JP4265708B2

JP4265708B2 - 作業車両の変速制御装置

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Publication number: JP4265708B2
Application number: JP17168099A
Authority: JP
Inventors: 哲田中; 弘治植松
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-06-17
Also published as: JP2001004017A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作業車両の変速制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作業車両としてのダンプトラックは、重負荷を積載し、発進、停止、登坂及び降坂を繰り返すため多段の変速段をもつトランスミッションが使用され、多段であるためオペレータの操作性を考慮して自動変速制御装置を有している。トランスミッションの内部には複数の油圧式のクラッチが設けられていて、それぞれのクラッチへの油圧を入り切りし、油圧がかけられているクラッチとかけられていないクラッチの組み合わせで速度段が設定されている。アクセルペダル操作量と速度段毎の変速開始判断基準となるトランスミッション出力軸回転速度の閾値との関係は予め変速線図に記憶されていて、変速が決定されるとトランスミッションコントローラが対応する速度段のクラッチの油圧を制御する電磁比例制御弁に所定の指令を出力して変速する。
以上説明した作業車両の自動変速制御装置によると、アクセルペダルを踏んだ状態でも（以降、アクセルペダルを踏んだ状態での変速をパワーオンシフトと呼ぶ）、車両が平地から勾配の大きい登り路面への進入時に変速するとき等の場合は、牽引力の不足により車速が急激に小さくなり、走行可能な速度段に至るまで１段ずつ変速するのでは車速の低下に変速が間にあわないことがある。即ち、１回の変速に例えば０．５〜１秒の変速所要時間を必要とするので、勾配が大きくて車速の低下が大きいときに、必要牽引力に適した速度段に切り換わるまで時間がかかり、その間に必要以上に車速の低下する場合がある。このような場合、例えば前進の２速(以降、Ｆ２と呼ぶ、例えば前進の１速はＦ１と呼ぶ)で走行可能な勾配であっても、一旦Ｆ１までシフトダウンした後、再びＦ２にシフトアップするといった一種のハンチングが生じると共に、変速時のショックも大きくなる傾向がある。また短時間の間に連続して行われる数回の変速は、オペレータに不快感と疲労感を与えることになる。そこで登坂路進入時には、オペレータが手動でシフトレバーを操作することで目的の速度段に途中の速度段を経ないで変速する機構が過去に採用された実例がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダンプトラックのような決められたコースを走る作業車両においては、作業車両がコースの決まった場所に来ると、上記のようなオペレータによる手動変速操作が毎回必要となり、オペレータに多大の負担を与えるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、平坦路から登坂路への進入時のような、急激な車速低下を伴なうパワーオンシフトダウン時に、オペレータによる手動変速操作を必要としない操作性のよい、また変速ショックの小さい作業車両の変速制御装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、複数の油圧クラッチの係合と離脱、及び複数ギアの組み合わせにより速度段に応じて変速するトランスミッションと、オペレータのアクセルペダル操作量を検出するアクセルペダル操作量検出器と、トランスミッションの出力軸回転速度を検出するトランスミッション出力軸回転速度検出器と、トランスミッションの速度段に応じて各油圧クラッチに所定の油圧を供給する電磁比例制御弁と、アクセルペダル操作量とトランスミッション出力軸回転速度とに基づいて設定されている変速線図に基づいて変速後速度段を決定し、決定した変速後速度段に対応するクラッチ油圧の指令信号を電磁比例制御弁に出力して変速するトランスミッションコントローラとを備えた作業車両の変速制御装置において、トランスミッションの入力軸回転速度を検出するトランスミッション入力軸回転速度検出器を付設し、トランスミッションコントローラは、アクセルペダルが踏まれている状態で低速の速度段へ変速するときは、変速前速度段に対応する変速前クラッチの油圧をゼロ値にする指令を変速開始時に電磁比例制御弁に出力し、トランスミッション入力軸回転速度からトランスミッション出力軸回転速度の変速後速度段における入力軸換算回転速度を差し引いた入力軸換算相対速度が正か否かを判断して、前記入力軸換算相対速度が正になるまで待機して、前記入力軸換算相対速度が負から正になったときに、変速後速度段に対応する変速後クラッチの油圧を立ち上げる指令を電磁比例制御弁に出力して変速する構成としている。
【０００６】
第１発明に記載の発明によると、変速開始が決定されたとき、変速前クラッチの油圧をゼロ値に設定し、トランスミッションの速度段を設定する全てのクラッチが係合していない状態にする。登坂路へ進入するときのシフトダウン時は、車速即ちトランスミッション出力軸回転速度が低下する。また、このときオペレータはアクセルペダルを踏んでいるのでエンジン出力回転速度即ちトランスミッション入力軸回転速度は増加してゆく。そして、入力軸換算相対速度が正か否かを判断して、前記入力軸換算相対速度が正になるまで待機して、入力軸換算相対速度が負から正になったときに、変速後速度段に対応する変速後クラッチのクラッチ油圧を立ち上げる。これにより、クラッチの相対回転速度が小さいときにク
ラッチが係合するので、エンジンブレーキ等の影響を受けない変速ショックの小さい変速制御装置を得ることができる。
【０００７】
第２発明は、第１発明に基づいて、トランスミッションコントローラは、現在の速度段から途中の速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速を可能にし、トランスミッション出力軸回転速度に基づいて演算した車両加速度が所定の加速度閾値よりも小さいときに段飛び変速し、加速度閾値以上のときには通常通り１段ずつ変速する構成としている。
【０００８】
第２発明に記載の発明によると、変速開始が決定されたとき、変速開始時のトランスミッション出力軸回転速度を時間的に微分して車両加速度を演算し、演算した車両加速度が所定の加速度閾値より小さいか否かを判断して段飛び変速するか否かを決定する。車速の時間的変化を速度段の決定に反映でき、車速の時間的変化が大きいときは段飛び変速で変速する。これにより、変速回数が低減してオペレータが不快と感じることのない変速制御装置を得ることができる。また、オペレータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなくなり、操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。
【０００９】
第３発明は、第１発明に基づいて、車両の重量を検出する車両重量検出器又は車両の進行方向の加速度を検出する加速度検出器を付設し、アクセルペダル操作量に基づいてエンジン出力トルクを演算し、演算したエンジン出力トルクをトランスミッションコントローラに出力するエンジンコントローラを備え、トランスミッションコントローラは、現在の速度段から途中の速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速を可能にし、入力したエンジン出力トルクと、トランスミッション出力軸回転速度に基づいて演算した車両加速度と、車両重量検出器で検出した車両重量又は加速度検出器で検出した車両加速度とにより必要牽引力を演算し、演算された必要牽引力と、予めトランスミッションコントローラに記憶された車速−牽引力曲線とに基づいて変速後速度段を決定し、決定した変速後速度段が現在の速度段と隣合っていないときは段飛び変速し、隣合っているときは１段ずつ変速する構成としている。
【００１０】
第３発明に記載の発明によると、車両重量検出器で検出した車両重量又は車両の進行方向の加速度を検出する加速度検出器で検出した車両加速度と、エンジン出力トルク演算部で演算したエンジン出力トルクに基づく車両推進力と、コントローラで演算した車両進行方向加速度とに基づいて一定車速走行に必要とする必要牽引力を演算する。そして、演算した必要牽引力とトランスミッションコントローラが予め記憶している車速−牽引力曲線とにより変速後の走行可能速度段を決定する。決定した速度段が現在の速度段と隣合っていないときに、途中の変速段を経ず段飛びで変速する。これにより、変速回数が減少でき、オペレータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなくなり、操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。また、車両推進力及び車両加速度のように時間的に変化する状態量と積み荷状態を判断できる車両重量とが次の速度段の決定にきめ細かく反映されるので、オペレータの操作感覚に合った変速制御装置を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１に第１実施形態のハード構成ブロック図を示す。エンジン１１の出力軸２３には、クラッチ油圧の入り切りにより複数の図示しないクラッチを連結または開放して速度段を選ぶトランスミッション１２がトルクコンバータ１３を介して装着されている。トランスミッション１２の出力軸には、駆動輪である後輪２２がトランスミッション以降の減速機（図示せず）を介して装着されている。トランスミッション１２の所定の箇所には各速度段を選ぶ前記複数のクラッチに所定の油圧をそれぞれ供給する複数の電磁比例制御弁１６（以下、各クラッチ毎の電磁比例制御弁を総称して電磁弁１６と呼ぶ）が取着されている。オペレータの足元には、オペレータが操作するアクセルペダル２０が設けられている。
【００１２】
検出器としては、トランスミッション出力軸回転速度Ｎｏ（以下、出力速度Ｎｏと呼ぶ）を計測するトランスミッション出力軸回転速度検出器１８がトランスミッション出力軸の周囲近傍に取着されている。また、トランスミッション入力軸回転速度Ｎｉ（以下、入力速度Ｎｉと呼ぶ）を計測するトランスミッション入力軸回転速度検出器１７がトランスミッション入力軸の周囲近傍に取着されている。アクセルペダル２０の下方にはアクセルペダル操作量Ａｃを検出するアクセルペダル操作量検出器２１が設けられている。
【００１３】
トランスミッションコントローラ４０には入力速度Ｎｉ、出力速度Ｎｏ及びアクセルペダル操作量検出器２１からのアクセルペダル操作量Ａｃが入力されていて、トランスミッションコントローラ４０はクラッチ油圧を制御する電磁弁信号Ｓｐを電磁弁１６に出力している。
【００１４】
機械式噴射量設定装置６３はアクセルペダル操作量Ａｃの機械信号に基づいてエンジン１１の燃料噴射装置１９へ出力する燃料噴射量指令信号Ｆｉを決定して、燃料噴射装置１９へ指令する。
【００１５】
図２に、本実施形態のトランスミッションコントローラ４０の制御フローチャートを示す。なお、図２における説明では各処理ステップ番号にＳを付して表す。
まず、Ｓ１で、アクセルぺダル操作量に基づきアクセルペダルが踏まれているか否かを判断する。踏まれていないときは、Ｓ１４でシフトアップ又はシフトダウンするか否かを判断して実行し、Ｓ１に戻る。Ｓ１４にて実行されるシフトダウン又はシフトアップは一段ずつ変速する通常変速方法による変速である。Ｓ１でアクセルペダルが踏まれていると判断されたときは、次に、出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいか否かを判断する（Ｓ２）。ここで、通常変速開始速度閾値Ｎｔは、速度段毎の変速開始判断基準となるトランスミッション出力軸回転速度の閾値で予め変速線図に記憶されている。出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔ以上のときは、シフトアップするか否かを判断して実行するＳ１３を介してＳ２に戻る。なお、Ｓ１３にて実行されるシフトアップは一段ずつ変速する通常変速方法による変速である。通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいときは、現在の速度段がＦ３以上か否かを判断する（Ｓ３）。現在の速度段がＦ２も含めた低速速度段のときには、変速方法として、１段ずつ低速速度段へ変速する通常変速と決定し、Ｓ８で変速開始する。
【００１６】
現在の速度段がＦ３以上のとき、即ちＦ３も含めた高速速度段のときは、車両加速度ａが所定の加速度閾値ａＳよりも小さいか否かを判断する（Ｓ４）。ここで、車両加速度ａは出力速度Ｎｏを時間的に微分して演算する。また、加速度ａが負の値をもつときは、車両が減速していることを表わす。加速度閾値ａＳは空荷時の車両重量と、エンジンの出力する最大トルクと、現在の速度段の減速比と、現在の速度段より低速の速度段の減速比とに基づいて演算される値であり、それぞれの速度段に応じた加速度閾値ａＳが予め演算され、コントローラ４０に記憶されている。
ここで、コントローラ４０に予め記憶されている加速度閾値ａＳの演算方法を説明する。エンジン出力軸からタイヤまでの総減速比を、現在の速度段ではρ０、現在の速度段より一段低速の速度段ではρ１とそれぞれ仮定すると、勾配値θの走行路を登坂しているときの車両の運動方程式は式（１）と式（２）で示せる。
Ｍｋ×ａ０＝Ｔ×ρ０／ｒ−Ｍｋ×ｇ×ｓｉｎθ…………（１）
Ｍｋ×ａ１＝Ｔ×ρ１／ｒ−Ｍｋ×ｇ×ｓｉｎθ…………（２）
ここで、
Ｍｋ：空車時の車両重量を重力加速度ｇで除した値
ａ０：現在の速度段のときの車両加速度
ａ１：現在の速度段より一段低速の速度段のときの車両加速度
Ｔ：エンジン出力最大トルク
ｒ：車両のタイヤ半径
ｇ：重力加速度
今、一段低速の速度段のとき、加速度が正の値をもつ走行可能状態と仮定すると、式（２）が正であるので式（３）が成立する。
Ｍｋ×ｇ×ｓｉｎθ≦Ｔ×ρ１／ｒ…………（３）
式（３）と式（１）とにより式（４）が導出される。
ａ０≧Ｔ×（ρ０−ρ１）／（Ｍｋ×ｒ）≡ａＸ…………（４）
式（４）の中の数式「Ｔ×（ρ０−ρ１）／（Ｍｋ×ｒ）」で演算される値が一段低速の速度段にシフトダウンするか、又は二段低速の速度段にシフトダウンするかを判断する閾値となる。この閾値を一段変速閾値ａＸと呼び、現在の車両加速度ａ０が一段変速閾値ａＸ以上のときには、現在の速度段より一段低速の速度段に変速する。また、現在の車両加速度ａ０が一段変速閾値ａＸよりも小さいときには、現在の速度段より二段低速の速度段に変速する。一段低速の速度段の減速比ρ１は現在の速度段の減速比ρ０より大きい値をもつので一段変速閾値ａＸは負の値をもつ閾値である。車両加速度が負の値でその絶対値が大きい程、車両の減速具合は急激であることを表わす。なお、変速後速度段が２段低速の速度段か１段低速の速度段かの判断のための一段変速閾値ａＸは空車時の車両重量に基づいて演算している。この空車時の車両重量に基づいて演算された一段変速閾値ａＸにより、一段低速の速度段では牽引力が不足と判断されれば、積載時の車両重量のときは、必ず一段低速の速度段では牽引力が不足であることが判断できるので、空車時の車両重量を利用した式（４）による閾値の演算方法はあらゆる積載状況に対応できる簡便で確実な方法である。
車両加速度ａが加速度閾値ａＳ以上のときは、通常変速と決定し、Ｓ８で変速開始する。車両加速度ａが加速度閾値ａＳよりも小さいときは、段飛び変速と決定し、出力速度Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄより小さいか否かを判断する（Ｓ５）。ここで、段飛び変速開始速度閾値Ｎｄは変速時のエンジンのオーバランを防止するための閾値であり、通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さい値が予めコントローラ４０に記憶されている。
【００１７】
Ｓ４にて、車両加速度ａが加速度閾値ａＳよりも小さいと判断されて段飛び変速と決定されても、出力速度Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄ以上のときは、現在の速度段を保持したままＳ４に戻り、車両加速度ａが加速度閾値ａＳよりも小さいか否かの判断を続行し、出力速度Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄよりも小さくなってからＳ８で変速開始する。変速を開始する時刻を図３に示すように、時間ｔのゼロと設定する。まず、変速前に係合している変速前クラッチのクラッチ油圧Ｐｎをゼロ値にする（Ｓ９）。次に、数式「Ｎｒ＝Ｎｉ−ρ×Ｎｏ」で表わす入力軸換算相対速度Ｎｒが正か否かを判断する（Ｓ１０）。ここで、ρは変速後速度段の減速比とし、コントローラ４０にデータとして記憶されている。入力軸換算相対速度Ｎｒがゼロ値より小さいときは、入力軸換算相対速度Ｎｒが正になるまでＳ１０で待機する。入力軸換算相対速度Ｎｒが図３に示す相対速度零時刻Ｔｓで負から正になったとき、変速後の新しい速度段に対応する変速後クラッチのクラッチ油圧Ｐａを所定の最大油圧Ｐｍに向かって漸増させる（Ｓ１１）。
【００１８】
本実施形態によれば、出力回転が所定の通常変速開始速度閾値より小さいときで、出力回転を時間的に微分して演算した加速度が所定の加速度以上のときは、通常変速と決定し、現在の速度段から１段低速の速度段へシフトダウンする。また、演算した加速度が所定の加速度より小さいときでも、出力回転が所定の段飛び変速開始速度閾値以上のときは現在の速度段を保持する。演算した加速度が所定の加速度より小さく、かつ出力回転が所定の段飛び変速開始速度閾値よりも小さいときに段飛び変速と決定し、現在の速度段から２段以上低速の速度段へ段飛びでシフトダウンする。これにより、車速が急速に低下しているときでも、従来のようにオペレータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなく、段飛びで低速の速度段へ変速して変速回数を減少できるので、操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。
また、通常変速又は段飛び変速に拘らず、変速開始時に変速前クラッチの油圧をゼロ値に設定して、全てのクラッチの油圧がゼロ値になった状態で車速が低下する。車速の低下に伴って入力軸換算相対速度Ｎｒが負から大きくなってゼロ値を横切ったとき、即ちクラッチの相対速度がゼロ値になったときから変速後クラッチの油圧を立ち上げる。これにより、クラッチの係合ショックを低減でき、優れた乗り心地を得ることができる。
【００１９】
なお、本実施形態では、車両の加速度をトランスミッション出力軸回転速度を時間的に微分して求めていたが、車両の進行方向の加速度を検出する加速度検出器により検出される加速度を利用しても差し支えない。
また、変速後クラッチの油圧立ち上げ時期を入力軸換算相対速度Ｎｒがゼロ値より大きいか否かで判断しているが、入力軸換算相対速度Ｎｒの絶対値がゼロ値に近い所定の回転速度閾値より大きいか否かで判断しても差し支えない。
【００２０】
図４に第２実施形態のハード構成ブロック図を示す。第１実施形態で説明した図１に示すハード構成ブロック図と同一構成要素には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
検出器として、作業車両を懸架する液圧、空気圧、又は液圧と空気圧の組み合わせによる懸架装置の流体圧を計測して車両重量Ｗを検出する車両重量検出器２４が懸架装置の所定の位置に設けてあり、その重量検出信号Ｗはトランスミッションコントローラ４０に入力されている。
コントローラとして、トランスミッションコントローラの他に、エンジンコントローラを有する。エンジンコントローラ６０には、アクセルペダル操作量Ａｃに基づいてエンジン出力トルクＴｏを演算するエンジン出力トルク演算部６１を設け、エンジン出力トルク演算部６１は演算したエンジン出力トルクＴｏをトランスミッションコントローラ４０に出力している。また、エンジンコントローラ６０はアクセルペダル操作量Ａｃに基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算部６２を有し、演算した燃料噴射量指令Ｆｉを燃料噴射装置１９に出力している。
【００２１】
図５に、本実施形態のトランスミッションコントローラ４０の制御フローチャートを示す。なお、図５における説明では各処理ステップ番号にＳを付して表す。
まず、Ｓ２０で、アクセルぺダル操作量に基づきアクセルペダルが踏まれているか否かを判断する。踏まれていないときは、Ｓ３５でシフトアップ又はシフトダウンするか否かを判断して実行し、Ｓ２０に戻る。Ｓ３５にて実行されるシフトダウン又はシフトアップは一段ずつ変速する通常変速方法による変速である。２０でアクセルペダルが踏まれていると判断されるときは、次に、出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいか否かを判断する（Ｓ２１）。出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔ以上のときは、Ｓ３４でのシフトアップをするか否かの判断と実行を経てＳ２１に戻り、出力速度Ｎｏが通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいか否かの判断を続行する。なお、Ｓ３４にて実行されるシフトアップは一段ずつ変速する通常変速方法による変速である。通常変速開始速度閾値Ｎｔよりも小さいときは、現在の速度段がＦ３速以上（Ｆ３速を含めた高速速度段）か否かを判断する（Ｓ２２）。Ｆ２も含めた低速速度段のときは、変速方法として、通常変速と決定し、Ｓ２９で変速開始する。Ｆ３以上のときは、一定車速で走行するために必要な推進力の必要牽引力Ｆｎを演算する（Ｓ２３）。必要牽引力Ｆｎの演算手順を次に説明する。
θの勾配値をもつ走行路を登坂しているときの作業車両の運動方程式は式（５）で示せる。
Ｆ−Ｗ×ｓｉｎθ＝ｍ×ａ…………（５）
ここで、
Ｆ：車両の推進力
Ｗ：車両重量
ｍ：Ｗを重力加速度ｇで除した値
ａ：車両進行方向加速度
推進力Ｆから加速力（ｍ×ａ）を差し引いた値の必要牽引力Ｆｎは式（６）で表わせる。
Ｆｎ＝Ｆ−（ｍ×ａ）＝Ｗ×ｓｉｎθ…………（６）
ここで、
Ｆ：エンジン出力トルクＴｏに基づいて演算した車両の推進力
Ｗ：車両重量検出器２４で検出した車両重量
ｍ：車両質量を表し、車両重量Ｗを重力加速度ｇで除した値
ａ：出力回転Ｎｏに基づいて演算した車両進行方向加速度
のようにすでに検出されている値により必要牽引力Ｆｎを演算できる。
【００２２】
ここで、図６に車速Ｖと必要牽引力Ｆｎの関係を示す。このＶ−Ｆｎ曲線はエンジンの出力トルク性能曲線と速度段毎の減速比とから予め演算されてコントローラ４０に記憶されている。必要牽引力Ｆｎが、例えばＦｎＳのときはＦ５で走行可能であり、ＦｎＬのときはＦ３で走行可能である。
演算した必要牽引力Ｆｎが例えばＦｎＬであれば、走行可能速度段はＦ３と決定される（Ｓ２４）。次にＳ２５で段飛び変速か否かが判断され、現在の速度段がＦ５であれば、Ｓ２５にて段飛び変速と判断され、Ｓ２６にて、出力回転Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄより小さいか否かを判断し、小さいときは、段飛び変速と決定し、Ｓ２９で変速開始する。出力回転Ｎｏが段飛び変速開始速度閾値Ｎｄ以上のときは、現在の速度段を保持してＳ２３に戻り必要牽引力Ｆｎの演算を続ける。Ｓ２５で隣合った速度段への変速と判断されると、１段ずつ変速する通常変速と決定し、Ｓ２９で変速開始する。Ｓ２９で変速開始した後の制御フローのＳ３０，Ｓ３１，Ｓ３２は第１実施形態の図２で説明した制御フローのＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１と同一であるので説明を省略する。
【００２３】
本実施形態によれば、車両重量検出器で検出した車両重量Ｗと、エンジン出力トルク演算部で演算したエンジン出力トルクＴｏと、コントローラで演算した車両進行方向加速度ａとに基づいて一定車速走行に必要とする必要牽引力Ｆｎを演算する。演算した必要牽引力Ｆｎと車速−牽引力曲線とにより走行可能速度段を決定して、決定した速度段が現在の速度段と隣合っていないとき途中の変速段を経ず段飛びで変速する。これにより、変速回数が減少するので第１実施形態と同様にオペレータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなくなり、操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。また、車両推進力及び車両加速度のように時間的に変化する状態量と、積み荷状態を判断できる車両重量とが次の速度段の決定にきめ細かく反映されるのでオペレータの操作感覚に合った変速制御装置を得ることができる。
【００２４】
図７に第３実施形態のハード構成ブロック図を示す。第２実施形態で説明した図４に示すハード構成ブロック図と同一構成要素には同一符号を付して説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
検出器として、図４の車両重量検出器２４を取り外し、車両の進行方向の加速度を検出する加速度検出器２５を車両の所定位置に装着し、検出した加速度αはコントローラ４０に入力されている。
【００２５】
本実施形態のトランスミッションコントローラ４０の制御フローチャートは第２実施形態の図５に示す制御フローチャートと同一であるので図示を省略する。第２実施形態と異なる必要牽引力Ｆｎの演算方法のみを説明する。
式（５）より
Ｆ＝（ｍ×ａ）＋（Ｗ×ｓｉｎθ）
＝ｍ×（ａ＋ｇ×ｓｉｎθ）
＝ｍ×α…………………………………………（７）
式（７）から導出できる車両質量ｍを式（６）に代入すると式（８）で必要牽引力Ｆｎが演算できる。
Ｆｎ＝Ｆ×（１−ａ／α）…………………………………………（８）
ここで、
Ｆ：エンジン出力トルクＴｏに基づいて演算した車両の推進力
ａ：出力回転Ｎｏに基づいて演算した車両進行方向加速度
α：加速度検出器２５により検出される加速度で、車両進行方向の車両加速度と重量加速度とが加算された加速度が検出される。即ち、車両が傾斜地にあるときは、傾斜勾配θによる重量加速度ｇの車両進行方向の分力（ｇ×ｓｉｎθ）と車両進行方向加速度とを加えた値が検出される。
以上により演算できる必要牽引力Ｆｎに基づいて図５のＳ２４で走行可能速度段を決定する。後の制御フローは第２実施形態で説明した制御フローと同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００２６】
本実施形態によれば、車両進行方向の加速度を検出する加速度検出器により検出した加速度αと、エンジン出力トルク演算部で演算したエンジン出力トルクＴｏと、コントローラで演算した車両進行方向加速度ａとに基づいて一定車速走行に必要とする必要牽引力Ｆｎを演算する。演算した必要牽引力Ｆｎと車速−牽引力曲線とにより変速開始と判断した時の走行可能速度段を決定して、決定した速度段に途中の変速段を経ず段飛びで変速する。これにより、第１実施形態と同様にオペレータが手動でシフトレバーを段飛びで変速する必要がなくなり、かつ変速回数が減少するので操作性の優れた変速制御装置を得ることができる。
また、車両推進力及び車両加速度のように時間的に変化する状態量と、積み荷状態を判断できる車両重量とが次の速度段の決定にきめ細かく反映されるのでオペレータの操作感覚に合った変速制御装置を得ることができる。
【００２７】
以上、本発明によると、１段ずつ変速する通常変速の他に、変速後速度段に途中の変速段を経ず変速する段飛び変速を備え、変速後速度段が現在の速度段と隣合っていないときには、変速後速度段に段飛びで変速する。これにより、変速回数を低減でき、優れた乗り心地を得ることができる。トランスミッション出力軸回転速度を時間的に微分して求めた車両の加速度が所定の加速度閾値より小さいときに段飛び変速と決定して変速する。また、必要牽引力に基づいて走行可能速度段を決定し、現在の速度段と走行可能速度段の間に１段以上の速度段があるときには段飛び変速と決定して変速する。これらにより、平地から勾配の大きい登坂路に進入して車速の低下が急激な場合には、変速後速度段に途中の速度段を経ず変速するので、変速回数を減少できると共に、従来のようにオペレータが手動で段飛び変速ダウンする必要がなくなり、操作性のよい産業車両の変速制御装置を得ることができる。また、トランスミッション入力軸回転速度からトランスミッション出力軸回転速度の変速後速度段における入力軸換算回転速度を差し引いた入力軸換算相対速度が負から正になったときに変速後速度段に対応する変速後クラッチの油圧を立ち上げる指令を電磁比例制御弁に出力して変速する。これにより、クラッチをショックなく係合できるので、オペレータが不快と感じることがなく、優れた乗り心地を得ることができる。さらに、減少した変速回数と小さい変速ショックにより車両へのショックが少なくなるため、作業車両の荷台からの荷こぼれを低減でき、かつパワートレインの耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のハード構成ブロック図である。
【図２】第１実施形態の制御部のフローチャートである。
【図３】変速前クラッチの油圧、変速後クラッチの油圧、及び入力軸換算相対速度の関係の説明図である。
【図４】第２実施形態のハード構成ブロック図である。
【図５】第２実施形態の制御部のフローチャートである。
【図６】車速と牽引力の関係の説明図である。
【図７】第３実施形態のハード構成ブロック図である。
【符号の説明】
１１…エンジン、１２…トランスミッション、１３…トルクコンバータ、１６…電磁比例制御弁、１７…トランスミッション入力軸回転速度検出器、１８…トランスミッション出力軸回転速度検出器、１９…燃料噴射装置、２０…アクセルペダル、２１…アクセルペダル操作量検出器、２２…後輪、２３…エンジン出力軸、４０…トランスミッションコントローラ、６０…エンジンコントローラ、６１…エンジン出力トルク演算部、６２…燃料噴射量演算部、Ｎｉ…トランスミッション入力軸回転速度、Ｎｏ…トランスミッション出力軸回転速度、Ｓｐ…電磁弁信号、Ａｃ…アクセルペダル操作量、ρ…変速後変速段減速比、Ｔｏ…エンジン出力トルク。

Claims

複数の油圧クラッチの係合と離脱、及び複数ギアの組み合わせにより速度段に応じて変速するトランスミッションと、オペレータのアクセルペダル操作量を検出するアクセルペダル操作量検出器と、トランスミッションの出力軸回転速度を検出するトランスミッション出力軸回転速度検出器と、トランスミッションの速度段に応じて各油圧クラッチに所定の油圧を供給する電磁比例制御弁と、アクセルペダル操作量とトランスミッション出力軸回転速度とに基づいて設定されている変速線図に基づいて変速後速度段を決定し、決定した変速後速度段に対応するクラッチ油圧の指令信号を電磁比例制御弁に出力して変速するトランスミッションコントローラとを備えた作業車両の変速制御装置において、
トランスミッションの入力軸回転速度を検出するトランスミッション入力軸回転速度検出器を付設し、
トランスミッションコントローラは、
アクセルペダルが踏まれている状態で低速の速度段へ変速するときは、変速前速度段に対応する変速前クラッチの油圧をゼロ値にする指令を変速開始時に電磁比例制御弁に出力し、トランスミッション入力軸回転速度からトランスミッション出力軸回転速度の変速後速度段における入力軸換算回転速度を差し引いた入力軸換算相対速度が正か否かを判断して、前記入力軸換算相対速度が正になるまで待機して、前記入力軸換算相対速度が負から正になったときに、変速後速度段に対応する変速後クラッチの油圧を立ち上げる指令を電磁比例制御弁に出力して変速する
ことを特徴とする作業車両の変速制御装置。
請求項１記載の作業車両の変速制御装置において、
トランスミッションコントローラは、現在の速度段から途中の速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速を可能にし、トランスミッション出力軸回転速度に基づいて演算した車両加速度が所定の加速度閾値よりも小さいときに段飛び変速し、加速度閾値以上のときには１段ずつ変速する
ことを特徴とする作業車両の変速制御装置。
請求項１記載の作業車両の変速制御装置において、
車両の重量を検出する車両重量検出器又は車両の進行方向の加速度を検出する加速度検出器を付設し、
アクセルペダル操作量に基づいてエンジン出力トルクを演算し、演算したエンジン出力トルクをトランスミッションコントローラに出力するエンジンコントローラを備え、
トランスミッションコントローラは、現在の速度段から途中の速度段を経ず変速後速度段へ変速する段飛び変速を可能にし、入力したエンジン出力トルクと、トランスミッション出力軸回転速度に基づいて演算した車両加速度と、車両重量検出器で検出した車両重量又は加速度検出器で検出した車両加速度とにより必要牽引力を演算し、演算された必要牽引力と、予めトランスミッションコントローラに記憶された車速−牽引力曲線とに基づいて変速後速度段を決定し、決定した変速後速度段が現在の速度段と隣合っていないときは段飛び変速し、隣合っているときは１段ずつ変速する
ことを特徴とする作業車両の変速制御装置。