(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって可変容量型の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油圧モータを駆動する油圧式走行車両の制御装置において、走行速度を検出する走行速度検出手段と、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジン回転数と関数とによって決定されるポンプ容量指令値に基づいてポンプ容量をエンジン回転数の上昇に応じて増加させる方向に制御する制御手段とを備え、この制御手段は、
(ｉ)  車両の走行速度を、設定値以上の高速域と設定値未満の低速域とに分け、
(ｉｉ)  上記高速域で、上記エンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が低速域でのエンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率よりも大きくなるように上記関数を設定し、
(ｉｉｉ)  この設定された関数と上記エンジン回転数とによってポンプ容量指令値を決定する
ように構成されたことを特徴とする油圧式走行車両の制御装置。
【請求項２】
制御手段は、高速域に設定された上限値以上の速度領域、及び低速域に設定された下限値以下の速度領域では速度変化にかかわらず関数を一定にするように構成されたことを特徴とする請求項１記載の油圧式走行車両の制御装置。
【請求項３】
制御手段は、走行速度を制限値以下に制限するエンジン制御を行うように構成されたことを特徴とする請求項１または２記載の油圧式走行車両の制御装置。
【請求項４】
アクセル量を指令するアクセル入力手段と、このアクセル入力手段によって指令されたアクセル量を検出するアクセル量検出手段とを備え、制御手段は、
(Ｉ)  アクセル域を、上記アクセル量がアクセル量設定値以下の小アクセル域とアクセル量設定値を超える大アクセル域とに分け、
(ＩＩ)  上記小アクセル域で、上記エンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が上記大アクセル域でのエンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率よりも大きくなるように関数を設定し、
(ＩＩＩ)  この設定された関数と上記エンジン回転数とによってポンプ容量指令値を決定する
ように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の油圧式走行車両の制御装置。
【請求項５】
制御手段は、小アクセル域に設定された下限値以下の極小アクセル領域ではアクセル量の変化にかかわらず関数を一定にするように構成されたことを特徴とする請求項４記載の油圧式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やホイールクレーン等の油圧式走行車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の油圧式走行車両の走行システムとして、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油圧トランスミッション（ＨＳＴ：Hydrostatic Transmission）が用いられている。
【０００３】
一般的なＨＳＴ技術では、予めエンジン回転数とポンプ容量の関係を決めておき、エンジン回転数の変化に応じてポンプ容量を増加／減少させることによって定速走行する。
【０００４】
つまり、エンジン回転数が高くなるとポンプ容量を増加させ、低くなるとポンプ容量を減少させるポンプ容量制御を行うようにしている。
【０００５】
なお、関連する技術として、フォークリフトのような低速走行車両においてアクセル量(アクセル操作量)に応じてエンジン回転数を制御する技術が公知である(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平９−３０１０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のようにポンプ容量をエンジン回転数のみによって一意的に決める従来技術では、走行速度との関係に応じたポンプ容量の制御ができないため、高速域での燃費が悪くなる問題があった。
【０００７】
なお、特許文献１に記載された公知技術は低速車両の燃費改善には有効であるが、ホイールローダやホイールクレーンのように高速走行が多用される高速車両では、燃費改善効果が得られない。
【０００８】
そこで本発明は、ＨＳＴ式の油圧式走行車両において高速域での燃費を向上させることができる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】
【０００９】
請求項１の発明は、エンジンによって可変容量型の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油圧モータを駆動する油圧式走行車両の制御装置において、走行速度を検出する走行速度検出手段と、上記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジン回転数と関数とによって決定されるポンプ容量指令値に基づいてポンプ容量をエンジン回転数の上昇に応じて増加させる方向に制御する制御手段とを備え、この制御手段は、
(ｉ)  車両の走行速度を、設定値以上の高速域と設定値未満の低速域とに分け、
(ｉｉ)  高速域で、上記エンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が低速域でのエンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率よりも大きくなるように上記関数を設定し、
(ｉｉｉ)  この設定された関数と上記エンジン回転数とによってポンプ容量指令値を決定する
ように構成されたものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、制御手段は、高速域に設定された上限値以上の速度領域、及び低速域に設定された下限値以下の速度領域では速度変化にかかわらず関数を一定にするように構成されたものである。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の構成において、制御手段は、走行速度を制限値以下に制限するエンジン制御を行うように構成されたものである。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの構成において、アクセル量を指令するアクセル入力手段と、このアクセル入力手段によって指令されたアクセル量を検出するアクセル量検出手段とを備え、制御手段は、
(Ｉ)  アクセル域を、上記アクセル量がアクセル量設定値以下の小アクセル域とアクセル量設定値を超える大アクセル域とに分け、
(ＩＩ)  上記小アクセル域で、上記エンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が上記大アクセル域でのエンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率よりも大きくなるように関数を設定し、
(ＩＩＩ)  この設定された関数と上記エンジン回転数とによってポンプ容量指令値を決定する
ように構成されたものである。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、制御手段は、小アクセル域に設定された下限値以下の極小アクセル領域ではアクセル量の変化にかかわらず関数を一定にするように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ホイールクレーンのように高速域で走行することの多い高速車両において、高速域では低速域よりもエンジン回転数の変化に対するポンプ容量の変化率が大きくなるように関数を設定するため、従来のように関数が一定の場合と比較して、高速域において同じポンプ吐出量（＝走行速度）を得るのにエンジン回転数を低下させることができる。このため、高速域での燃費を向上させることができる。
【００１５】
また、ポンプ容量を増加させることによってポンプ効率も改善することができる。
【００１６】
さらに、エンジン回転数が低下することにより、このエンジンで駆動される冷却ファンや作業用補機ポンプの回転数も低下するため、これらによる動力損失も低減され、燃費向上効果が一層高くなる。
【００１７】
この場合、請求項２の発明によると、高速域、低速域においてポンプ容量を一定範囲内に収めることができるため、たとえば低速域でポンプ容量が小さくなり過ぎて加速性が悪化したり、高速域でエンジン回転数が下がり過ぎてパワー不足やエンジン効率の悪化による燃費の悪化を招いたりする弊害を除去することができる。
【００１８】
ところで、走行速度が一定値以下になるようにエンジン回転数を制限する技術は公知である。
【００１９】
この場合、請求項３の発明によると、エンジン回転数制限方式をとる車両において、エンジン回転数の制限制御に加えて請求項１または２の関数制御を行うことでエンジン回転数をより大きく低下させることができるため、制限速度での走行時の燃費向上効果が高くなる。
【００２０】
請求項４,５の発明によると、小アクセル域において、エンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率を大アクセル域のそれよりも大きくする構成としたから、小アクセル域でエンジン回転数を低下させることにより、低速走行時や降坂時のような走行負荷が小さくて必要な走行エネルギーも小さい走行状態においても燃費を向上させることができる。
【００２１】
また、請求項５の発明によると、ポンプ容量指令値を一定範囲内に収めることができるため、極小アクセル領域でポンプ容量が大き過ぎてエンストする等の弊害を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
第１実施形態（図１〜図５参照）
図１は走行駆動系及び制御系の構成を示す。
【００２３】
同図に示すようにエンジン１によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ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。
【００２４】
８はエンジン動力を油圧ポンプ２と補機ポンプ９と冷却ファン１０とに分割するパワーデバイダである。
【００２５】
１１はエンジン１に対するアクセル量の指令を出すアクセル入力手段（アクセルペダル）で、このアクセル入力手段１１からのアクセル量指令信号が制御手段１２のエンジン制御部１３に入力される。
【００２６】
これにより、指令アクセル量に応じたアクセル開度で燃料噴射作用が行われてエンジン１が回転する。
【００２７】
また、検出手段として、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段１５と、走行速度を検出する走行速度検出手段１６とが設けられ、この両検出手段１５,１６で検出されたエンジン回転数及び走行速度が制御手段１２のポンプ制御部１４に入力される。
【００２８】
このポンプ制御部１４は、検出されたエンジン回転数と走行速度とから、ポンプ容量の指令値を決定する関数を求め、この関数から求められるポンプ容量指令値に基づいて油圧ポンプ２の容量を制御する。
【００２９】
この点を詳述する。
【００３０】
従来、ＨＳＴ車両において一定速度で走行する場合、エンジン回転数に対して一定の関数を掛けてポンプ容量の指令値を求め、この容量指令値に基づいて油圧ポンプ２の容量を制御する構成がとられる。
【００３１】
従って、ポンプ容量指令値はエンジン回転数のみによって一意的に決まり、走行速度Ｖにおいて、図２（ａ）のようにエンジン回転数に関数f１を掛けてポンプ容量の指令値が決定される。
【００３２】
これに対し本装置においては、エンジン回転数に対する関数を走行速度に応じて変化させ、走行速度が設定値Ｖ以上となる高速域では、図２（ｂ）のようにエンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が低速域よりも大きくなるように設定された関数f２によりポンプ容量指令値を決定する。
【００３３】
一方、走行速度が設定値Ｖ未満の低速域では、図２（ｃ）のようにエンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が高速域よりも小さくなるように設定された関数f３によりポンプ容量指令値を決定する。
【００３４】
いいかえれば、高速域では低速域よりもポンプ容量の指令値の変化率が大きくなる。
【００３５】
こうすると、従来のように関数が一定の場合と比較して、高速域において同じポンプ吐出量（＝走行速度）を得るのにエンジン回転数を低下させることができるため、図３に示すようにこのエンジン回転数の低下分、燃料消費率を低下させることができる。
【００３６】
このため、ホイールクレーンのように高速走行することの多い高速車両において燃費を大幅に向上させることができる。
【００３７】
また、ポンプ容量が増大することでポンプ効率も改善することができるとともに、エンジン回転数の低下により、パワーデバイダ８を介して駆動される補機ポンプ９及び冷却ファン１０の回転数も低下することで、これらよる動力損失も低減され、燃費向上効果が一層高くなる。
【００３８】
一方、図２（ｂ）のようなエンジン回転数に対するポンプ容量指令値の変化率が大きくなる制御のみを行うとすると、停止状態からのフル加速時に、図４（ｉ）のようにエンジン回転数の立ち上がりが不安定となる弊害が生じる。
【００３９】
この点、本装置では、加速が行われる低速域では図２（ｃ）の、エンジン回転数に対するポンプ容量指令値の変化率が小さい制御を行うため、図４（ｉｉ）のようにエンジン回転数の立ち上がりが安定したものとなる。
【００４０】
また、走行速度が一定値以下となるようにエンジン回転数を制限する速度制限制御を行う場合、本装置によると、図５に示すように、制限制御に加えて関数制御を行うことでエンジン回転数をより大きく低下させることができるため、制限速度での走行時の燃費向上効果が高くなる。
【００４１】
ところで、上記実施形態において、高速域の上限値及び低速域の下限値をそれぞれ設け、上限値以上の速度領域及び下限値以下の速度領域では、速度変化にかかわらず関数を一定にするように構成するのが望ましい。
【００４２】
こうすれば、高速域、低速域においてポンプ容量を一定範囲内に収めることができるため、たとえば低速域でポンプ容量が小さくなり過ぎて加速性が悪化したり、高速域でエンジン回転数が下がり過ぎてパワー不足やエンジン効率の悪化による燃費の悪化を招いたりする弊害を除去することができる。
【００４３】
第２実施形態（図６〜図８参照）
第１実施形態との相違点のみを説明する。
【００４４】
第２実施形態においては、高速域での燃費向上に加えて、アクセル量（走行負荷）の小さい低速域でもエンジン回転数を低減して燃費を向上させるようにしている。
【００４５】
すなわち、図６に示すように検出手段としてアクセル入力手段１１からのアクセル量信号によってアクセル量を求めるアクセル量検出手段１７が追加され、エンジン回転数及び走行速度とともにこのアクセル量をポンプ制御部１４に取り込んでポンプ容量指令値を決定するように構成されている。
【００４６】
詳述すると、図７（ａ）のようにアクセル量（アクセル量設定値）Ｘにおいてポンプ容量指令値がエンジン回転数に対して関数ｇ１により決まるとする。
【００４７】
第２実施形態では、アクセル量に応じて関数を変化させ、アクセル量が設定値Ｘ以下となる小アクセル域で、図７（ｂ）のようにエンジン回転数に対するポンプ容量指令値の変化率が大アクセル域よりも大きくなるように設定された関数ｇ２によりポンプ容量指令値を決定する。
【００４８】
一方、アクセル量が設定値Ｘを超えてＸ１未満のアクセル域（図８ではＸ〜Ｘ１と表記している）では、エンジン回転数の変化に対するポンプ容量指令値の変化率が小アクセル域よりも小さくなるように設定された関数ｇ３によりポンプ容量指令値を求める。
【００４９】
また、アクセル量がＸ１以上のアクセル域では、高速域であるとして、第１実施形態の走行速度に応じた関数制御を行う。
【００５０】
これを図８のフローチャートによって詳述する。
【００５１】
ステップＳ１でアクセル量の検出値と設定値Ｘが比較され、アクセル量がＸ以下の場合はステップＳ２に、アクセル量がＸ〜Ｘ１の場合はステップＳ３にそれぞれ移行する。
【００５２】
ステップＳ２では、関数ｇ２によりポンプ容量指令値を求め、ステップＳ３では関数ｇ３によりポンプ容量指令値を求める。
【００５３】
一方、アクセル量がＸ１以上は高速域であるとして、第１実施形態で説明した処理が行われる。
【００５４】
すなわち、走行速度の検出値と設定値Ｖが比較され（ステップＳ４）、走行速度がＶ以上の場合はステップＳ５で関数f２により、Ｖ未満の場合はステップＳ６で関数f３により、それぞれポンプ容量指令値が求められる。
【００５５】
そして、ステップＳ７において、上記ステップＳ２、Ｓ５、Ｓ６のいずれかで求められたポンプ容量指令値が出力される。
【００５６】
この第２実施形態によると、小アクセル域においても、エンジン回転数に対するポンプ容量指令値の変化率を大きくしエンジン回転数を低下させることにより、低速走行時や降坂時のような走行負荷が小さくて必要な走行エネルギーも小さい走行状態においても燃費を向上させることができる。
【００５７】
なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、小アクセル域に下限値を設定し、この下限値以下の極小アクセル領域ではアクセル量の変化にかかわらず関数を一定にするように構成してもよい。
【００５８】
こうすれば、容量指令値を一定範囲内に収めることができるため、極小アクセル領域でポンプ容量が大き過ぎてエンストする等の弊害を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施形態における走行駆動系及び制御系の構成を示す図である。
【図２】同実施形態によるエンジン回転数とポンプ容量指令値の関係を示す図である。
【図３】同実施形態によるエンジン回転数とエンジン燃料消費率の関係を示す図である。
【図４】同実施形態によるフル加速時のエンジン回転数の変化状況を示す図である。
【図５】同実施形態による速度制限時のエンジン回転数低減効果を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態における走行駆動系及び制御系の構成を示す図である。
【図７】同実施形態によるエンジン回転数とポンプ容量指令値の関係を示す図である。
【図８】同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。
【符号の説明】
【００６０】
１  エンジン
２  油圧ポンプ
３  油圧モータ
１１  アクセル入力手段
１２  制御手段
１３  制御手段のエンジン制御部
１４  制御手段のポンプ制御部
１５  エンジン回転数検出手段
１６  走行速度検出手段
１７  アクセル量検出手段
【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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