度比は、Ｌｏモードでは第２モータＭＧ２の回転速度比に対して変化率Ｒ２_Ｌｏで変化する。しかし、Ｈｉモードでは、速度比は、第２モータＭＧ２の回転速度比に対してＬｏモードの変化率Ｒ２_Ｌｏと異なる変化率Ｒ２_Ｈｉで変化する。詳細には、Ｈｉモードでの変化率Ｒ２_Ｈｉと、Ｌｏモードでの変化率Ｒ２_Ｌｏとでは、正負が異なる。また、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１であるときに、Ｌｏモードでの第２モータＭＧ２の回転速度比とＨｉモードでの第２モータＭＧ２の回転速度比とは等しくなる。
【００７７】
上述したように、クラッチ制御部５８は、ＬｏモードとＨｉモードとの切り換えを行う。クラッチ制御部５８は、Ｈクラッチ制御弁ＶＨとＬクラッチ制御弁ＶＬとにクラッチ指令信号を送ることで、ＨクラッチＣＨとＬクラッチＣＬとの切り換えを行う。以下、ＨｉモードとＬｏモードとの切換制御について詳細に説明する。
【００７８】
図６は、第１の実施形態に係る制御部２７の内部構成の詳細を示すブロック図である。図６においては、記憶部５６の記載は省略されている。図６に示すように、制御部２７は、速度比演算部８１をさらに含む。
【００７９】
速度比演算部８１は、動力伝達装置２４の入力回転速度と出力回転速度とから、動力伝達装置２４の速度比を算出する。入力回転速度は、入力回転速度検出部３８によって検出される。出力回転速度は、出力回転速度検出部３７によって検出される。
【００８０】
クラッチ制御部５８は、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上か以下かに基づいて、Ｌｏモード、Ｈｉモードのいずれにするかを決定し、決定したモードに対応するクラッチ（ＨクラッチＣＨ，ＬクラッチＣＬ）の制御弁（Ｈクラッチ制御弁ＶＨ，Ｌクラッチ制御弁ＶＬ）に、決定したモードに対応するクラッチ（ＨクラッチＣＨ，ＬクラッチＣＬ）を接続させるためのクラッチ指令信号を送る。具体的には、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下の範囲に存在するとき、クラッチ制御部５８は、Ｌｏモードとすることを決定し、Ｈクラッチ制御弁ＶＨにＨクラッチＣＨを切断させるためのクラッチ指令信号を送り、Ｌクラッチ制御弁ＶＬにＬクラッチＣＬを接続させるためのクラッチ指令信号を送る。そして、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上の範囲に存在するとき、クラッチ制御部５８は、Ｈｉモードとすることを決定し、Ｌクラッチ制御弁ＶＬにＬクラッチＣＬを切断させるためのクラッチ指令信号を送り、Ｈクラッチ制御弁ＶＨにＨクラッチＣＨを接続させるためのクラッチ指令信号を送る。
【００８１】
クラッチ制御部５８は、クラッチ制御信号をクラッチ制御弁に送った後、現状のモードである実際モードを示す信号を、エンジン制御部５０及びモータ制御部に送信してもよい。それに代えて、モータ制御部５５及びエンジン制御部５０は、ＬクラッチＣＬ／ＨクラッチＣＨの状態を監視し、自らが実際モードを決定してもよい。
【００８２】
エンジン制御部５０は、アクセル操作量、作業機操作部材５２ａの操作量や車速に基づくエンジン要求馬力、及び、クラッチ制御部５８からの信号等から得られる実際モードに基づき、モードが切り換えられた後、エンジン２１の回転速度（すなわち、動力伝達装置２４の入力回転速度）を変更するためのスロットル値指令信号を燃料噴射装置２１Ｃに出力する。
【００８３】
モータ制御部５５は、クラッチ制御部５８からの信号等から得られる実際モード、上述するエンジン要求馬力、及び、車速とアクセル操作量から決定される目標の牽引力に基づいて、エンジン制御部５０が速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。より具体的には、モータ制御部５５は、エンジン要求馬力から現在のエンジンの基本無負荷時回転速度を算出する。基本無負荷時回転速度とは、エンジン要求馬力と予め定められたマッチング線との交点であるマッチング点を通る基本レギュレーションラインによって求められる。そして、モータ制御部５５は、実際モードに基づくレギュレーションラインを決定し、決定したレギュレーションラインとエンジン要求馬力から定められる等馬力線との交点を、当該実際モードにおける新たなマッチング点とする。そして、新たなマッチング点に基づいて、モータ制御部５５は、動力伝達装置２４の入力トルク（エンジン２１の出力トルク）を算出する。最後に、モータ制御部５５は、動力伝達装置２４でのトルクの釣り合いを満たすように算出された入力トルクと目標の牽引力との関係を規定するトルクバランス情報を参照することで、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを決定する。目標の牽引力と路面の抵抗力が釣り合っているときは車速が変わらず、モータ制御部５５によってモードが切り換えられても出力回転速度は維持される。このような場合、エンジン制御部５０により入力回転速度が変更されることによって、モード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔するように速度比が変更される。
【００８４】
つぎに、モード切換時のエンジン制御部５０とモータ制御部５５の詳細の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。図７は、第１の実施形態に係る作業車両１の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。図７は、図１５と同じ条件で作業車両１を走行させたときの速度比およびモードの時間変化を示している。ここで、図７では、図１５の動作との対比を容易とするために、図１５の速度比の遷移を点線で示している。
【００８５】
図７では、時間ｔ１において、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１まで上昇している。これによって、クラッチ制御部５８は、時間ｔ１において、動力伝達装置２４をＬｏモードからＨｉモードに切り換える。すなわち、クラッチ制御部５８は、時間ｔ１において、Ｌクラッチ制御弁ＶＬにＬクラッチＣＬを切断させるためのクラッチ指令信号を送り、Ｈクラッチ制御弁ＶＨにＨクラッチＣＨを接続させるためのクラッチ指令信号を送る。このとき、エンジン制御部５０は、エンジン２１の回転速度を減少させ、エンジン２１のトルクを上昇させる。
【００８６】
図８は、このときのエンジン制御部５０によるエンジン２１の回転速度及びトルクの変更方法を説明するための図面である。図８において、エンジントルク線Ｌｅｔは、エンジン２１の出力トルクとエンジン２１の回転速度との関係を規定する。エンジントルク線Ｌｅｔは、レギュレーションラインＬａと最大トルクラインＬｂとを含む。レギュレーションラインＬａは、指令スロットル値に応じて変化する（図８のＬａ１，Ｌａ２等参照）。最大トルクラインＬｂは、定格点Ｐｒと、定格点Ｐｒよりも低エンジン回転速度側に位置する最大トルク点Ｐｍとを含む。
【００８７】
マッチング線Ｌｍａは、エンジン２１の出力トルクと回転速度を決定するための情報である。マッチング線は任意に設定することができるが、本実施形態においては、マッチング線Ｌｍａは、本実施形態におけるエンジンの回転速度の変更を行わない場合のマッチング点を求めるために利用される。本実施形態では、Ｌｏモードにおいてエンジンの回転速度を変更しないため、Ｌｏモードにおけるマッチング点Ｐｍａ１を求めるために利用される。エンジントルク線Ｌｅｔとマッチング線Ｌｍａは予め設定され、記憶部５６に記憶されている。
【００８８】
時間ｔ１までは、Ｌｏモードであるため、エンジン制御部５０に入力されるエンジン要求馬力（動力伝達装置２４の出力要求馬力と作業機３の出力要求馬力等から定まる馬力）の等馬力線Ｌｈｄｍとマッチング線Ｌｍａとの交点が第１マッチング点Ｐｍａ１として求められる。第１マッチング点Ｐｍａ１を通るレギュレーションラインＬａ１は、一意に定まる。このレギュレーションラインＬａ１のことを基本レギュレーションラインとする。本実施形態では、Ｌｏモードにおいて基本レギュレーションラインＬａ１が利用される。そして、基本レギュレーションラインＬａ１によって、無負荷時のエンジン回転速度Ｎｅが決定され、無負荷時のエンジン回転速度Ｎｅに基づいてエンジン２１のスロットル値が決定される。エンジン制御部５０は、Ｌｏモードにおいては、エンジン２１の出力馬力がレギュレーションラインＬａ１上を遷移するように制御する。一方、モータ制御部５５は、等馬力線ＬｈｄｍとレギュレーションラインＬａ１との交点である第１マッチング点Ｐｍａ１の縦軸の大きさから求められるエンジン出力トルクＴｅと目標の牽引力とに基づいてモータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。したがって、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルクＴｅをかけることとなる。この結果、エンジン２１のマッチング点は、第１マッチング点Ｐｍａ１に落ち着く。このときの第１マッチング点Ｐｍ１における入力軸６１の回転速度は、Ｎｅ１となる。
【００８９】
時間ｔ１において、ＬｏモードからＨｉモードに切り換えられるに伴い、エンジン制御部５０は、上述のように決定されたエンジン２１のスロットル値からスロットル値を少し減少させる。その結果、無負荷時のエンジン回転速度ＮｅがＮｅ―ΔＮｅ１に変更される。エンジン制御部５０は、エンジン２１の出力トルクが無負荷時のエンジン回転速度（Ｎｅ―ΔＮｅ１）に対応するエンジン２１のスロットル値によって決定されるレギュレーションラインＬａ２上に遷移するように制御する。つぎに、モータ制御部５５は、モード切り換えがあっても、エンジン回転速度（入力軸６１の回転速度）を変更する前後でエンジン要求馬力（エンジンが出力する馬力）を維持するように、トルク値（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）を決定する。この場合、第１マッチング点Ｐｍ１における入力軸６１の回転速度Ｎｅ１と、第１マッチング点におけるトルクＴｅを利用して以下の（式１）が成り立つ。
（Ｎｅ１−ΔＮｅ１１）×（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）＝Ｎｅ１×Ｔｅ  …（式１）
【００９０】
（式１）における（Ｎｅ１−ΔＮｅ１１）は、レギュレーションラインＬａ２上の第２マッチング点Ｐｍ２における入力軸６１の回転速度である。点（Ｎｅ１−ΔＮｅ１１，Ｔｅ＋ΔＴｅ１）がレギュレーションラインＬａ２上にあるということから、モータ制御部５５は第２マッチング点Ｐｍａ２のトルク（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）を算出することができる。第２マッチング点Ｐｍａ２のトルク値（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）を決定すると、モータ制御部５５は、エンジン２１の出力トルク（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）に基づいて、速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。これにより、エンジン２１の出力馬力は、等馬力線上に遷移する。また、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルク（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）をかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第２マッチング点Ｐｍａ２に落ち着く。ゆえに、時間ｔ１において、エンジン制御部５０は、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に負の値のオフセット（−ΔＮｅ１１）を加えることができる。このとき、クラッチ制御部５８がＨｉモードに決定しているため、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上の範囲に存在している。さらに、エンジン制御部５０は、エンジン２１の出力トルクをＴｅからＴｅ＋ΔＴｅ１へ増加させることができる。
【００９１】
以上の動作の結果、速度比は、時間ｔ１以降において正のオフセットを有することになる。つまり、切り換えられたＨｉモードにおいて、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔される。その結果、図７に示すように、時間ｔ１以降で速度比の小さな変動があっても、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１を下回りにくくなる。その結果、図１５のように、Ｈｉモードに切り換えられてからすぐにＬｏモードに切り換えられることによって生じるハンチングが防止される。
【００９２】
つぎに、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられる場合のエンジン制御部５０の動作を、詳細に説明する。図９は、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられる場合の作業車両１の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。時間ｔ４までは、Ｈｉモードであるため、先に述べた方法に従い、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）がＮｅ１−ΔＮｅ１１と設定され、エンジン２１の出力トルクがＴｅ＋ΔＴｅ１と設定されているものとする。
【００９３】
時間ｔ４において、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１まで下降している。これによって、クラッチ制御部５８は、時間ｔ４において、動力伝達装置２４をＨｉモードからＬｏモードに切り換える。すなわち、クラッチ制御部５８は、時間ｔ４において、Ｈクラッチ制御弁ＶＨにＨクラッチＣＨを切断させるためのクラッチ指令信号を送り、Ｌクラッチ制御弁ＶＬにＬクラッチＣＬを接続させるためのクラッチ指令信号を送る。このとき、エンジン制御部５０は、エンジン２１の回転速度にオフセット（＋ΔＮｅ１１）を加える。
【００９４】
具体的には、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられるに伴い、エンジン制御部５０は、無負荷時のエンジン回転速度Ｎｅ―ΔＮｅ１がＮｅに変更されるように、エンジン２１のスロットル値を増加させる（図８参照）。エンジン制御部５０は、エンジン２１の出力トルクが無負荷時のエンジン回転速度（Ｎｅ）に対応するエンジン２１のスロットル値によって決定されるレギュレーションラインＬａ１上に遷移するように制御する。つぎに、モータ制御部５５は、モード切り換えがあっても、エンジン回転速度（入力軸６１の回転速度）を変更する前後でエンジン要求馬力を維持するように、（式１）とレギュレーションラインＬａ１の拘束条件とに基づいて、トルク値Ｔｅを決定する。第１マッチング点Ｐｍａ１のトルクＴｅを算出すると、モータ制御部５５は、エンジン制御部５０から得られるエンジン２１の出力トルクＴｅに基づいて、速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。これにより、エンジン２１の出力馬力は、等馬力線上に遷移する。また、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルクＴｅをかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第１マッチング点Ｐｍａ１に落ち着く。したがって、時間ｔ４において、エンジン制御部５０は、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１−ΔＮｅ１１に正の値のオフセット（＋ΔＮｅ１１）を加えることができる。このとき、クラッチ制御部５８がＬｏモードに決定しているため、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下の範囲に存在している。さらに、エンジン制御部５０は、エンジン２１の出力トルクをＴｅ＋ΔＴｅ１からＴｅへ減少させることができる。
【００９５】
以上の動作の結果、速度比は、時間ｔ４以降において負のオフセットを有することになる。つまり、切り換えられたＬｏモードにおいて、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔される。その結果、図９に示すように、時間ｔ４以降で速度比の小さな変動があっても、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１を上回りにくくなる。その結果、Ｌｏモードに切り換えられてからすぐにＨｉモードに切り換えられることによって生じるハンチングが防止される。
【００９６】
＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態に係る制御部２７ａの内部構成の詳細を示すブロック図である。第２の実施形態においては、エンジン制御部５０ａ以外の動作は、第１の実施形態と同じである。したがって、エンジン制御部５０ａの動作のみ詳細に説明する。
【００９７】
エンジン制御部５０ａは、アクセル操作量、作業機操作部材５２ａの操作量や車速に基づくエンジン要求馬力、及び、クラッチ制御部５８からの信号等から得られる実際モードに基づき、モードが切り換えられた後、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から所定の範囲内である場合、エンジン２１の回転速度（すなわち、動力伝達装置２４の入力回転速度）を変更するためのスロットル値指令信号を燃料噴射装置２１Ｃに出力する。モータ制御部５５によってモードが切り換えられても目標の牽引力は維持されるので、目標の牽引力と路面の抵抗力が釣り合っているときは車速が変わらず、出力回転速度は維持される。このような場合、エンジン制御部５０ａによって入力回転速度が変更されることによって、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔するように変更される。
【００９８】
つぎに、この場合のエンジン制御部５０ａによるエンジン２１の回転速度及びトルクの変更方法を説明する。図８において、本実施形態では、エンジン制御部５０ａは、３つのレギュレーションラインＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３を利用する。レギュレーションラインＬａ１は、エンジンの回転速度にオフセットを付加しない場合の基本レギュレーションラインに相当し、第１の実施形態と同様の方法で求められる。レギュレーションラインＬａ２は、ＬｏモードからＨｉモードに切り換えられた後、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ１＋Ｄ１（図１１参照）までの範囲を変動している場合において利用される。レギュレーションラインＬａ３は、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられた後、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から第４閾値Ｒｓ＿ｔｈ１―Ｄ２（図１２参照）までの範囲を変動している場合において利用されるマッチング点として利用される。なお、Ｄ１とＤ２はともに正の値であって、第４閾値Ｒｓ＿ｔｈ１―Ｄ２＜第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１＜第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ１＋Ｄ１である。また、第１閾値と第４閾値との間の間隔Ｄ２は、第１閾値と第３閾値との間の間隔Ｄ１と同じであっても異なっていてもよい。
【００９９】
つぎに、モード切換時のエンジン制御部５０ａとモータ制御部５５の詳細の動作について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１１は、ＬｏモードからＨｉモードに切り換えられる場合の第２の実施形態に係る作業車両１の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。図１１は、図１５と同じ条件で作業車両１を走行させたときの速度比およびモードの時間変化を示している。ここで、図１１では、図１５の動作との対比を容易とするために、図１５の速度比の遷移を点線で示している。図１２は、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられる場合の第２の実施形態に係る作業車両１の速度比およびモードの時間変化の一例を示すグラフである。なお、図１１では、時間ｔ１において、ＬｏモードからＨｉモードに切り換えられたものとし、図１２では、時間ｔ４において、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられたものとする。
【０１００】
図１１において、時間ｔ１までは、エンジン制御部５０は、エンジン２１の出力トルクが基本レギュレーションラインＬａ１上を遷移するように制御する。そして、エンジン制御部５０ａに入力されるエンジン要求馬力の等馬力線Ｌｈｄｍと基本レギュレーションラインＬａ１との交点が第１マッチング点Ｐｍａ１として求められる（図８参照）。モータ制御部５５は、第１マッチング点Ｐｍａ１のトルク値Ｔｅをもとに、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。この制御により、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルクＴｅをかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第１マッチング点Ｐｍａ１に落ち着く。したがって、入力軸のトルクはＴｅに落ち着き、入力軸６１の回転速度は、Ｎｅ１に落ち着く。
【０１０１】
時間ｔ１において、ＬｏモードからＨｉモードに切り換えられるに伴い、エンジン制御部５０ａは、上述のように決定されたエンジン２１のスロットル値からスロットル値を少し減少させる。その結果、無負荷時のエンジン回転速度ＮｅがＮｅ―ΔＮｅ１に変更される。したがって、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の出力トルクが無負荷時のエンジン回転速度（Ｎｅ―ΔＮｅ１）に対応するエンジン２１のスロットル値によって決定されるレギュレーションラインＬａ２上に遷移するように制御する。つぎに、モータ制御部５５は、モード切り換えがあっても、エンジン回転速度（入力軸６１の回転速度）を変更する前後でエンジン要求馬力を維持するように、（式１）とレギュレーションラインＬａ２の拘束条件とに基づいて、トルク値（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）を決定する。第２マッチング点Ｐｍａ２のトルク値（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）を決定すると、モータ制御部５５は、エンジン制御部５０ａから得られるエンジン２１の出力トルク（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）に基づいて、速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。これにより、エンジン２１の出力馬力は、等馬力線上に遷移する。また、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルク（Ｔｅ＋ΔＴｅ１）をかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第２マッチング点Ｐｍａ２に落ち着く。したがって、時間ｔ１において、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に負の値のオフセット（−ΔＮｅ１１）を加えることができる。このとき、クラッチ制御部５８がＨｉモードに決定しているため、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上の範囲に存在している。さらに、エンジン２１の出力トルクをＴｅからＴｅ＋ΔＴｅ１へ増加させることができる。
【０１０２】
以上の動作の結果、図１１に示すように、速度比は、時間ｔ１からｔ８にかけて正のオフセットを有するようになる。つまり、切り換えられたＨｉモードにおいて、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔される。なお、時間ｔ７において、速度比が第３閾値Ｒｓ＿ｔｈ１＋Ｄ１に到達したので、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に負の値のオフセット（−ΔＮｅ１１）を加えることを終了する。別の言い方をすれば、エンジン制御部５０ａは、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から所定の大きさＤ１以上離隔した場合、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）にオフセットを加えることを終了する。具体的には、エンジン制御部５０ａは、無負荷時のエンジン回転速度Ｎｅ―ΔＮｅ１がＮｅに変更されるように、エンジン２１のスロットル値を増加させる（図８参照）。エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の出力トルクが無負荷時のエンジン回転速度（Ｎｅ）に対応するエンジン２１のスロットル値によって決定されるレギュレーションラインＬａ１上に遷移するように制御する。モータ制御部５５は、モード切り換えがあっても、エンジン回転速度（入力軸６１の回転速度）を変更する前後でエンジン要求馬力を維持するように、（式１）とレギュレーションラインＬａ１の拘束条件とに基づいて、トルク値Ｔｅを決定する。第１マッチング点Ｐｍａ１のトルクＴｅを算出すると、モータ制御部５５は、エンジン制御部５０ａから得られるエンジン２１の出力トルクＴｅに基づいて、速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。これにより、エンジン２１の出力馬力は、等馬力線上に遷移する。また、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルクＴｅをかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第１マッチング点Ｐｍａ１に落ち着く。したがって、時間ｔ７において、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に負のオフセット（−ΔＮｅ１１）を加えることを終了することができる。さらに、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の出力トルクをＴｅ＋ΔＴｅ１からＴｅへ減少させることができる。
【０１０３】
以上の動作の結果、速度比は、時間ｔ７以降においてオフセットを有しないこととなる。その結果、図１１に示すように、時間ｔ７以降の時間ｔ８において、本実施形態による速度比の制御を行わなかった場合と同じ速度比の値となる。つまり、エンジン制御部５０ａは、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から所定の大きさＤ１以上離隔した場合、動力伝達装置２４の速度比にオフセットを加えることを終了している。
【０１０４】
図１２において、時間ｔ４までは、エンジン制御部５０は、エンジン２１の出力トルクが基本レギュレーションラインＬａ１上を遷移するように制御する。そして、エンジン制御部５０ａに入力されるエンジン要求馬力の等馬力線Ｌｈｄｍと基本レギュレーションラインＬａ１との交点が第１マッチング点Ｐｍａ１として求められる（図８参照）。モータ制御部５５は、第１マッチング点Ｐｍａ１のトルク値Ｔｅをもとに、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。この制御により、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルクＴｅをかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第１マッチング点Ｐｍａ１に落ち着く。したがって、入力軸６１のトルクはＴｅに落ち着き、入力軸６１の回転速度は、Ｎｅ１に落ち着く。
【０１０５】
時間ｔ４において、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられるに伴い、エンジン制御部５０ａは、上述のように決定されたエンジン２１のスロットル値からスロットル値を少し増加させる。その結果、無負荷時のエンジン回転速度ＮｅがＮｅ＋ΔＮｅ２に変更される。エンジン制御部５０ｅは、エンジン２１の出力トルクが無負荷時のエンジン回転速度（Ｎｅ＋ΔＮｅ２）に対応するエンジン２１のスロットル値によって決定されるレギュレーションラインＬａ３上に遷移するように制御する。つぎに、モータ制御部５５は、モード切り換えがあっても、エンジン回転速度（入力軸６１の回転速度）を変更する前後でエンジン要求馬力を維持するように、トルク値（Ｔｅ―ΔＴｅ２）を決定する。この場合、第１マッチング点Ｐｍ１における入力軸６１の回転速度Ｎｅ１と、第１マッチング点におけるトルクＴｅを利用して以下の（式２）が成り立つ。
（Ｎｅ１＋ΔＮｅ１２）×（Ｔｅ―ΔＴｅ２）＝Ｎｅ１×Ｔｅ  …（式２）
【０１０６】
（式２）における（Ｎｅ１＋ΔＮｅ１２）は、レギュレーションラインＬａ３上の第３マッチング点Ｐｍ３における入力軸６１の回転速度である。点（Ｎｅ１＋ΔＮｅ１２，Ｔｅ―ΔＴｅ２）がレギュレーションラインＬａ３上にあるということから、モータ制御部５５は第３マッチング点Ｐｍａ３のトルク（Ｔｅ―ΔＴｅ２）を算出することができる。第３マッチング点Ｐｍａ３のトルク値（Ｔｅ―ΔＴｅ２）を決定すると、モータ制御部５５は、算出されたトルク値（Ｔｅ―ΔＴｅ２）に基づいて、速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。これによって、エンジン２１の出力馬力は、等馬力線上に遷移する。また、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルク（Ｔｅ―ΔＴｅ２）をかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第３マッチング点Ｐｍａ３に落ち着く。したがって、時間ｔ４において、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に正の値のオフセット（＋ΔＮｅ１２）を加えることができる。このとき、クラッチ制御部５８がＬｏモードに決定しているため、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下の範囲に存在している。さらに、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の出力トルクをＴｅからＴｅ−ΔＴｅ２へ減少させることができる。なお、ΔＮｅ１とΔＮｅ２の大きさは同じであっても異なっていてもよく、ΔＴｅ１とΔＴｅ２の大きさは同じであっても異なっていてもよい。
【０１０７】
以上の動作の結果、図１２に示すように、速度比は、時間ｔ４からｔ１０にかけて負のオフセットを有することになる。つまり、切り換えられたＬｏモードにおいて、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔される。なお、時間ｔ９において、速度比が第４閾値Ｒｓ＿ｔｈ１−Ｄ２に到達したので、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に正の値のオフセット（＋ΔＮｅ１２）を加えることを終了する。別の言い方をすれば、エンジン制御部５０ａは、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から所定の大きさＤ２以上離隔した場合、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）にオフセットを加えることを終了する。具体的には、エンジン制御部５０ａは、無負荷時のエンジン回転速度Ｎｅ＋ΔＮｅ２がＮｅに変更されるように、エンジン２１のスロットル値を減少させる（図８参照）。エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の出力トルクが無負荷時のエンジン回転速度（Ｎｅ）に対応するエンジン２１のスロットル値によって決定されるレギュレーションラインＬａ１上に遷移するように制御する。モータ制御部５５は、モード切り換えがあっても、エンジン回転速度（入力軸６１の回転速度）を変更する前後でエンジン要求馬力を維持するように、（式２）とレギュレーションラインＬａ１の拘束条件とに基づいて、トルク値Ｔｅを決定する。第１マッチング点Ｐｍａ１のトルクＴｅを算出すると、モータ制御部５５は、エンジン制御部５０ａから得られるエンジン２１の出力トルクＴｅに基づいて、速度比を変更する前後で、目標の牽引力が得られるように、モータＭＧ１，ＭＧ２のトルクを制御する。これによって、エンジン２１の出力馬力は、等馬力線上に遷移する。また、動力伝達装置２４が入力軸６１に対してトルクＴｅをかけることとなり、エンジン２１のマッチング点が第１マッチング点Ｐｍａ１に落ち着く。したがって、時間ｔ９において、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の回転速度）Ｎｅ１に正のオフセット（＋ΔＮｅ１２）を加えることを終了させることができる。さらに、エンジン制御部５０ａは、エンジン２１の出力トルクをＴｅ−ΔＴｅ２からＴｅへ増加させることができる。
【０１０８】
以上の動作の結果、速度比は、時間ｔ９以降においてオフセットを有しないこととなる。その結果、図１２に示すように、時間ｔ９以降の時間ｔ１０において、本実施形態による速度比の制御を行わなかった場合と同じ速度比の値となる。つまり、エンジン制御部５０ａは、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から所定の大きさＤ２以上離隔した場合、動力伝達装置２４の速度比にオフセットを加えることを終了している。
【０１０９】
本実施形態においても、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から十分離れるまで、エンジン制御部５０ａは、速度比が第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離れるように制御する。その結果、Ｌｏモードに切り換えられてからすぐにＨｉモードに切り換えられることによって生じるハンチング、もしくは、Ｈｉモードに切り換えられてからすぐにＬｏモードに切り換えられることによって生じるハンチングが防止される。
【０１１０】
＜特徴＞
本実施形態に係る作業車両１の特徴は以下の通りである。
【０１１１】
（１）制御部２７，２７ａは、モードが切り換えられた後、切り換えられたモードにおいて前記速度比パラメータが前記モード切換閾値から離隔するように、エンジンが出力する馬力を維持しながら、入力軸の回転速度にオフセットを加える。したがって、モードが切り換えられてからすぐに別のモードに切り換えられることによって生じるハンチングが抑止される。
【０１１２】
（２）クラッチ制御部５８によって切り換えられるモードがＬｏモードであるとき（つまり、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以下の範囲に存在するとき）、エンジン制御部５０，５０ａは、オフセットを正の値に定める。逆に、クラッチ制御部５８によって切り換えられるモードがＨｉモードであるとき（つまり、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以上の範囲に存在するとき）、エンジン制御部５０，５０ａは、オフセットを負の値に定める。これによって、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられる際に速度比が負のオフセットを有し、ＬｏモードからＨｉモードに切り換えられる際に速度比が正のオフセットを有する。したがって、モードが切り換えられた後、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から離隔するように変更される。
【０１１３】
（３）エンジン制御部５０ａは、速度比がモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１から所定の大きさＤ１，Ｄ２以上離隔した場合、オフセットを加えることを終了する。通常状態（エンジン回転速度にオフセットを加えない状態）のマッチング曲線Ｌｍａ１をエンジンが低燃費の領域を通るように設定しておけば、マッチング曲線Ｌｍａ１上において多くマッチングされるので、作業車両１の燃費が向上される。
【０１１４】
＜変形例＞
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。
【０１１５】
本発明は、上述したホイールローダに限らず、ブルドーザ、トラクタ、フォークリフト、或いはモータグレーダ等の他の種類の作業車両に適用されてもよい。
【０１１６】
本発明は、ＥＭＴに限らずＨＭＴなどの他の種類の変速装置に適用されてもよい。この場合、第１モータＭＧ１は、油圧モータ及び油圧ポンプとして機能する。また、第２モータＭＧ２は、油圧モータ及び油圧ポンプとして機能する。第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２とは、可変容量型のポンプ／モータであり、斜板或いは斜軸の傾転角が制御部２７によって制御されることにより、容量が制御される。そして、上記の実施形態と同様にして算出された指令トルクが出力されるように、第１モータＭＧ１と第２モータＭＧ２の容量が制御される。
【０１１７】
速度比演算部８１は、現在の入力回転速度、出力回転速度から現在の速度比を算出するばかりでなく、他のパラメータから速度比を算出してもよい。例えば、速度比演算部８１は、ＬクラッチＣＬとＨクラッチＣＨとの回転速度から動力伝達装置２４の速度比を算出してもよい。或いは、速度比演算部８１は、第１モータＭＧ１の回転速度と第２モータＭＧ２の回転速度とから動力伝達装置２４の速度比を算出してもよい。
【０１１８】
さらには、速度比演算部８１は、速度比に対応する他のパラメータを算出してもよい。このようなパラメータを速度比パラメータと呼ぶ。クラッチ制御部５８がその速度比パラメータを利用してもよい。図５を参照すれば、Ｈｉモード、Ｌｏモードのいずれであるかという情報と、モータＭＧ１，ＭＧ２のうちのいずれかの回転速度比が分かれば、速度比が導出されることから、速度比パラメータとは、例えば、モータＭＧ１の回転速度比、モータＭＧ２の回転速度比、モータＭＧ１，ＭＧ２のいずれかの回転速度に依存する動力伝達装置２４の軸もしくは歯車の回転速度と入力軸６１の回転速度との比などを利用することができる。上述したモード切換閾値Ｒｓ＿ｔｈ１、第２〜４閾値に対応する速度比パラメータを利用して上述の処理を行うことによって、制御部２７は、上述の実施形態と同様の処理を実行することができる。
【０１１９】
さらには、速度比演算部８１は、クラッチの油温やエンジンの回転速度からクラッチが接続するのに必要となるクラッチ予測接続時間を算出し、その予測接続時間をもとに将来的に予測される速度比を出力してもよい。
【０１２０】
ＬｏモードとＨｉモードとの間の切換は、必ずしも、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１に行われなくてもよい。ただし、ＬｏモードとＨｉモードとの間の切換を、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１以外で行った場合、モード切換時にモータ回転速度が急変することになり、その影響で入出力軸の回転が急変したり、クラッチの寿命が短くなったりする弊害もある。したがって、ＬｏモードとＨｉモードとの間の切換は、第１閾値Ｒｓ＿ｔｈ１に行われることが好ましい。
【０１２１】
第１の実施形態において、レギュレーションラインＬａ１は、Ｈｉモードにおいて利用される基本レギュレーションラインとして利用され、レギュレーションラインＬａ３は、Ｌｏモードにおいて利用されるレギュレーションラインとして利用されてもよい。つまり、エンジン制御部５０は、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられるに伴い、エンジン制御部５０は、レギュレーションラインをＬａ１からＬａ３に変更してもよい。この場合、エンジン制御部５０は、ＨｉモードからＬｏモードに切り換えられる際に、エンジン２１の回転速度（入力軸６１の入力回転速度）Ｎｅ１に正の値のオフセット（＋ΔＮｅ１２）を加えるとよい。
【０１２２】
また、上述する実施形態は、Ｈｉモード／Ｌｏモードの２種類のモードがある場合について例示したが、ＨクラッチＣＨ、ＬクラッチＣＬ以外に第３のクラッチを設けて、３種類以上のモードがある動力伝達装置に本発明を適用してもよい。
【０１２３】
上述した動力伝達装置２４は、第１遊星歯車機構６８と第２遊星歯車機構６９とを含む。しかし、動力伝達装置が備える遊星歯車機構の数は、２つに限らない。動力伝達装置は１つの遊星歯車機構のみを含んでもよい。あるいは、動力伝達装置は、３つ以上の遊星歯車機構を含んでもよい。図１４は、他の実施形態にかかる作業車両が備える動力伝達装置１２４の構成を示す模式図である。他の実施形態にかかる作業車両の他の構成は、上述した実施形態に係る作業車両１と同様であるため、詳細な説明を省略する。また、図１４において、上述した実施形態にかかる動力伝達装置２４と同じ構成には同じ符号を付している。
【０１２４】
図１４に示すように、動力伝達装置１２４は、変速機構１６６を有する。変速機構１６６は、遊星歯車機構１６８と、第１伝達軸１６７と、第２伝達軸１９１と、第２伝達軸ギア１９２とを含む。第１伝達軸１６７は、前後進切換機構６５に連結されている。遊星歯車機構１６８と第２伝達軸ギア１９２とは、第１伝達軸１６７及び第２伝達軸１９１と同軸上に配置されている。
【０１２５】
遊星歯車機構１６８は、サンギアＳ１と、複数の遊星ギアＰ１と、複数の遊星ギアＰ１を支持するキャリアＣ１と、リングギアＲ１とを含む。サンギアＳ１は、第１伝達軸１６７に連結されている。複数の遊星ギアＰ１は、サンギアＳ１と噛み合い、キャリアＣ１に回転可能に支持されている。キャリアＣ１は、第２伝達軸１９１に固定されている。リングギアＲ１は、複数の遊星ギアＰ１に噛み合うとともに回転可能である。また、リングギアＲ１の外周には、リング外周ギアＧｒ１が設けられている。第２モータＭＧ２の出力軸６３には第２モータギアＧｍ２が固定されており、第２モータギアＧｍ２はリング外周ギアＧｒ１に噛み合っている。
【０１２６】
第２伝達軸ギア１９２は、第２伝達軸１９１に連結されている。第２伝達軸ギア１９２は出力ギア７１に噛み合っており、第２伝達軸ギア１９２の回転は出力ギア７１を介して出力軸６３に出力される。
【０１２７】
変速機構１６６は、第１高速用ギア（以下、「第１ＨギアＧＨ１」と呼ぶ）と、第２高速用ギア（以下、「第２ＨギアＧＨ２」と呼ぶ）と、第１低速用ギア（以下、「第１ＬギアＧＬ１」と呼ぶ）と、第２低速用ギア（以下、「第２ＬギアＧＬ２」と呼ぶ）と、第３伝達軸１９３と、Ｈｉ／Ｌｏ切換機構１７０とを有する。
【０１２８】
第１ＨギアＧＨ１と第１ＬギアＧＬ１とは、第１伝達軸１６７及び第２伝達軸１９１と同軸上に配置されている。第１ＨギアＧＨ１は、第１伝達軸１６７に連結されている。第１ＬギアＧＬ１は、第２伝達軸１９１に連結されている。第２ＨギアＧＨ２は、第１ＨギアＧＨ１と噛み合っている。第２ＬギアＧＬ２は、第１ＬギアＧＬ１と噛み合っている。第２ＨギアＧＨ２と第２ＬギアＧＬ２とは、第３伝達軸１９３と同軸上に配置されており、第３伝達軸１９３に対して回転可能に配置されている。第３伝達軸１９３は、第１モータＭＧ１の出力軸に連結されている。
【０１２９】
Ｈｉ／Ｌｏ切換機構１７０は、動力伝達装置２４における駆動力伝達経路を、車速が高い高速モード（Ｈｉモード）と車速が低い低速モード（Ｌｏモード）で切り替えるための機構である。このＨｉ／Ｌｏ切換機構１７０は、Ｈｉモード時に接続にされるＨクラッチＣＨと、Ｌｏモード時に接続されるＬクラッチＣＬとを含む。ＨクラッチＣＨは、第２ＨギアＧＨ２と第３伝達軸１９３とを接続又は切断する。また、ＬクラッチＣＬは、第２ＬギアＧＬ２と第３伝達軸１９３とを接続又は切断する。
【０１３０】
次に、動力伝達装置１２４の動作について説明する。図１５は、動力伝達装置１２４での速度比に対する各モータＭＧ１，ＭＧ２の回転速度比を示したものである。図１５において、実線が第１モータＭＧ１の回転速度比、破線が第２モータＭＧ２の回転速度比を示している。車速が０以上Ｒｓ＿ｔｈ１以下のＬｏ領域（Ｌｏモード）では、ＬクラッチＣＬが接続され、ＨクラッチＣＨが切断される。このＬｏ領域では、ＨクラッチＣＨが切断されているので、第２ＨギアＧＨ２と第３伝達軸１９３とが切断される。また、ＬクラッチＣＬが接続されるので、第２ＬギアＧＬ２と第３伝達軸１９３とが接続される。
【０１３１】
このＬｏ領域においては、エンジン２１からの駆動力は、第１伝達軸１６７を介してサンギアＳ１に入力され、この駆動力は、キャリアＣ１から第２伝達軸１９１に出力される。一方、サンギアＳ１に入力された駆動力は、遊星ギアＰ１からリングギアＲ１に伝達され、リング外周ギアＧｒ１及び第２モータギアＧｍ２を介して第２モータＭＧ２に出力される。第２モータＭＧ２は、このＬｏ領域においては、ジェネレータとして機能しており、第２モータＭＧ２によって発電された電力の一部は、キャパシタ６４に蓄電される。
【０１３２】
また、Ｌｏ領域においては、第１モータＭＧ１は、電動モータとして機能する。第１モータＭＧ１の駆動力は、第３伝達軸１９３→第２ＬギアＧＬ２→第１ＬギアＧＬ１の経路で第２伝達軸１９１に出力される。このようにして第２伝達軸１９１で合わさった駆動力が、第２伝達軸ギア１９２及び出力ギア７１を介して出力軸６３に伝達される。
【０１３３】
車速がＲｓ_ｔｈ１を超えるＨｉ領域（Ｈｉモード）では、ＨクラッチＣＨが接続され、ＬクラッチＣＬが切断される。このＨｉ領域では、ＨクラッチＣＨが接続されているので、第２ＨギアＧＨ２と第３伝達軸１９３とが接続される。また、ＬクラッチＣＬが切断されるので、第２ＬギアＧＬ２と第３伝達軸１９３とが切断される。
【０１３４】
このＨｉ領域では、エンジン２１からの駆動力はサンギアＳ１に入力され、この駆動力はキャリアＣ１から第２伝達軸１９１に出力される。また、エンジン２１からの駆動力は、第１ＨギアＧＨ１から、第２ＨギアＧＨ２及び第３伝達軸１９３を介して第１モータＭＧ１に出力される。このＨｉ領域では、第１モータＭＧ１はジェネレータとして機能するので、この第１モータＭＧ１で発電された電力の一部は、キャパシタ６４に蓄電される。
【０１３５】
また、第２モータＭＧ２の駆動力は、第２モータギアＧｍ２→リング外周ギアＧｒ１→リングギアＲ１→キャリアＣ１の経路で第２伝達軸１９１に出力される。このようにして第２伝達軸１９１で合わさった駆動力が、第２伝達軸ギア１９２及び出力ギア７１を介して出力軸６３に伝達される。
【０１３６】
他の実施形態にかかる作業車両での動力伝達装置１２４の制御は、上述した実施形態の動力伝達装置２４の制御と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明によれば、ＨＭＴ或いはＥＭＴ式の動力伝達装置の駆動力の伝達経路が複数ある作業車両であって、伝達経路の切り替えが頻繁に行われることによって生じるハンチングを抑止する作業車両及び作業車両の制御方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１３８】
２１   エンジン
２３   作業機ポンプ
３    作業機
２４   動力伝達装置
２５   走行装置
２６   操作装置
２７   制御部
５０、５０ａ   エンジン制御部
５５   モータ制御部
５８   クラッチ制御部
６１   入力軸
６３   出力軸
６８   第１遊星歯車機構
６９   第２遊星歯車機構
６２   歯車機構
ＭＧ１ 第１モータ
ＭＧ２ 第２モータ
ＣＨ  Ｈクラッチ
ＣＬ  Ｌクラッチ
【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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【図１４】
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【図１５】
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