(57)【要約】  シャトル動作判定部は、前後進操作部材の位置に対応する方向と車両の進行方向とが異なる場合に、車両がシャトル動作中であると判定する。目標入力軸トルク決定部は、目標入力軸トルクを決定する。目標出力軸トルク決定部は、シャトル動作が開始されると、前進用クラッチと後進用クラッチとの接続及び切断状態がシャトル動作の開始前の状態に維持された状態で、車両を減速させる減速力が動力伝達装置の出力軸で生じるように、目標出力軸トルクを決定する。トルクバランス情報は、記憶部に記憶されており、動力伝達装置でのトルクの釣り合いを満たすように目標入力軸トルクと目標出力軸トルクとの関係を規定する。指令トルク決定部は、目標入力軸トルクと目標出力軸トルクとから、トルクバランス情報により、モータへの指令トルクを決定する。
2015056492.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、
車両の進行方向を検出する進行方向検出部と、
前進位置と後進位置とに選択的に切り換えられ、車両の前進と後進とを切り換えるための前後進操作部材と、
前後進操作部材の位置を検出する前後進位置検出部と、
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、
前進用クラッチと後進用クラッチとを含み、車両の前進時には前記前進用クラッチが接続され且つ前記後進用クラッチが切断され、車両の後進時には前記前進用クラッチが切断され且つ前記後進用クラッチが接続される前後進切換機構と、
を有し、
前記動力伝達装置は、前記モータの回転速度を変化させることによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比を変化させるように構成されており、
前記制御部は、
前記前後進操作部材の位置に対応する方向と前記車両の進行方向とが異なる場合に、前記車両がシャトル動作中であると判定するシャトル動作判定部と、
前記動力伝達装置の入力軸でのトルクの目標値である目標入力軸トルクを決定する目標入力軸トルク決定部と、
前記シャトル動作が開始されると、前記前進用クラッチと前記後進用クラッチとの接続及び切断状態が前記シャトル動作の開始前の状態に維持された状態で、前記車両を減速させる減速力が前記動力伝達装置の出力軸で生じるように、前記動力伝達装置の出力軸のトルクの目標値である目標出力軸トルクを決定する目標出力軸トルク決定部と、
前記動力伝達装置でのトルクの釣り合いを満たすように前記目標入力軸トルクと前記目標出力軸トルクとの関係を規定するトルクバランス情報を記憶する記憶部と、
前記目標入力軸トルクと前記目標出力軸トルクとから、前記トルクバランス情報により、前記モータへの指令トルクを決定する指令トルク決定部と、
を有する、
作業車両。
【請求項２】
前記目標出力軸トルク決定部は、前記シャトル動作中に、前記減速力を徐々に変化させる、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
アクセル操作部材と、
前記アクセル操作部材の操作量を検出するアクセル操作検出部と、
ブレーキ操作部材と、
前記ブレーキ操作部材の操作量を検出するブレーキ操作検出部と、
をさらに備え、
前記目標出力軸トルク決定部は、前記アクセル操作部材の操作量と前記ブレーキ操作部材の操作量とに基づいて、所定の基準減速力を決定し、
前記目標出力軸トルク決定部は、前記シャトル動作中に、前記減速力を前記基準減速力に向かって徐々に変化させる、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記シャトル動作の開始時において前記車両を減速させる減速力が前記動力伝達装置の出力軸で生じているときには、前記目標出力軸トルク決定部は、前記減速力を前記シャトル動作の開始時の減速力から前記基準減速力に向かって徐々に変化させる、
請求項３に記載の作業車両。
【請求項５】
前記シャトル動作の開始時において前記車両を加速させるトルクが前記動力伝達装置の出力軸で生じているときには、前記目標出力軸トルク決定部は、前記動力伝達装置の出力軸のトルクが０まで変化するように、前記目標出力軸トルクを決定し、
前記目標出力軸トルク決定部は、前記動力伝達装置の出力軸のトルクが０に到達した後、前記減速力を前記基準減速力に向かって徐々に変化させる、
請求項３または４に記載の作業車両。
【請求項６】
前記シャトル動作の開始時において前記車両を加速させるトルクが前記動力伝達装置の出力軸で生じているときには、前記目標出力軸トルク決定部は、所定の第1期間で前記動力伝達装置の出力軸のトルクが０まで変化するように、前記目標出力軸トルクを決定し、
前記目標出力軸トルク決定部は、前記第1期間の経過後、前記第1期間よりも長い第2期間で前記減速力を前記基準減速力に向かって徐々に変化させる、
請求項５に記載の作業車両。
【請求項７】
エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出部をさらに備え、
前記目標出力軸トルク決定部は、前記減速力によって回生される減速パワーを算出し、前記エンジン回転速度が所定値以上であるときには、前記エンジン回転速度の増大に応じて前記減速パワーの上限値が減少するように、前記目標出力軸トルクを決定する、
請求項１から６のいずれかに記載の作業車両。
【請求項８】
前記モータで発生するエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部をさらに備え、
前記制御部は、前記エネルギー貯留部にエネルギーを蓄えるための目標エネルギー貯留パワーを決定する目標エネルギー貯留パワー決定部をさらに有し、
前記目標出力軸トルク決定部は、前記減速力によって回生される減速パワーを算出し、
前記目標入力軸トルク決定部は、前記目標エネルギー貯留パワーと前記減速パワーとに基づいて前記目標入力軸トルクを決定する
請求項１から７のいずれかに記載の作業車両。
【請求項９】
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、
前進用クラッチと後進用クラッチとを含み、車両の前進時には前記前進用クラッチが接続され且つ前記後進用クラッチが切断され、車両の後進時には前記前進用クラッチが切断され且つ前記後進用クラッチが接続される前後進切換機構と、
を有し、
前記動力伝達装置は、前記モータの回転速度を変化させることによって、前記入力軸に対する前記出力軸の回転速度比を変化させるように構成されており、
前記制御方法は、
前後進操作部材の位置に対応する方向と前記車両の進行方向とが異なる場合に、前記車両がシャトル動作中であると判定するステップと、
前記動力伝達装置の入力軸でのトルクの目標値である目標入力軸トルクを決定するステップと、
前記シャトル動作が開始されると、前記前進用クラッチと前記後進用クラッチとの接続及び切断状態が前記シャトル動作の開始前の状態に維持された状態で、前記車両を減速させる減速力が前記動力伝達装置の出力軸で生じるように、前記動力伝達装置の出力軸のトルクの目標値である目標出力軸トルクを決定するステップと、
前記動力伝達装置でのトルクの釣り合いを満たすように前記目標入力軸トルクと前記目標出力軸トルクとの関係を規定するトルクバランス情報により、前記目標入力軸トルクと前記目標出力軸トルクとから、前記モータへの指令トルクを決定するステップと、
を備える、
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）が知られている。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有しており、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。【０００３】
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は、この油圧モータの回転速度を変化させることによって、出力軸の回転速度を無段に変化させることができるように構成されている。【０００４】
また、HMTに類似する技術としてEMT（電気−機械式変速装置）が提案されている。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を変化させることによって、出力軸の回転速度を無段に変化させることができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
従来のトルクコンバータ式の変速装置では、車両が前進中にオペレータが前進から後進への切換操作を行うと、即座に前進用クラッチ（以下、「Fクラッチ」と呼ぶ）を切断すると共に、後進用クラッチ（以下、「Rクラッチ」と呼ぶ）の接続を開始する。これにより、車両は滑らかに減速し、その後、後方へと加速する。同様に、車両が後進中にオペレータが後進から前進への切換操作を行うと、即座にRクラッチを切断すると共に、Fクラッチの接続を開始する。これにより、車両は滑らかに減速し、その後、前方へと加速する。一般的に、このような走行中の前後進の切換操作はシャトル操作と呼ばれており、シャトル操作による車両の動作はシャトル動作と呼ばれる。シャトル動作は、ホイールローダの操作性を向上させるための重要な機能の一つとなっている。【０００７】
シャトル動作中には、車両の前進中にFクラッチからRクラッチへの切り換えが行われる。或いは、車両の後進中にRクラッチからFクラッチへの切り換えが行われる。従来のトルクコンバータ式の変速装置では、このようなシャトル動作中のRクラッチの接続時とFクラッチの接続時との回転速度差は、トルクコンバータによって吸収される。【０００８】
しかし、上述したHMT或いはEMTでは、機構上、シャトル動作中のRクラッチの接続時とFクラッチの接続時との回転速度差を吸収することは困難である。もし、HMT或いはEMTにおいてシャトル動作中にRクラッチとFクラッチとの切り換えが実行されると、エンジンに大きな負担がかかると共に、RクラッチとFクラッチとが過度に磨耗する恐れがある。従って、HMT或いはEMTを備える作業車両では、シャトル動作を実現することは困難である。【０００９】
本発明の課題は、HMT或いはEMTを備える作業車両においてシャトル動作を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、進行方向検出部と、前後進操作部材と、前後進位置検出部と、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。動力伝達装置は、入力軸と、出力軸と、歯車機構と、モータと、前後進切換機構とを有する。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。前後進切換機構は、前進用クラッチと後進用クラッチとを含む。車両の前進時には前進用クラッチが接続され、後進用クラッチが切断される。車両の後進時には前進用クラッチが切断され、後進用クラッチが接続される。動力伝達装置は、モータの回転速度を変化させることによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比を変化させるように構成されている。【００１１】
制御部は、シャトル動作判定部と、目標入力軸トルク決定部と、目標出力軸トルク決定部と、記憶部と、指令トルク決定部と、を有する。シャトル動作判定部は、前後進操作部材の位置に対応する方向と車両の進行方向とが異なる場合に、車両がシャトル動作中であると判定する。目標入力軸トルク決定部は、目標入力軸トルクを決定する。目標入力軸トルクは、動力伝達装置の入力軸でのトルクの目標値である。目標出力軸トルク決定部は、シャトル動作が開始されると、前進用クラッチと後進用クラッチとの接続及び切断状態がシャトル動作の開始前の状態に維持された状態で、車両を減速させる減速力が動力伝達装置の出力軸で生じるように、目標出力軸トルクを決定する。目標出力軸トルクは、動力伝達装置の出力軸のトルクの目標値である。記憶部は、トルクバランス情報を記憶する。トルクバランス情報は、動力伝達装置でのトルクの釣り合いを満たすように目標入力軸トルクと目標出力軸トルクとの関係を規定する。指令トルク決定部は、目標入力軸トルクと目標出力軸トルクとから、トルクバランス情報により、モータへの指令トルクを決定する。【００１２】
この作業車両では、動力伝達装置でのトルクの釣り合いから、モータへの指令トルクを決定することで、動力伝達装置の出力軸での減速力を得ることができる。例えば、前進から後進へのシャトル動作が開始されると、前進用クラッチが接続されている状態を維持しつつ、動力伝達装置の出力軸で減速力を発生させることで、車両を減速させることができる。これにより、HMT或いはEMTを備える作業車両においてシャトル動作を実現することができる。【００１３】
好ましくは、目標出力軸トルク決定部は、シャトル動作中に、減速力を徐々に変化させる。この場合、シャトル動作中に作業車両を滑らかに減速させることができる。【００１４】
好ましくは、作業車両は、アクセル操作部材と、アクセル操作部材の操作量を検出するアクセル操作検出部と、ブレーキ操作部材と、ブレーキ操作部材の操作量を検出するブレーキ操作検出部と、をさらに備える。目標出力軸トルク決定部は、アクセル操作部材の操作量とブレーキ操作部材の操作量とに基づいて、所定の基準減速力を決定する。目標出力軸トルク決定部は、シャトル動作中に、減速力を基準減速力に向かって徐々に変化させる。この場合、オペレータの操作意思を考慮した減速力を発生させることができるので、操作性を向上させることができる。【００１５】
好ましくは、シャトル動作の開始時において車両を減速させる減速力が動力伝達装置の出力軸で生じているときには、目標出力軸トルク決定部は、減速力をシャトル動作の開始時の減速力から基準減速力に向かって徐々に変化させる。この場合、シャトル動作の開始前から開始後に渡って作業車両を滑らかに減速させることができる。【００１６】
好ましくは、シャトル動作の開始時において車両を加速させるトルクが動力伝達装置の出力軸で生じているときには、目標出力軸トルク決定部は、動力伝達装置の出力軸のトルクが０まで変化するように、目標出力軸トルクを決定する。目標出力軸トルク決定部は、動力伝達装置の出力軸のトルクが０に到達した後、減速力を基準減速力に向かって徐々に変化させる。この場合、シャトル動作の開始前から開始後に渡って作業車両を滑らかに減速させることができる。【００１７】
好ましくは、シャトル動作の開始時において車両を加速させるトルクが動力伝達装置の出力軸で生じているときには、目標出力軸トルク決定部は、所定の第１期間で、動力伝達装置の出力軸のトルクが０まで変化するように、目標出力軸トルクを決定する。目標出力軸トルク決定部は、第１期間の経過後、第１期間よりも長い第２期間で減速力を基準減速力に向かって徐々に変化させる。この場合、シャトル動作の開始後に迅速且つ滑らかに車両を減速させることができる。【００１８】
好ましくは、作業車両は、エンジン回転速度を検出するエンジン回転速度検出部をさらに備える。目標出力軸トルク決定部は、減速力によって回生される減速パワーを算出する。目標出力軸トルク決定部は、エンジン回転速度が所定値以上であるときには、エンジン回転速度の増大に応じて減速パワーの上限値が減少するように、目標出力軸トルクを決定する。この場合、回生される減速パワーを抑えることで、エンジン回転速度の過剰な増大を抑えることができる。【００１９】
好ましくは、作業車両は、モータで発生するエネルギーを蓄えるエネルギー貯留部をさらに備える。制御部は、目標エネルギー貯留パワー決定部をさらに有する。目標エネルギー貯留パワー決定部は、エネルギー貯留部にエネルギーを貯留するための目標エネルギー貯留パワーを決定する。目標出力軸トルク決定部は、減速力によって回生される減速パワーを算出する。目標入力軸トルク決定部は、目標エネルギー貯留パワーと減速パワーとに基づいて目標入力軸トルクを決定する。この場合、回生される減速パワーと目標エネルギー貯留パワーとを考慮して目標入力軸トルクを決定することで、所望の減速力を確保しつつ、所望のエネルギー貯留量を確保することができ、これにより、燃費を向上させることができる。【００２０】
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、前後進切換機構とを有する。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。前後進切換機構は、前進用クラッチと後進用クラッチとを含む。車両の前進時には前進用クラッチが接続され、後進用クラッチが切断される。車両の後進時には前進用クラッチが切断され、後進用クラッチが接続される。動力伝達装置は、モータの回転速度を変化させることによって、入力軸に対する出力軸の回転速度比を変化させるように構成されている。【００２１】
制御方法は次のステップを備える。第1ステップでは、前後進操作部材の位置に対応する方向と車両の進行方向とが異なる場合に、車両がシャトル動作中であると判定する。第2ステップでは、目標入力軸トルクを決定する。目標入力軸トルクは、動力伝達装置の入力軸でのトルクの目標値である。第3ステップでは、シャトル動作が開始されると、前進用クラッチと後進用クラッチとの接続及び切断状態がシャトル動作の開始前の状態に維持された状態で、車両を減速させる減速力が動力伝達装置の出力軸で生じるように、目標出力軸トルクを決定する。目標出力軸トルクは、動力伝達装置の出力軸のトルクの目標値である。第4ステップでは、トルクバランス情報により、目標入力軸トルクと目標出力軸トルクとから、モータへの指令トルクを決定する。トルクバランス情報は、動力伝達装置でのトルクの釣り合いを満たすように目標入力軸トルクと目標出力軸トルクとの関係を規定する。【００２２】
この作業車両の制御方法では、動力伝達装置でのトルクの釣り合いから、モータへの指令トルクを決定することで、動力伝達装置の出力軸での減速力を得ることができる。例えば、前進から後進へのシャトル動作が開始されると、前進用クラッチが接続されている状態を維持しつつ、動力伝達装置の出力軸で減速力を発生させることで、車両を減速させることができる。これにより、HMT或いはEMTを備える作業車両においてシャトル動作を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、HMT或いはEMTを備える作業車両においてシャトル動作を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る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】車速に対する第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】制御部によって実行される通常動作中の処理を示す制御ブロック図である。
【図６】制御部によって実行されるシャトル動作中の処理を示す制御ブロック図である。
【図７】シャトル動作中の減速力出力率の変化を示す図である。
【図８】シャトル動作中の減速力出力率の変化を示す図である。
【図９】減速力出力率情報の一例を示す表である。
【図１０】速度範囲と最大出力軸トルクとの関係を示す表である。
【図１１】最大減速パワーとエンジン回転速度との関係を示す図である。
【図１２】シャトル動作時の作業車両の各パラメータの変化を示すタイミングチャートである。
【図１３】他の実施形態にかかる動力伝達装置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での車速に対する第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。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
車体フレーム2には、作業機3および走行輪4,5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とを有している。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の一端は車体フレーム2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が上下に揺動する。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が上下に揺動する。
【００２７】
車体フレーム2には、運転室6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。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。
【００２８】
作業車両1は、ステアリングシリンダ18を有している。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30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。
【００２９】
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。
【００３０】
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28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。
【００３１】
作業車両1は、作業機ポンプ23と、ステアリングポンプ30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30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（Power Take Off）は、これらの油圧ポンプ23，30，29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23，30，29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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。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。
【００３４】
ステアリングポンプ30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30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30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。
【００３５】
ステアリングポンプ30は、可変容量型の油圧ポンプである。ステアリングポンプ30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30の吐出容量が変更される。ステアリングポンプ30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30の傾転角を変更する。これにより、ステアリングポンプ30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30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。
【００３６】
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。
【００３７】
PTO22は、エンジン21からの駆動力の一部を入力軸61を介して動力伝達装置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。
【００３８】
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、車速検出部37を備えている。車速検出部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、車速検出部37は、出力回転速度を検出することで車速を検出する。また、車速検出部37は、出力軸63の回転方向を検出する。出力軸63の回転方向は、作業車両1の進行方向に対応しているため、車速検出部37は、出力軸63の回転方向を検出することで作業車両1の進行方向を検出する進行方向検出部として機能する。車速検出部37は、出力回転速度及び回転方向を示す検出信号を制御部27に送る。
【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、前後進操作装置54（以下、「FR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58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。アクセル操作検出部51bは、アクセル操作量を示す検出信号を制御部27へ送る。
【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。作業機操作検出部52bは、作業機操作部材52aの位置を示す検出信号を制御部27に出力する。作業機操作検出部52bは、作業機操作部材52aの位置を検出することで、作業機操作部材52aの操作量を検出する。
【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の速度範囲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の位置を検出する。変速操作部材53aの位置は、例えば1速及び2速など複数の速度範囲に対応している。変速操作検出部53bは、変速操作部材53aの位置を示す検出信号を制御部27に出力する。
【００４３】
FR操作装置54は、前後進操作部材54a（以下、「FR操作部材54a」）と、前後進位置検出部54b（以下、「FR位置検出部54b」）とを有する。オペレータは、FR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。FR操作部材54aは、前進位置(F)と中立位置(N)と後進位置(R)とに選択的に切り換えられる。FR位置検出部54bは、FR操作部材54aの位置を検出する。FR位置検出部54bは、FR操作部材54aの位置を示す検出信号を制御部27に出力する。
【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。なお、ステアリング操作部材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。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。
【００４５】
ブレーキ操作装置58は、ブレーキ操作部材58aとブレーキ操作検出部58bとを有する。オペレータは、ブレーキ操作部材58aを操作することにより、作業車両1の減速力を操作することができる。ブレーキ操作検出部58bは、ブレーキ操作部材58aの操作量（以下、「ブレーキ操作量」と呼ぶ）を検出する。ブレーキ操作検出部58bは、ブレーキ操作量を示す検出信号を制御部27に出力する。なお、ブレーキ操作量として、ブレーキオイルの圧力が用いられてもよい。
【００４６】
制御部27は、CPUなどの演算装置と、RAM及びROMなどのメモリとを有しており、作業車両1を制御するための各種の処理を行う。また、制御部は、記憶部56を有する。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、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を燃料噴射装置28に送る。制御部27によるエンジン21の制御については後に詳細に説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
また、制御部27は、各検出部からの検出信号に基づいて、動力伝達装置24を制御する。制御部27による動力伝達装置24の制御については後に詳細に説明する。
【００５０】
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。
【００５１】
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。歯車機構は、モータMG1, MG2の回転速度の変化に応じて、入力軸61に対する出力軸63の回転速度比を変化させるように構成されている。歯車機構62は、FR切換機構65と、変速機構66と、を有する。
【００５２】
FR切換機構65は、前進用クラッチCF（以下、「FクラッチCF」と呼ぶ）と、後進用クラッチCR（以下、「RクラッチCR」と呼ぶ）と、図示しない各種のギアとを有している。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、制御部27からの指令信号によって制御される。
【００５３】
FクラッチCFのオン（接続）／オフ（切断）とRクラッチCRのオン（接続）／オフ（切断）とが切り換えられることによって、FR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。詳細には、車両の前進時には、FクラッチCFがオンされ、RクラッチCRがオフされる。車両の後進時には、FクラッチCFがオフされ、RクラッチCRがオンされる。
【００５４】
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切替機構70と、出力ギア71と、を有している。伝達軸67は、FR切換機構65に連結されている。第1遊星歯車機構68及び第2遊星歯車機構69は、伝達軸67と同軸上に配置されている。
【００５５】
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とを有している。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。
【００５６】
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とを有している。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。
【００５７】
Hi／Lo切替機構70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切替機構70は、Hiモード時にオンにされるHクラッチCHと、Loモード時にオンにされるLクラッチCLとを有している。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。
【００５８】
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は制御部27からの指令信号によって制御される。
【００５９】
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制御部27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。また、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指令信号が制御部27から与えられる。
【００６０】
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。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指令信号が制御部27から与えられる。
【００６１】
キャパシタ64は、モータMG1，MG2で発生す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の合計発電量が多いときに、各モータMG1，MG2で発電された電力を蓄電する。また、キャパシタ64は、各モータモータMG1，MG2の合計電力消費量が多いときに、電力を放電する。すなわち、各モータモータMG1，MG2は、キャパシタ64に蓄えられた電力によって駆動される。なお、キャパシタに代えてバッテリーが用いられてもよい。
【００６２】
制御部27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。なお、制御部27は、モータMG1，MG2の回転速度指令を出力してもよい。この場合、インバータI1，I2が回転速度指令に応じた指令トルクを計算して、モータMG1，MG2を制御する。また、制御部27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。
【００６３】
ここでは、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、車速に対する各モータMG1，MG2の回転速度を示したものである。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の回転速度比に応じて変化する。回転速度比は、入力軸61の回転速度に対する出力軸63の回転速度の比である。従って、図4において車速の変化は、動力伝達装置24の回転速度比の変化に一致する。すなわち、図4は、各モータMG1，MG2の回転速度と動力伝達装置24の回転速度比との関係を示している。図4において、実線が第1モータMG1の回転速度、破線が第2モータMG2の回転速度を示している。
車速が0からV1までのA領域（Loモード）では、LクラッチCLがオン（接続）され、HクラッチCHがオフ（切断）される。このA領域では、HクラッチCHがオフされているので、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がオンされるので、第2キャリアC2が固定される。
【００６４】
このA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。第2モータMG2は、このA領域においては、主として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は、第1モータMG1に供給され、また発電された電力の一部は、キャパシタ64に蓄電される。
【００６５】
また、A領域においては、第1モータMG1は、主として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。
【００６６】
車速がV1を超えるB領域（Hiモード）では、HクラッチCHがオン（接続）され、LクラッチCLがオフ（切断）される。このB領域では、HクラッチCHがオンされているので、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がオフされるので、第2キャリアC2が切断される。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B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。このB領域では、第1モータMG1は主としてジェネレータとして機能するので、この第1モータMG1で発電された電力は、第2モータMG2に供給され、また発電された電力の一部は、キャパシタ64に蓄電される。
【００６８】
また、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】
なお、以上は前進駆動時の説明であるが、後進駆動時においても同様の動作となる。また、制動時には、第1モータMG1と第2モータMG2とのジェネレータ及びモータとしての役割は上記と逆になる。
【００７０】
次に、制御部27による動力伝達装置24の制御について説明する。制御部27は、第1モータMG1及び第2モータMG2のモータトルクを制御することにより、動力伝達装置24の出力トルクを制御する。すなわち、制御部27は、第1モータMG1及び第2モータMG2のモータトルクを制御することにより、作業車両1の牽引力を制御する。
【００７１】
まず、通常動作時の第1モータMG1及び第2モータMG2へのモータトルクの指令値（以下、「指令トルク」と呼ぶ）の決定方法について説明する。ここで、「通常動作」とは、FR操作部材54aの位置に対応する方向と車両の進行方向とが一致している場合の動作を意味する。具体的には、通常動作は、FR操作部材54aが前進位置(F)にあり、且つ、作業車両1が前進しているときの動作である。また、通常動作は、FR操作部材54aが後進位置(R)にあり、且つ、作業車両1が後進しているときの動作である。これに対して、後述する「シャトル動作」は、FR操作部材54aの位置に対応する方向と車両の進行方向とが異なる場合の動作である。具体的には、シャトル動作は、FR操作部材54aが前進位置(F)にあり、且つ、作業車両1が後進しているときの動作である。また、シャトル動作は、FR操作部材54aが後進位置(R)にあり、且つ、作業車両1が前進しているときの動作である。
【００７２】
図5は、通常動作時に、制御部27によって実行される処理を示す制御ブロック図である。図5に示すように、制御部27は、トランスミッション要求決定部84と、エネルギーマネジメント要求決定部85と、作業機要求決定部86と、を有する。
【００７３】
トランスミッション要求決定部84は、アクセル操作量Aacと出力回転速度Noutとに基づいて、要求牽引力Toutを決定する。詳細には、トランスミッション要求決定部84は、記憶部56に記憶されている要求牽引力特性情報D1に基づいて、出力回転速度Noutから要求牽引力Toutを決定する。要求牽引力特性情報D1は、出力回転速度Noutと要求牽引力Toutとの関係を規定する要求牽引力特性を示すデータである。また、要求牽引力特性は、アクセル操作量に応じて変更される。要求牽引力特性は、所定の車速−牽引力特性に対応している。トランスミッション要求決定部84は、アクセル操作量に応じた要求牽引力特性を用いて、出力回転速度Noutから要求牽引力Toutを決定し、出力回転速度Noutと要求牽引力Toutとの積よりトランスミッション要求馬力Htmを決定する。
【００７４】
エネルギーマネジメント要求決定部85は、キャパシタ64での電力の残量に基づいてエネルギーマネジメント要求馬力Hemを決定する。エネルギーマネジメント要求馬力Hemは、キャパシタ64を充電するために動力伝達装置24が必要とする馬力である。例えば、エネルギーマネジメント要求決定部85は、キャパシタ64の電圧Vcaから、現在のキャパシタ充電量を決定する。エネルギーマネジメント要求決定部85は、現在のキャパシタ充電量が少なくなるほど、エネルギーマネジメント要求馬力Hemを大きくする。
【００７５】
作業機要求決定部86は、作業機ポンプ圧Pwpと作業機操作部材52aの操作量Awo（以下、「作業機操作量Awo」と呼ぶ）とに基づいて作業機要求馬力Hptoを決定する。本実施形態において、作業機要求馬力Hptoは、作業機ポンプ23に分配される馬力である。ただし、作業機要求馬力Hptoは、ステアリングポンプ30及び／又はトランスミッションポンプ29に分配される馬力を含んでもよい。詳細には、作業機要求決定部86は、要求流量情報D2に基づいて、作業機操作量Awoから作業機ポンプ23の要求流量Qdmを決定する。要求流量情報D2は、記憶部56に記憶されており、要求流量Qdmと作業機操作量Awoとの関係をマップ或いは計算式により規定する。作業機要求決定部86は、要求流量Qdmと作業機ポンプ圧Pwpとから作業機要求馬力Hptoを決定する。
【００７６】
制御部27は、目標出力軸トルク決定部82と、目標入力軸トルク決定部81と、指令トルク決定部83と、を有する。
【００７７】
目標出力軸トルク決定部82は、目標出力軸トルクTo_refを決定する。目標出力軸トルクTo_refは、動力伝達装置24から出力されるトルクの目標値である。目標出力軸トルク決定部82は、トランスミッション要求決定部84によって決定された要求牽引力Toutに基づいて、目標出力軸トルクTo_refを決定する。詳細には、要求牽引力Toutに所定の分配率を乗じることで、目標出力軸トルクTo_refを決定する。所定の分配率は、例えば、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとの合計が、エンジン21からの出力馬力を超えないように設定される。
【００７８】
目標入力軸トルク決定部81は、目標入力軸トルクTe_refを決定する。目標入力軸トルクTe_refは、動力伝達装置24に入力されるトルクの目標値である。目標入力軸トルク決定部81は、トランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとに基づいて、目標入力軸トルクTe_refを決定する。詳細には、目標入力軸トルク決定部81は、トランスミッション要求馬力Htmに所定の分配率を乗じた値と、エネルギーマネジメント要求馬力Hemとを合算してエンジン回転速度を乗じることにより、目標入力軸トルクTe_refを算出する。なお、トランスミッション要求馬力Htmは、上述した要求牽引力Toutに現在の出力回転速度Noutを乗じることで算出される。
【００７９】
指令トルク決定部83は、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとから、トルクバランス情報により、モータMG1, MG2への指令トルクTm1_ref, Tm2_refを決定する。トルクバランス情報は、動力伝達装置24でのトルクの釣り合いを満たすように目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとの関係を規定する。トルクバランス情報は、記憶部56に記憶されている。
【００８０】
上述したように、LoモードとHiモードとでは、動力伝達装置24における駆動力の伝達経路が異なる。このため、指令トルク決定部83は、LoモードとHiモードとでは、異なるトルクバランス情報を用いてモータMG1, MG2への指令トルクTm1_ref, Tm2_refを決定する。詳細には、指令トルク決定部83は、以下の数1に示す第1のトルクバランス情報を用いてLoモードでのモータMG1, MG2への指令トルクTm1_Low, Tm2_Lowを決定する。本実施形態において、第1のトルクバランス情報は、動力伝達装置24でのトルクの釣り合いの式である。
【００８１】
［数1］
Ts1_Low = Te_ref * r_fr
Tc1_Low = Ts1_Low * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr2_Low = To_ref * (Zod/Zo)
Ts2_Low = Tr2_Low * (Zs2/Zr2)
Tcp1_Low = Tc1_Low + Ts2_Low
Tm1_Low = Tcp1_Low * (-1) * (Zp1/Zp1d)
Tr1_Low = Ts1_Low * (Zr1/Zs1)
Tm2_Low = Tr1_Low * (-1) * (Zp2/Zp2d)
また、指令トルク決定部83は、以下の数2に示す第2のトルクバランス情報を用いてHiモードでのモータMG1, MG2への指令トルクTm1_Hi，Tm2_ Hiを決定する。本実施形態において、第2のトルクバランス情報は、動力伝達装置24でのトルクの釣り合いの式である。
【００８２】
［数2］
Ts1_Hi = Te_ref * r_fr
Tc1_Hi = Ts1_Hi * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr2_Hi = To_ref * (Zod/Zo)
Ts2_Hi = Tr2_Hi * (Zs2/Zr2)
Tcp1_Hi = Tc1_Hi + Ts2_Hi
Tm1_Hi = Tcp1_Hi * (-1) * (Zp1/Zp1d)
Tr1_Hi = Ts1_Hi * (Zr1/Zs1)
Tc2_Hi = Tr2_Hi * (-1) * ( (Zs2/Zr2) + 1 )
Tcp2_Hi = Tr1_Hi + Tc2_Hi
Tm2_Hi = Tcp2_Hi * (-1) * (Zp2/Zp2d)
ここで、各トルクバランス情報のパラメータの内容は以下の表1の通りである。
【００８３】
【表１】
2015056492.tif 000003
次に、制御部27によるエンジン21の制御について説明する。上述したように、制御部27は、指令信号を燃料噴射装置28に送ることでエンジン21を制御する。以下、燃料噴射装置28への指令スロットル値の決定方法について説明する。制御部27は、エンジン要求決定部87と、要求スロットル決定部89とを有する。
【００８４】
エンジン要求決定部87は、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとに基づいて、エンジン要求馬力Hdmを決定する。詳細には、エンジン要求決定部87は、作業機要求馬力Hptoとトランスミッション要求馬力Htmとエネルギーマネジメント要求馬力Hemとを合算することにより、エンジン要求馬力Hdmを決定する。
【００８５】
要求スロットル決定部89は、エンジン要求馬力Hdmと、アクセル操作量Aacとから、指令スロットル値Th_cmを決定する。要求スロットル決定部89は、記憶部56に記憶されているエンジントルク線Letとマッチング線Lmaとを用いて指令スロットル値Th_cmを決定する。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回転速度Neとの関係を規定する。マッチング線Lmaは、エンジン要求馬力Hdmから第1要求スロットル値を決定するための情報である。
【００８６】
要求スロットル決定部89は、エンジン21の出力トルクがエンジン要求馬力Hdmに相当するトルクとなるマッチング点Pma1において、エンジントルク線Letとマッチング線Lmaとがマッチングするように、第1要求スロットル値を決定する。要求スロットル決定部89は、第1要求スロットル値と、アクセル操作量Aacに相当する第2要求スロットル値とのうち、小さい方を指令スロットル値Th_cmとして決定する。
【００８７】
次に、シャトル動作時の第1モータMG1及び第2モータMG2への指令トルクの決定方法について説明する。図6は、シャトル動作時に、制御部27によって実行される処理を示す制御ブロック図である。図6に示すように、制御部27は、シャトル動作判定部91を有する。
【００８８】
シャトル動作判定部91は、出力軸63の回転方向とFR操作部材54aの位置とに基づいて、作業車両1がシャトル動作中であるか否かを判定する。詳細には、シャトル動作判定部91は、FR操作部材54aの位置で規定される進行方向と実際の車両の進行方向とが異なる場合に、車両がシャトル動作中であると判定する。すなわち、FR操作部材54aの位置が前進位置(F)であり、且つ、作業車両1が後進しているときに、シャトル動作判定部91は、車両がシャトル動作中であると判定する。また、FR操作部材54aの位置が後進位置（R）であり、且つ、作業車両1が前進しているときに、シャトル動作判定部91は、車両がシャトル動作中であると判定する。
【００８９】
シャトル動作判定部91によってシャトル動作が開始されたと判定されると、目標出力軸トルク決定部82は、作業車両1を減速させる減速力が動力伝達装置24の出力軸63で生じるように、目標出力軸トルクを決定する。詳細には、目標出力軸トルク決定部82は、減速力出力率決定部92と、目標減速力決定部93とを有する。
【００９０】
減速力出力率決定部92は、減速力出力率を決定する。減速力出力率は、所定の最大出力軸トルクに対する減速力の比率である。後述するように、目標減速力決定部93は、最大出力軸トルクに減速力出力率を乗じることで、目標減速力を算出する。従って、減速力出力率が大きいほど、減速力は大きくなる。図7及び図8は、減速力出力率決定部92によって決定される減速力出力率の変化を示すグラフである。なお、図7及び図8では、減速力が発生するときの減速力出力率の値を正とし、加速力が発生するときの減速力出力率の値を負としている。図7及び図8に示すように、減速力出力率決定部92は、シャトル動作の開始時点t1から時間の経過に応じて、減速力出力率を徐々に増大させる。
【００９１】
詳細には、減速力出力率決定部92は、出力軸63の回転速度から初期減速力出力率Rde0と基準減速力出力率Rde_targetとを決定し、シャトル動作の開始時点t1からt2までの所定期間dtで減速力出力率が初期減速力出力率Rde0から基準減速力出力率Rde_targetに達するように、減速力出力率を増大させる。これにより、目標出力軸トルク決定部82は、シャトル動作中に、減速力を徐々に増大させる。
【００９２】
初期減速力出力率Rde0は、シャトル動作の開始直前での目標出力軸トルクTo_refに相当する減速率出力率である。基準減速力出力率Rde_targetは、アクセル操作量Aacとブレーキ操作量とに基づいて、決定される。減速力出力率決定部92は、減速力出力率情報に基づいて、アクセル操作量とブレーキ操作量とから基準減速力出力率Rde_targetを決定する。減速力出力率情報は、アクセル操作量とブレーキ操作量と基準減速力出力率Rde_targetとの関係を規定する情報であり、記憶部56に記憶されている。
【００９３】
図9は、減速力出力率情報の一例を示す表である。なお、減速力出力率情報は、表に限らず、マップ或いは式の形式であってもよい。図9において、r1〜r10は、基準減速力出力率Rde_targetの値を表している。0< r1 < r2 < ・・・ < r10 <1である。図9に示すように、ブレーキ操作量が大きいほど基準減速力出力率Rde_targetは大きくなる。また、アクセル操作量が大きいほど基準減速力出力率Rde_targetは大きくなる。
【００９４】
上述したように、減速力出力率決定部92は、シャトル動作の開始時点t1から時間の経過に応じて、減速力出力率を徐々に増大させる。図7は、初期減速力出力率Rde0が負の値である場合、すなわち、シャトル動作の開始時点t1において車両を加速させるトルクが動力伝達装置24の出力軸63で生じているときの減速率出力率の変化を示している。図8は、初期減速力出力率Rde0が０以上の値である場合、すなわち、シャトル動作の開始時点t1において車両を減速させる減速力が動力伝達装置24の出力軸63で生じているときの減速率出力率の変化を示している。
【００９５】
図7に示すように、シャトル動作の開始時点t1において初期減速力出力率Rde0が負であるときには、減速力出力率決定部92は、減速力出力率を初期減速力出力率Rde0から０まで直線的に増大させた後、基準減速力出力率Rde_targetに向けて曲線的に増大させる。詳細には、減速力出力率決定部92は、シャトル動作の開始時点t1から所定の第1期間dt1で、減速力出力率を初期減速力出力率Rde0から０まで増大させる。その後、減速力出力率決定部92は、第1期間dt1よりも長い第2期間dt2で、減速力出力率を０から基準減速力出力率Rde_targetまで増大させ、Rde_targetに達した時点で増速を終了する。
【００９６】
これにより、シャトル動作の開始時点t1において車両を加速させるトルクが動力伝達装置24の出力軸63で生じているときには、目標出力軸トルク決定部82は、第1期間dt1で動力伝達装置24の出力軸63のトルクが０まで減少するように、目標出力軸トルクを決定する。その後、目標出力軸トルク決定部82は、第2期間dt2で減速力を０から、基準減速力出力率Rde_targetに対応する基準減速力に向かって徐々に増大させる。
【００９７】
図8に示すように、シャトル動作の開始時点t1において初期減速力出力率Rde0が０以上であるときには、減速力出力率決定部92は、減速力出力率を初期減速力出力率Rde0から基準減速力出力率Rde_targetに向けて曲線的に増大させる。これにより、シャトル動作の開始時点t1において車両を減速させる減速力が動力伝達装置24の出力軸63で生じているときには、目標出力軸トルク決定部82は、減速力をシャトル動作の開始時点t1の減速力から基準減速力に向かって徐々に増大させ、、Rde_targetに達した時点で増速を終了する。
【００９８】
なお、減速中にアクセル操作量が変更されたときには、変更後のアクセル操作量に応じて基準減速力出力率Rde_targetが変更される。また、減速中にブレーキ操作量が変更されたときには、変更後のブレーキ操作量に応じて基準減速力出力率Rde_targetが変更される。そして、目標出力軸トルク決定部82は、変更後の基準減速力に向かって減速力を徐々に変化させる。このとき、変更後の基準減速力が現在の減速力よりも大きいときには、目標出力軸トルク決定部82は、変更後の基準減速力に向かって減速力を徐々に増大させる。一方、変更後の基準減速力が現在の減速力よりも小さいときには、目標出力軸トルク決定部82は、変更後の基準減速力に向かって減速力を徐々に減少させる。
【００９９】
次に、図6に示す目標減速力決定部93は、最大出力軸トルクに減速力出力率を乗じることで、目標減速力を算出する。最大出力軸トルクは、変速操作部材53aによって選択される速度範囲に対応して定められる。図10は、速度範囲と最大出力軸トルクとの関係を示す表である。図10において、T1,T2は、最大出力軸トルクの値を表しており、減速力を正の値として、T1 ≧ T2 ≧ T3 ≧ T4である。図10に示すように、速度範囲が高くなると、最大出力軸トルクが小さくなる。
【０１００】
速度範囲が第1速又は第2速であるときには、目標減速力決定部93は、減速力出力率決定部92が決定した減速力出力率を最大出力軸トルクT1に乗じることで、目標減速力を算出する。速度範囲が第3速又は第4速であるときには、目標減速力決定部93は、減速力出力率決定部92が決定した減速力出力率を最大出力軸トルクT2に乗じることで、目標減速力を算出する。目標減速力は、上述した目標出力軸トルクTo_refに相当する。なお、本実施形態では目標減速力は、減速力を発生させるときの値を正としているため、詳細には、目標減速力の正負を反転させた値が、上述した目標出力軸トルクTo_refとなる。
【０１０１】
なお、目標減速力決定部93は、目標減速パワーを目標減速力から算出し、目標減速パワーが図11に示す最大減速パワーを超えないように、目標減速力を決定する。最大減速パワーは、目標減速パワーの上限値である。目標減速パワーは、減速力によって回生される馬力であり、目標減速力に出力回転速度を乗じることで算出される。
【０１０２】
詳細には、減速力出力率を最大出力軸トルクに乗じて得た減速力から算出した減速パワーの値が、最大減速パワー以下であるときには、目標減速力決定部93は、当該減速力を目標減速力として決定する。一方、減速力出力率を最大出力軸トルクに乗じて得た減速力から算出した減速パワーの値が、最大減速パワーより大きいときには、目標減速力決定部93は、最大減速パワーに対応する減速力を目標減速力として決定する。
【０１０３】
図11に示すように、エンジン回転速度が所定値Ne_thより小さいときには、エンジン回転速度の変化に対して最大減速パワーは所定値Pde_max1で一定である。エンジン回転速度が所定値Ne_th以上であるときには、エンジン回転速度の増大に応じて最大減速パワーは減少する。
【０１０４】
次に、シャトル動作判定部91によってシャトル動作が開始されたと判定されたときの目標入力軸トルクの決定方法について説明する。図6に示すように、制御部27は、目標エネルギー貯留パワー決定部94を有する。
【０１０５】
目標エネルギー貯留パワー決定部94は、キャパシタ64を充電するための目標エネルギー貯留パワーを決定する。目標エネルギー貯留パワー決定部94は、キャパシタ64の充電量に基づいて目標エネルギー貯留パワーを決定する。キャパシタ64の充電量は、キャパシタ64の電圧Vcaから算出される。
【０１０６】
詳細には、充電量が目標充電量以下であるときには、目標エネルギー貯留パワー決定部94は、「目標減速パワー」と「目標充電量とキャパシタの充電量との差に所定のゲインを乗じた値」とのうち大きい方を目標エネルギー貯留パワーとして決定する。シャトル動作は車体の運動エネルギーが大きく減少する局面であり、その後の加速では進行方向に車体を加速させるためにエネルギーを消費する。したがって、減速時にはできるだけ多くの運動エネルギーを回生して貯留しておき、その後の加速で貯留したエネルギーを利用することが望ましい。しかし、充電量が目標充電量以下である状態は、シャトル動作としては充電量が不足気味の状態である。従って、上記のように目標エネルギー貯留パワーを決定することで、回生可能な最大値である目標減速パワー以上の値を目標エネルギー貯留パワーとして決定することができ、これにより、目標充電量に迅速に到達させることができる。
【０１０７】
なお、目標充電量は記憶部56に記憶されており、例えば目標充電量と車速との関係を示す情報が記憶部56に記憶されている。この場合、目標エネルギー貯留パワー決定部94は、車速に応じて目標充電量を決定する。
【０１０８】
一方、現在の充電量が所定の目標充電量より大きいときには、目標エネルギー貯留パワー決定部94は、目標減速パワーを目標エネルギー貯留パワーとして決定する。このように、現在の充電量が所定の目標充電量より大きい場合でも、シャトル動作中は効率よくエネルギー回生を行える数少ない局面であることから、積極的に充電を行うことが望ましい。このため、キャパシタの充電量（電圧）を監視しながら、満充電近くまで充電するように目標エネルギー貯留パワーが決定される。
【０１０９】
なお、通常動作中には、目標エネルギー貯留パワー決定部94は、車速に応じた目標充電量になるように目標エネルギー貯留パワーを決定する。例えば、目標エネルギー貯留パワー決定部94は、比例制御、つまり、目標充電量とキャパシタ充電量の差に所定のゲインを乗じることで目標エネルギー貯留パワーを決定する。
【０１１０】
目標入力軸トルク決定部81は、目標エネルギー貯留パワーと減速パワーとに基づいて目標入力軸トルクを決定する。図6に示すように、目標入力軸トルク決定部81は、エンジン戻しパワー決定部95と、目標エンジントルク決定部96とを有する。
【０１１１】
エンジン戻しパワー決定部95は、目標減速パワーから目標エネルギー貯留パワーを減算することによって、エンジン戻しパワーを決定する。目標エンジントルク決定部96は、エンジン戻しパワーをエンジン回転速度で除することによって、目標エンジントルクを決定する。目標入力軸トルク決定部81は、目標エンジントルクに対応する動力伝達装置24への入力トルクの値を目標入力軸トルクTe_refとして決定する。
【０１１２】
指令トルク決定部83は、上記のように決定された目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとから、トルクバランス情報により、モータへの指令トルクを決定する。すなわち、Loモードでは、上述した数1式に示す第1のトルクバランス情報により、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとから、モータへの指令トルクを決定する。Hiモードでは、上述した数2式に示す第2のトルクバランス情報により、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとから、モータへの指令トルクを決定する。これにより、シャトル動作中に、目標出力軸トルクTo_refに対応する減速力が動力伝達装置24の出力軸63で発生する。
【０１１３】
図12は、シャトル動作時の作業車両1の各パラメータの変化を示すタイミングチャートである。図12(A)は、作業車両1の牽引力を示しており、作業車両1を前進させる方向を正とする。図12(B)は、車速を示している。なお、図12(B)において車速が正であることは、作業車両1が前進していることを意味する。また、車速が負であることは、作業車両1が後進していることを意味する。図12(C)は、FR操作部材54aの位置（FNR位置）を示している。図12(D)は、FクラッチCFの接続（ON）／切断（OFF）状態を示している。図12(E)は、RクラッチCRの接続（ON）／切断状態（OFF）を示している。
【０１１４】
図12に示すように、時点t1より前では、FNR位置は後進位置（R）であり（図12(C)）、FクラッチCFは切断されており図12(D)、RクラッチCRは接続されている（図12（E)）。このとき、牽引力は負の値である（図12(A)）。従って、作業車両1を後進させる方向への牽引力が発生しており、作業車両1は後進している（図12(B)）。従って、作業車両1は通常動作中である。
【０１１５】
時点t1においてFNR位置が後進位置（R）から前進位置（F）に切り換えられると、FNR位置は前進位置（F）であるが、作業車両1はまだ後進している。従って、作業車両1はシャトル動作中となる。このとき、FクラッチCFとRクラッチCRとの接続及び切断状態はシャトル動作の開始前の状態に維持されている。すなわち、FNR位置が後進位置（R）から前進位置（F）に切り換えられても、FクラッチCFは切断されており（図12(D)）、RクラッチCRは接続されている（図12（E)）。
【０１１６】
時点t1においてシャトル動作が開始されると、上述したシャトル動作時の制御によって第1モータMG1及び第2モータMG2が制御される。これにより、作業車両1は後進中であるが（図12(B)）、作業車両1を前進させる方向への牽引力が発生する（図12(A)）。すなわち、後進中の作業車両1を減速させる減速力が発生する。そして、減速力は、初期減速力Tde0から増大し、時点t2で基準減速力Tde_targetに到達する（図12(A)）。また、減速力の増大によって、後方への車速が減少する（図12(B)）。
【０１１７】
なお、図12では、初期減速Tde0が負であるため、図7に示す初期減速力出力率Rde0が負の値である場合の減速率出力率の変化に応じて減速力が変化している。このため、時点t1から時点t1’までの間に減速力は直線的に迅速に増大し、時点t1’から時点t2までの間に減速力は曲線的に滑らかに増大している。ただし、初期減速Tde0が０以上であるときには、図8に示す初期減速力出力率Rde0が０以上である場合の減速率出力率の変化に応じて減速力が変化する。
【０１１８】
時点t2以降では、減速力が基準減速力Tde_targetに維持される。これにより、後方への車速がさらに減少し、時点t3において車速が０に到達する。このとき、FクラッチCFは切断状態から接続状態に切り換えられる（図12(D)）。また、RクラッチCRは接続状態から切断状態に切り換えられる（図12（E)）。
【０１１９】
そして、時点t3以降では、作業車両1を前進させる牽引力により（図12(A)）、前方への車速が増大する。このとき、FNR位置は前進位置（F）であり（図12(C)）、作業車両1は前進している（図12(A)）。従って、時点t3においてシャトル動作が終了し、時点t3以降では作業車両1の動作は通常動作となる。
【０１２０】
なお、FクラッチCFとRクラッチCRとの切換時点は、シャトル動作の終了時点（t3）と同時に限らない。FクラッチCFの切換時点は、シャトル動作の終了時点（t3）より前であってもよい。RクラッチCRの切換時点は、シャトル動作の終了時点（t3）より後であってもよい。
【０１２１】
本実施形態にかかる作業車両1は次の特徴を有する。
【０１２２】
動力伝達装置24でのトルクの釣り合いから、モータMG1,MG2への指令トルクを決定することで、動力伝達装置24の出力軸63での減速力を得ることができる。これにより、EMTを備える作業車両1においてシャトル動作を実現することができる。
【０１２３】
目標出力軸トルク決定部82は、シャトル動作中に、減速力出力率を徐々に増大させる。これにより、シャトル動作中に減速力が徐々に増大するため、作業車両1を滑らかに減速させることができる。
【０１２４】
減速力出力率は、アクセル操作量とブレーキ操作量とに基づいて決定される。このため、減速力がアクセル操作量とブレーキ操作量とに応じて変化する。これにより、オペレータの操作意思を考慮した減速力を発生させることができるので、操作性を向上させることができる。
【０１２５】
目標出力軸トルク決定部82は、シャトル動作の開始時点において減速力が負であるとき、すなわち加速力が生じているときには、減速力を０まで直線的に増大させ、減速力が０に到達した後、減速力を基準減速力に向かって曲線的に増大させる。これにより、例えば定常走行中にシャトル操作を行ったときに、車体の揺れを抑えながら、短時間で減速力を増大させることができる。
【０１２６】
シャトル動作の開始時点において減速力が0以上であるときには、シャトル動作の開始時点の減速力から基準減速力に向かって曲線的に減速力を増大させる。これにより、例えばオペレータがアクセル操作をオフにした場合のように軽い減速状態でシャトル操作を行ったときに、作業車両1を滑らかに減速させることができる。
【０１２７】
目標出力軸トルク決定部82は、エンジン回転速度が所定値以上であるときには、エンジン回転速度の増大に応じて最大減速パワーが減少するように、目標出力軸トルクを決定する。例えば、キャパシタ64が満充電に近い状態となると、全ての減速パワーがエンジン21に回生されることになり、エンジン回転速度が増大する。このような場合に、減速パワーを抑えることで、エンジン回転速度が過剰に増大することを抑えることができる。
【０１２８】
目標入力軸トルク決定部81は、目標エネルギー貯留パワーと減速パワーとに基づいて目標入力軸トルクを決定する。従って、回生される減速パワーと目標エネルギー貯留パワーとを考慮して目標入力軸トルクを決定することで、所望の減速力を確保しつつ、所望のエネルギー貯留量を確保することができ、これにより、燃費を向上させることができる。
【０１２９】
上述した実施形態の動力伝達装置24は、第1遊星歯車機構68と第2遊星歯車機構69とを有している。しかし、動力伝達装置24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24は１つの遊星歯車機構のみを有してもよい。あるいは、動力伝達装置24は、3つ以上の遊星歯車機構を有してもよい。図13は、第2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。第2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13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。
【０１３０】
図13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とを有している。第1伝達軸167は、FR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。
【０１３１】
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とを有している。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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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切替機構170とを有する。
【０１３４】
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1 L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63に連結されている。
【０１３５】
Hi／Lo切替機構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切替機構170は、Hiモード時にオンにされるHクラッチCHと、Loモード時にオンにされるLクラッチCLとを有している。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。
【０１３６】
次に、この第2の実施形態に係る動力伝達装置124の動作について説明する。図14は、第2の実施形態にかかる作業車両での車速に対する各モータMG1，MG2の回転速度を示したものである。図14において、実線が第1モータMG1の回転速度、破線が第2モータMG2の回転速度を示している。車速が0からV1までのA領域（Loモード）では、LクラッチCLがオン（接続）され、HクラッチCHがオフ（切断）される。このA領域では、HクラッチCHがオフされているので、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がオンされるので、第2LギアGL2と第3伝達軸193とが接続される。
【０１３７】
このA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A領域においては、主として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。
【０１３８】
また、A領域においては、第1モータMG1は、主として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→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。
【０１３９】
車速がV1を超えるB領域（Hiモード）では、HクラッチCHがオン（接続）され、LクラッチCLがオフ（切断）される。このB領域では、HクラッチCHがオンされているので、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がオフされるので、第2LギアGL2と第3伝達軸193と切断される。
【０１４０】
このB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B領域では、第1モータMG1は主として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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
第2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。ただし、動力伝達装置124の構造が動力伝達装置24と異なるため、トルクバランス情報は、上述したものと異なる。詳細には、第2の実施形態における第1のトルクバランス情報は、以下の数3式で表される。
［数3］
Ts1_Low = Te_ref * r_fr
Tc1_Low = Ts1_Low * (-1) * ( (Zr1/Zs1) + 1 )
Tr1_Low = Ts1_Low * (Zr1/Zs1)
Tcm1_Low = To_ref * (-1) * (Zod/Zo) + Tc1_Low
Tm1_Low = Tcm1_Low * (-1) * (Zm1_Low/Zm1d_Low)
Tm2_Low = Tr1_Low * (-1) * (Zm2/Zm2d)
また、第2の実施形態における第2のトルクバランス情報は、以下の数4式で表される。
［数4］
Tc1_Hi = To_ref * (-1) * (Zod/Zo)
Tr1_Hi = Tc1_Hi * (-1) * (1 / (Zs/Zr+1))
Ts1_Hi = Tr1_Hi * (Zs/Zr)
Tsm1_Hi =Ts1 + Te_ref * r_fr
Tm1_Hi = Tsm1_Hi * (-1) * (Zm1_Hi/Zm1d_Hi)
Tm2_Hi = Tr1_Hi * (-1) * (Zm2/Zm2d)
ここで、各トルクバランス情報のパラメータの内容は以下の表2の通りである。
【０１４３】
【表２】
2015056492.tif 000004
本発明は以上のような実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形又は修正が可能である。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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Tm1_ref, Tm2_refが出力されるように、第1モータMG1と第2モータMG2との容量が制御される。
【０１４６】
動力伝達装置24の構成は上記の実施形態の構成に限られない。例えば、2つの遊星歯車機構68，69の各要素の連結、配置は、上記の実施形態の連結、配置に限定されるものではない。動力伝達装置124の構成は上記の実施形態の構成に限られない。例えば、遊星歯車機構168の各要素の連結、配置は、上記の実施形態の連結、配置に限定されるものではない。
【０１４７】
通常動作中の動力伝達装置24の制御は、上記の実施形態の制御に限られない。すなわち、上記の実施形態では、車速に応じて牽引力が連続的に変化する所定の車速−牽引力特性が得られるように、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとが決定される。しかし、目標入力軸トルクTe_refと目標出力軸トルクTo_refとは任意に設定されることができる。
【０１４８】
トルクバランス情報は、上記の実施形態のようなトルクの釣り合いの式に限られない。例えば、トルクバランス情報は、表或いはマップなどの形式であってもよい。
【０１４９】
上記の実施形態では、目標出力軸トルク決定部82は、減速力出力率を用いて減速力を決定しているが、減速力出力率を用いずに減速力を直接的に決定してもよい。減速力出力率及び減速力の変化の態様は、図7及び図8に示すものに限られない。例えば、減速力出力率が０以上であるときに、減速力出力が直線的に変化してもよい。或いは、減速力出力率が負であるときに、減速力出力率及び減速力が曲線的に変化してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明によれば、HMT或いはEMTを備える作業車両においてシャトル動作を実現することができる。
【符号の説明】
【０１５１】
21   エンジン
23   作業機ポンプ
3    作業機
25   走行装置
24,124   動力伝達装置
27   制御部
61   入力軸
63   出力軸
62   歯車機構
MG1 第1モータ
MG2 第2モータ
81   目標入力軸トルク決定部
82   目標出力軸トルク決定部
83   指令トルク決定部
37   出力回転速度検出部
51a  アクセル操作部材
51b  アクセル操作検出部
64   キャパシタ
56   記憶部
54a  FR操作部材
54b  FR位置検出部
91   シャトル動作判定部
58a  ブレーキ操作部材
58b  ブレーキ操作検出部
31   エンジン回転速度検出部
94   目標エネルギー貯留パワー決定部
【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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【図１４】
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【国際調査報告】
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