(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプからの吐出油によって走行用の可変容量型の油圧モータを駆動する閉回路からなるＨＳＴ式油圧走行車両の制御装置において、必要な走行エネルギーが相対的に小さい平地走行時と大きい登坂時とを判別するために走行加速度を検出する走行加速度検出手段と、アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、エンジン回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、
（ｉ）  上記走行加速度検出手段によって検出された走行加速度に基づいて平地走行時か登坂時かを判別し、
（ii）  エンジンの燃料噴射量を決めるアクセル操作量について、上記アクセル操作量検出手段によって検出されるアクセル操作量に対して修正を加える特性と修正を加えない特性とを予め設定し、
（ｉｉｉ）  平地走行時には、上記修正を加えた特性に基づいて、上記燃料噴射量を登坂時よりも減少させることによって、平地走行時にはエンジン回転数を相対的に低くするノーマル制御、登坂時にはエンジン回転数を相対的に高くするパワー制御をそれぞれ行う
ように構成されたことを特徴とするＨＳＴ油圧走行車両の制御装置。
【請求項２】
上記油圧ポンプとして可変容量ポンプが用いられ、上記制御手段は、上記ノーマル制御として、上記油圧ポンプの容量をパワー制御時よりも増加させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のＨＳＴ式油圧走行車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホイールローダ等のＨＳＴ式油圧走行車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧走行車両において、一般に、エンジンで駆動される油圧ポンプの吐出油によって油圧モータを回転させ、その動力を車輪に伝達する閉回路からなる油圧トランスミッション（ＨＳＴ：HydrostaticTransmission）が用いられている。
【０００３】
しかし、従来のＨＳＴ技術では、走行エネルギーが小さくてすむ平地走行時と、大きな走行エネルギーを要する登坂時とに関係なく、エンジン回転数を単純にアクセル操作量（アクセル開度）に応じて制御する構成をとっているため、エネルギー効率が低く、燃費が悪いという問題がある。
【０００４】
一方、燃費改善策として、特許文献１に示されるように、油圧ポンプと同軸に発電機兼用電動機を設け、車両減速時のエネルギーを発電機兼用電動機の発電機作用により回収してバッテリに蓄え、加速時等に、このバッテリ電力で発電機兼用電動機を回転させてエンジンをアシストするハイブリッド方式が公知である。
【０００５】
このハイブリッド方式によると、回生エネルギーを利用するため燃費改善効果がある。
【特許文献１】特開２００３−２６４９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、上記ハイブリッド方式によると、発電機兼用電動機及びバッテリをシステムに追加しなければならないため、設備コストが高くて非常に高価となるとともに、重量及びスペースの増加を招くという問題があり、これが導入の大きな障害となっていた。
【０００７】
そこで本発明は、エネルギー効率を高めて燃費を改善することができるＨＳＴ式油圧走行車両の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、この油圧ポンプからの吐出油によって走行用の可変容量型の油圧モータを駆動する閉回路からなるＨＳＴ式油圧走行車両の制御装置において、必要な走行エネルギーが相対的に小さい平地走行時と大きい登坂時とを判別するために走行加速度を検出する走行加速度検出手段と、アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段と、エンジン回転数を制御する制御手段とを備え、この制御手段は、
（ｉ）  上記走行加速度検出手段によって検出された走行加速度に基づいて平地走行時か登坂時かを判別し、
（ii）  エンジンの燃料噴射量を決めるアクセル操作量について、上記アクセル操作量検出手段によって検出されるアクセル操作量に対して修正を加える特性と修正を加えない特性とを予め設定し、
（ｉｉｉ）  平地走行時には、上記修正を加えた特性に基づいて、上記燃料噴射量を登坂時よりも減少させることによって、平地走行時にはエンジン回転数を相対的に低くするノーマル制御、登坂時にはエンジン回転数を相対的に高くするパワー制御をそれぞれ行う
ように構成されたものである。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、上記油圧ポンプとして可変容量ポンプが用いられ、上記制御手段は、上記ノーマル制御として、上記油圧ポンプの容量をパワー制御時よりも増加させるように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、相対的に走行エネルギーが小さくてよい平地走行時には、ノーマル制御として、検出されるアクセル操作量に修正を加えてエンジン回転数を低下させる（請求項２では加えてポンプ容量を増加させる）ことにより燃料消費を抑え、相対的に大きな走行エネルギーを要する登坂時には、アクセル操作量に修正を加えないパワー制御に切換えて走行エネルギーを確保するため、必要な走行性能を確保しながらエネルギー効率を高め、燃費を大幅に改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１実施形態（図１〜図５参照）
第１実施形態では、走行加速度に基づいて平地走行時と登坂時とを判別し、ノーマル制御とパワー制御との間で切換える構成がとられている。
【００１２】
図１は油圧回路と制御系の構成を示す。
【００１３】
同図に示すように、エンジン１によって駆動される油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２の吐出油によって駆動される可変容量型の油圧モータ３とが管路４,５により接続されて
閉回路が構成され、油圧モータ３の回転力がアクスル６を介して車輪７,７に伝達される
。
【００１４】
８は油圧ポンプ２と同軸配置されたチャージングポンプで、管路４,５の圧力低下時に
、このチャージングポンプ８によりチェック弁９,９を介して管路４,５に油が補給される。
【００１５】
１０,１０は閉回路の圧力を設定する高圧リリーフ弁、１１はチャージングポンプ８の
吐出圧を設定する低圧リリーフ弁である。
【００１６】
また、検出手段として、アクセルペダル１２の操作量（アクセル操作量＝アクセル開度）を検出するアクセル操作量検出手段としてのアクセル操作量センサ１３と、車速を求めるための要素であるアクスル６の回転数を検出するアクスル回転数センサ１４とが設けられ、この両センサ１３,１４で検出されたアクセル操作量とアクスル回転数の信号がコントローラ１５に入力される。
【００１７】
コントローラ１５は、検出されたアクスル回転数ωａと、既知の減速比Ｒｅと車輪タイヤ径Ｒｔを用いて車速Ｖを次式により求める。
【００１８】
Ｖ＝ωａ／Ｒｅ×２π・６０／１０００
さらに、この車速Ｖを時間微分することによって走行加速度を求める。
【００１９】
なお、計算された走行加速度は、移動平均処理等のフィルタ処理を行ってノイズを除去するのが望ましい。
【００２０】
そして、求められた走行加速度に基づいて平地走行時か登坂時かを判別し、平地走行時（後述するように登坂時の低車速域を含む）にはエンジン回転数を相対的に低くするノーマル制御、登坂時（高車速域）にはエンジン回転数を相対的に高くするパワー制御を行う。
【００２１】
なお、各実施形態において、「パワー制御」とは、ノーマル制御を停止させ、元々、アクセル操作量に応じて設定されたエンジン回転数をそのまま得る制御をいう。
【００２２】
コントローラ１５の作用を含めた全体の作用を図２〜図５によって説明する。
【００２３】
以下の説明において、「制御ＯＮ」とは、ノーマル制御を行うこと、「制御ＯＦＦ」とはノーマル制御をＯＦＦにすること、つまりパワー制御を行うことを意味する。
【００２４】
図２は車速と走行加速度の関係を示す。
【００２５】
同図に示すように、走行車両の一般的特性として、
ｉ）登坂時には車体の自重が作用することで加速力が減殺されるため、全車速域で走行加速度が平地走行時よりも低くなる。
【００２６】
ｉｉ）平地走行時及び登坂時とも、車速の増加に応じて加速度が低下する。
【００２７】
コントローラ１５には、これらの特性に基づき、走行加速度について、制御ＯＮ／ＯＦＦの切換えのためのしきい値（設定値）ａが予め設定され、走行加速度が設定値ａ以上となると制御ＯＮ（ノーマル制御）、設定値ａ未満となると制御ＯＦＦ（パワー制御）とするように構成されている。
【００２８】
なお、平地走行時には全車速域で走行加速度が設定値ａ以上となる。一方、登坂時には、図２中のＶ１以上の高車速域で走行加速度が設定値ａ未満となる。
【００２９】
図３のフローチャートにおいて、ステップＳ１で前ステップでの制御がＯＦＦ（パワー制御）か否かが判別され、ＹＥＳとなると、ステップＳ２でそのときの走行加速度が設定値ａ以上か否かが判別される。
【００３０】
ここでＹＥＳ（走行加速度≧設定値ａ）の場合は、必要な走行エネルギーが相対的に小さい平地走行時（登坂時の車速V１未満の低車速領域を含む）であるとして、ステップＳ３で制御ＯＮ（ノーマル制御）に切換えられる。
【００３１】
一方、ステップＳ１でＮＯ（前ステップでパワー制御）の場合、ステップＳ４でそのときの走行加速度が設定値ａ未満か否かが判別され、ここでＮＯのときにも平地走行時であるとしてステップＳ３に移り、ノーマル制御に切換えられる。
【００３２】
このノーマル制御が開始されると、ステップＳ６で、検出されるアクセル操作量に制限をかけた修正アクセル量（アクセル開度）が図４のアクセル操作量／修正アクセル量の特性に基づいて計算されるとともに、ステップＳ７で、図５（ａ）に示す修正アクセル量Ｓ２（Ｓ１は無修正アクセル量）がコントローラ１５からエンジン制御部１６に指令される。
【００３３】
修正アクセル量Ｓ２の計算には、図４中のＡのようにアクセル操作量に対してリミットをかける方法と、Ｂのようにアクセル操作量に対して一定のゲインをかける方法とがあり、いずれを用いてもよい。Ｃは無修正の場合を示す。
【００３４】
そして、エンジン制御部１６において、指令された修正アクセル量に基づいて燃料噴射量が決定され、エンジン回転数が制御される。
【００３５】
この結果、図５（ｂ）に示すようにエンジン回転数（燃料消費量）が、無修正の場合よりも低くなるため、燃費を改善することができる。
【００３６】
一方、ステップＳ２でＮＯのときはステップＳ５でそれまでのパワー制御が継続され、
ステップＳ４でＹＥＳのときはステップＳ５でそれまでのノーマル制御からパワー制御に切換えられる。
【００３７】
このパワー制御では、図５（ａ）に示すように修正アクセル量がＳ２から無修正アクセル量Ｓ１に増加して燃料噴射量が増加するため、同図（ｂ）に示すようにエンジン回転数が、ノーマル制御を行わない元々の設定値まで上昇する。
【００３８】
これにより、エンジン出力が増加することで、登坂時における車速Ｖ１以上の高速域での加速性を良くすることができる。
【００３９】
なお、上記説明では走行加速度が設定値ａ以上か未満かで制御を切換えるようにしたが、制御上のハンチングが生じないように、制御ＯＦＦ→ＯＮの切換えのためのしきい値（ノーマル制御開始しきい値）と、制御ＯＮ→ＯＦＦのためのしきい値（ノーマル制御開始しきい値よりも小さい値）とを設定してもよい。
【００４０】
第２実施形態（図６参照）
走行加速度は、図２に示すように、平地走行時と登坂時とを問わず、車速に応じて変化する（高車速側で低くなる）。
【００４１】
このため、第１実施形態のように平地走行時か登坂時かの判別基準となる走行加速度を車速と無関係に一定値ａに固定してしまうと、車速が一定値ａ以上にならないと登坂時と判別できない（パワー制御とならない）ため、低車速域で登坂力が不足する可能性がある。
【００４２】
そこで第２実施形態では、走行加速度の設定値ｂを、車速に応じて、高車速側で小さくなる方向に変化させるようにしている。
【００４３】
この場合、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ２,Ｓ４での加速度の比較対象
が第１実施形態の設定値ａから設定値ｂに変わるだけで他の制御内容は同じでよい。
【００４４】
この構成によると、設定値ｂを、登坂時の全車速域での加速度以上となるように定めておくことにより、登坂時に車速と無関係に最初からパワー制御に切換えることができる。このため、十分な登坂力を確保することができる。
【００４５】
第３実施形態（図７参照）
第１実施形態では、ノーマル制御でエンジン１の燃料噴射量を減少させる構成をとったのに対し、第３実施形態では、図１中に破線で示すように油圧ポンプ２として可変容量ポンプを用い、ノーマル制御で同ポンプ２のポンプ容量を増加させるようにしている。
【００４６】
ポンプ吐出量Ｑｐはエンジン回転数ωｅ、ポンプ容量ｑｐから、
Ｑｐ＝ωｅ×ｑｐ
によって求められる。
【００４７】
従って、車速を維持するのに必要な吐出量Ｑｐを確保しながらエンジン回転数ωｅを低下させるためには、ポンプ容量ｑｐを増加させればよい。
【００４８】
そこで第３実施形態では、第１実施形態同様、走行加速度に基づいて平地走行時であると判別した場合に、図１のコントローラ１５から油圧ポンプ２（正確にはポンプレギュレータ）に容量指令信号を送り、図７（ａ）に示すようにポンプ容量をエンジン回転数との関係において登坂時よりも増加させる制御を行うように構成されている。
【００４９】
これにより、同図（ｂ）（ｃ）に示すように、車速を維持するのに必要なエンジン回転数が平地走行時には低くなってエンジン出力（燃料消費量）が低下するため、第１実施形態と同様に燃費を改善することができる。
【００５０】
逆に、登坂時には、ポンプ容量を減少させることにより、エンジン回転数を上げてエンジン出力を高め、必要な登坂力を確保することができる。
【００５１】
第４実施形態（図８参照）
第４実施形態では、切換スイッチ等の制御モード切換手段を設け、オペレータによるこの制御モード切換手段の切換操作によって制御モードを、「自動制御モード」と「パワー制御モード」のうちから任意に選択できるようにしている。
【００５２】
図８はこのモード切換作用をフローチャートとして示し、ステップＳ１００でモード切換手段の操作によって選択されたモードが判定され、判定された制御モードに応じて制御モードが自動制御モードとパワーモードのうちから選択される（ステップＳ１０１、ステップＳ１０２）。
【００５３】
そして、自動制御モードが選択されたときには、自動制御がＯＮとなり、図３のフローチャートに従って走行加速度に応じたノーマル制御とパワー制御の自動切換えが行われる。一方、パワー制御モードが選択されたときは、自動制御がＯＦＦとなり、常時、パワー制御が行われる。
【００５４】
こうすれば、オペレータが好みや走行状況に応じて、燃費とパワーの両立を図る自動制御と、パワー優先のパワー制御モードとの間で任意に選択することができる。
【００５５】
他の実施形態
上記実施形態では、走行加速度のみに基づいて平地走行時か登坂時かを判別する構成をとったが、車体傾斜角度をも検出し、走行加速度が設定値以上でかつ車体の傾斜角度が設定値以下のときに平地走行時であると判別する構成をとってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態における油圧回路と制御系の構成を示す図である。
【図２】平地走行時と登坂時における車速と加速度の関係を示す図である。
【図３】第１実施形態の作用を説明するためのフローチャートである。
【図４】同実施形態のアクセル操作量と修正アクセル量の関係を示す図である。
【図５】（ａ）は同実施形態による修正アクセル量の変化状況、（ｂ）はエンジン回転数及び燃料消費量の変化状況をそれぞれ示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す図２相当図である。
【図７】本発明の第３実施形態を説明するための図であって、（ａ）はエンジン回転数とポンプ容量の関係、（ｂ）は車速とエンジン回転数の関係、（ｃ）は車速とエンジン出力（燃料消費量）の関係をそれぞれ示す図である。
【図８】本発明の第４実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１  エンジン
２  油圧ポンプ
３  油圧モータ
１２  アクセルペダル
１３  走行状態検出手段としてのアクセル操作量センサ
１４  同、アクスル回転数センサ
１５  制御手段としてのコントローラ
１６  同エンジン制御部
【図１】
0004691134.tif 000002
【図２】
0004691134.tif 000003
【図３】
0004691134.tif 000004
【図４】
0004691134.tif 000005
【図５】
0004691134.tif 000006
【図６】
0004691134.tif 000007
【図７】
0004691134.tif 000008
【図８】
0004691134.tif 000009