JP5346483B2

JP5346483B2 - 作業車両

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Publication number: JP5346483B2
Application number: JP2008105038A
Authority: JP
Inventors: 圭司松本; 淳寺島
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-04-14
Also published as: US8418797B2; WO2009128172A1; JP2009257391A; EP2278193A4; EP2278193A1; US20110048829A1

Description

本発明は、作業車両のスリップを未然に防止するための技術に関する。

従来、車軸の回転数を回転センサにより検出し、当該検出に基づいてスリップが発生しているか否かを判断し、スリップが発生した場合にはスリップを抑制するための制御を行う作業車両の技術は公知となっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２１８９７４号公報

しかし、前記作業車両において、スリップが発生しているか否かを瞬時に、かつ正確に判断するためには、高分解能を有する回転センサが必要であった。当該回転センサは一般的に高額であり、部品コストが増加してしまう点で不利であった。

また、発生したスリップを抑制する方法として、前記作業車両が有する油圧式無段変速装置（以下、単に「ＨＳＴ」と記す）に圧力調整弁を備え、前記ＨＳＴの閉回路油路内の圧力を下げる方法がある。このように構成することにより、前記作業車両の車軸の回転数、ひいては駆動輪の回転数を減少させ、グリップ力を増加させることにより、スリップを抑制することができる。

しかし、前記作業車両においては、前記ＨＳＴの閉回路油路内の圧力を逃がしてしまうことにより、前記ＨＳＴにおいて大きなエネルギ損失が発生する点や、前記エネルギ損失に伴って油温が上昇する点で不利であった。

すなわち、一旦発生したスリップを抑制するための制御を行う構成とした作業車両は、部品コストの増加やエネルギ損失の発生等を伴う点で不利であった。

本発明は上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、スリップの発生を未然に防止することができる作業車両の提供を目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１においては、回転動力を発生するエンジンと、油圧ポンプ及び油圧モータを有し、前記エンジンが発生する回転動力を変速して駆動輪へ伝達する油圧式無段変速装置と、前記油圧ポンプの可動斜板の傾斜角度を変更することにより前記油圧式無段変速装置の変速比を調節するアクチュエータと、前記油圧式無段変速装置により変速された後の出力軸の回転数を設定する速度設定手段と、前記速度設定手段により設定される回転数に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御装置とを具備する作業車両であって、前記制御装置は、前記油圧式無段変速装置により変速された後の出力軸の回転数が、前記速度設定手段により設定された回転数となるように前記アクチュエータの動作を制御する可動斜板角制御手段と、前記可動斜板角制御手段によって制御される前記アクチュエータが、所定の変化率で動作するように制御する変化率制限手段とを具備し、前記所定の変化率を設定する変化率設定手段を具備し、前記制御装置は、前記変化率設定手段による設定に基づいて前記所定の変化率を調節し、車体の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段を具備し、前記制御装置は、前記傾斜角度検出手段により検出される車体の傾斜角度に基づいて前記所定の変化率を調節し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、回転動力を発生するエンジンと、油圧ポンプ及び油圧モータを有し、前記エンジンが発生する回転動力を変速して駆動輪へ伝達する油圧式無段変速装置と、前記油圧ポンプの可動斜板の傾斜角度を変更することにより前記油圧式無段変速装置の変速比を調節するアクチュエータと、前記油圧式無段変速装置により変速された後の出力軸の回転数を設定する速度設定手段と、前記速度設定手段により設定される回転数に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御装置とを具備する作業車両であって、前記制御装置は、前記油圧式無段変速装置により変速された後の出力軸の回転数が、前記速度設定手段により設定された回転数となるように前記アクチュエータの動作を制御する可動斜板角制御手段と、前記可動斜板角制御手段によって制御される前記アクチュエータが、所定の変化率で動作するように制御する変化率制限手段とを具備するので、作業車両の加速度を制限し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することができる。

また、前記作業車両の発進時や停止時等の急激な速度変化（ショック）の発生を防止し、乗り心地の向上を図ることができる。

また、アクチュエータの動作の変化率を制御することにより、設定回転数に対する前記アクチュエータの動作の追従性が悪い制御システムにおいても、正確に駆動輪の回転数の変化率を制御することができる。

また、前記所定の変化率を設定する変化率設定手段を具備し、前記制御装置は、前記変化率設定手段による設定に基づいて前記所定の変化率を調節するので、路面の状態等に合わせて、アクチュエータの動作の変化率を所望の値に調節することができる。

また、作業車両の乗り心地を、オペレータにとって最適な乗り心地に調節することができる。

また、車体の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段を具備し、前記制御装置は、前記傾斜角度検出手段により検出される車体の傾斜角度に基づいて前記所定の変化率を調節するので、坂道等を走行する場合に、アクチュエータの変化率を坂道の傾斜角度に基づいた変化率に調節することができる。これによって、傾斜角度に合わせて最適な制御を行うことができる。

次に、図１及び図２を用いて、作業車両の第一の構成形態である作業車両１００について説明する。図１に示すように、作業車両１００は、主としてエンジン１０、油圧式無段変速装置（以下、単に「ＨＳＴ」と記す）２０、差動装置３０、駆動輪４０、変速レバー５０、制御装置６０等を具備する。

エンジン１０は、作業車両１００が駆動するための回転動力を発生するものである。エンジン１０は、主としてフライホイール１１、回転数センサ１２、エンジン制御装置１３等を具備する。

フライホイール１１は、慣性力を蓄えることによりエンジン１０を滑らかに回転させるものである。フライホイール１１は、エンジン１０が有するクランク軸１４の一端に連動連結される。エンジン１０の回転動力は、クランク軸１４を介してフライホイール１１に伝達される。フライホイール１１は、クランク軸１４により伝達される回転動力により回転する。

回転数センサ１２は、フライホイール１１の回転数を検出するものである。回転数センサ１２は、磁気ピックアップ式のセンサや、ロータリーエンコーダ等により構成される。

エンジン制御装置１３は、エンジン１０の回転数の制御を行うものである。エンジン制御装置１３は、回転数センサ１２に接続される。エンジン制御装置１３は、回転数センサ１２により検出されるフライホイール１１の回転数に基づいて、エンジン１０の回転数の制御を行う。

ＨＳＴ２０は、エンジン１０が発生する回転動力を変速するものである。ＨＳＴ２０は、主としてポンプ入力軸２１、可変容量型の油圧ポンプ２２、閉回路油路２３、固定容量型の油圧モータ２４、モータ出力軸２５等を具備する。但し、油圧モータ２４を可変容量型として、油圧モータ２４の可動斜板、または、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２４の両方の可動斜板を、後述するように制御する構成とすることも可能である。また、本構成形態では油圧式無段変速装置としているが、ベルト式無段変速装置やトロイダル式無段変速装置等で構成することも可能であり、操作手段で無段変速できるものであれば限定するものではない。

ポンプ入力軸２１は、フライホイール１１の回転動力を伝達するものである。ポンプ入力軸２１の一端は、フライホイール１１に連動連結される。

油圧ポンプ２２は、作動油を吐出するものである。油圧ポンプ２２には、ポンプ入力軸２１の他端が連動連結される。フライホイール１１の回転動力は、ポンプ入力軸２１を介して油圧ポンプ２２に伝達される。油圧ポンプ２２は、ポンプ入力軸２１により伝達される回転動力により回転し、作動油を吐出する。油圧ポンプ２２は、可動斜板２２ａを具備する。可動斜板２２ａの傾斜角度を調整することにより、作動油の吐出量及び吐出方向を変更することができる。

閉回路油路２３は、油圧ポンプ２２によって吐出された作動油を案内するものである。閉回路油路２３は、油圧ポンプ２２に連通接続される。

油圧モータ２４は、圧送される作動油により回動するものである。油圧モータ２４は、閉回路油路２３に連通接続される。閉回路油路２３によって案内される作動油により、油圧モータ２４は回転する。すなわち、油圧ポンプ２２の回転動力は、閉回路油路２３を経て圧送される作動油を介して油圧モータ２４に伝達される。

モータ出力軸２５は、油圧モータ２４の回転動力を伝達するものである。モータ出力軸２５の一端は、油圧モータ２４に連動連結される。

差動装置３０は、回転動力を分配するものである。差動装置３０には、モータ出力軸２５の他端が連動連結される。油圧モータ２４の回転動力は、モータ出力軸２５を介して差動装置３０に伝達される。当該伝達される回転動力は、差動装置３０により左右に分配される。差動装置３０の左右には、車軸３１・３１の一端がそれぞれ連動連結される。車軸３１・３１は、差動装置３０により分配された回転動力を伝達する。

駆動輪４０は、伝達される回転動力により駆動される車輪である。駆動輪４０には、車軸３１の他端が連動連結される。差動装置３０の回転動力は、車軸３１を介して駆動輪４０に伝達される。駆動輪４０は、車軸３１により伝達される回転動力により回転する。なお、本構成形態において差動装置３０は、伝達される回転動力を左右に分配するものとしたが、説明の便宜上、左右いずれか一側の駆動輪４０の図示及び説明は省略する。

変速レバー５０は、ＨＳＴ２０により変速された後の回転動力の回転数、すなわちモータ出力軸２５の回転数を設定するものである。以下、変速レバー５０によって設定されるモータ出力軸２５の回転数を、単に「設定回転数」と記す。オペレータにより変速レバー５０が回動操作されることにより、モータ出力軸２５の回転数が設定される。変速レバー５０は、作業車両１００の運転座席付近等の、オペレータが操作可能な位置に具備される。

制御装置６０は、ＨＳＴ２０の可動斜板２２ａの傾斜角度を制御するものである。制御装置６０は、主としてレバー回動角検出センサ７１、出力軸回転数センサ７２、アクチュエータ７３等に接続される。

レバー回動角検出センサ７１は、変速レバー５０の回動角、ひいては前記設定回転数を検出するものである。

出力軸回転数センサ７２は、モータ出力軸２５の実際の回転数（以下、単に「実回転数」と記す）を検出するものである。出力軸回転数センサ７２は、磁気ピックアップ式のセンサや、ロータリーエンコーダ等により構成される。なお、本構成形態において、出力軸回転数センサ７２は、モータ出力軸２５の回転数を検出する回転センサとしたが、可動斜板２２ａの傾斜角度を検出する角度センサ等で構成することも可能であり、実回転数と比例する物理量を検出できるものであれば限定するものではない。

アクチュエータ７３は、可動斜板２２ａの傾斜角度を変更するものである。アクチュエータ７３は、サーボモータ等により構成される。アクチュエータ７３は、可動斜板２２ａと連動連結される。アクチュエータ７３が動作することによって、可動斜板２２ａの傾斜角度が調節される。

制御装置６０は、レバー回動角検出センサ７１に接続され、レバー回動角検出センサ７１による前記設定回転数の検出信号を取得することが可能である。制御装置６０は、出力軸回転数センサ７２に接続され、出力軸回転数センサ７２による実回転数の検出信号を取得することが可能である。制御装置６０は、アクチュエータ７３に接続され、アクチュエータ７３の動作を制御することが可能である。

制御装置６０は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置６０には、アクチュエータ７３の動作を制御するための種々のプログラム及びデータが格納され、当該プログラム及びデータに基づいてアクチュエータ７３の動作を制御する。制御装置６０がアクチュエータ７３の動作を制御することにより、可動斜板２２ａの傾斜角度が調整される。可動斜板２２ａの傾斜角度が調整されることにより、油圧ポンプ２２による作動油の吐出量及び吐出方向が調整される。油圧ポンプ２２による作動油の吐出量及び吐出方向が調整されることにより、油圧モータ２４の回転数及び回転方向が調整される。油圧モータ２４の回転数及び回転方向が調整されることにより、モータ出力軸２５の回転数及び回転方向が調整される。

ここで、作業車両１００のスリップを防止するために必要な制御について説明する。摩擦係数をμ、作業車両１００の質量をｍ、重力加速度をｇとすると、作業車両１００のトラクション力Ｆｔは、以下の式１により表される。
Ｆｔ＝μ・ｍ・ｇ・・・（１）
作業車両１００の加速度をαとすると、作業車両１００を加速度αで加速するのに必要な加速力Ｆａは、以下の式２により表される。
Ｆａ＝ｍ・α ・・・（２）
加速力Ｆａがトラクション力Ｆｔを超える加速を行った場合、スリップが発生する。言い換えると、以下の式３に示すように、加速力Ｆａがトラクション力Ｆｔ以下である場合、スリップは発生しない。
ｍ・α≦μ・ｍ・ｇ・・・（３）
式３を書き換えると、以下の式４により表される。
α≦μ・ｇ・・・（４）
すなわち、加速度αがμ・ｇ以下である場合、スリップは発生しない。

また、可動斜板２２ａの傾斜角度は、モータ出力軸２５の回転数に比例する。すなわち、可動斜板２２ａの傾斜角度の変化率は、モータ出力軸２５の回転数の変化率、ひいては作業車両１００の加速度αに比例する。つまり、加速度αがμ・ｇ以下となるように、可動斜板２２ａの傾斜角度の変化率を制御することで、スリップの発生を防止することができる。

以下では、制御装置６０によるアクチュエータ７３の動作の制御態様について説明する。図１に示すように、制御装置６０は、アクチュエータ７３の動作を制御するための制御手段として、可動斜板角制御手段６１及び変化率制限手段６２を具備する。

可動斜板角制御手段６１は、入力されるレバー回動角検出センサ７１及び出力軸回転数センサ７２の検出信号に基づいて、モータ出力軸２５を前記設定回転数で回転させるために必要なアクチュエータ７３の動作量Ｘを算出し、アクチュエータ７３を当該動作量Ｘだけ動作させる制御信号Ｃ１を出力する。

変化率制限手段６２は、入力される制御信号Ｃ１に基づいて、アクチュエータ７３を動作量Ｘだけ所定の変化率βで動作させる制御信号Ｃ２を出力する。ここで、所定の変化率βは、加速度α≦μ・ｇとなる値に、すなわち、スリップの発生を防止することができる値に定められる。なお、本構成形態において、摩擦係数μの値は、実験や数値計算等に基づいて予め定められ、制御装置６０に記憶される。

アクチュエータ７３は、制御信号Ｃ２に従い、動作量Ｘまで所定の変化率βで動作する。これによって、モータ出力軸２５の回転数は、前記設定回転数に向かって所定の変化率βで変化し、ひいては駆動輪４０の回転数Ｖが変化率βで変化する。

以下では、図２を用いて、本構成形態の如く構成された作業車両１００が、停止状態からある一定速度で走行を開始する際の駆動輪４０の回転数Ｖの時間変化について説明する。図２に示すグラフの横軸は変速レバー５０の操作開始時からの経過時間Ｔ、縦軸は回転数Ｖを示す。なお、変速レバー５０は、経過時間Ｔが０の時点で、設定回転数が０の位置から所定の位置（図２においては、駆動輪４０の回転数ＶがＶｍとなる位置）まで瞬時に操作されたものとする。

変化率制限手段６２による制御がない場合における回転数Ｖの変化の一例を、一点鎖線Ａで示す。Ｔ＝０において変速レバー５０が操作されると、回転数ＶはＶｍまで急激に上昇する。これにより、加速力Ｆａがトラクション力Ｆｔを超え、スリップが発生する場合がある。

本構成形態の如く構成された場合における回転数Ｖの変化の一例を、実線Ｂで示す。Ｔ＝０において変速レバー５０が操作されると、回転数ＶはＶｍまで所定の変化率βで上昇する。これにより、加速力Ｆａをトラクション力Ｆｔ以下に抑制することが可能となり、ひいては、スリップの発生を防止することができる。

以上の如く、本構成形態の作業車両１００は、回転動力を発生するエンジン１０と、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２４を有し、エンジン１０が発生する回転動力を変速して駆動輪４０へ伝達するＨＳＴ２０と、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を変更することによりＨＳＴ２０の変速比を調節するアクチュエータ７３と、ＨＳＴ２０により変速された後のモータ出力軸２５の回転数を設定する変速レバー（速度設定手段）５０と、ＨＳＴ２０により変速された後のモータ出力軸２５の回転数が、変速レバー５０により設定された回転数（設定回転数）となるまで所定の変化率βで変化するようにアクチュエータ７３の動作を制御する制御装置６０と、を具備するものである。このように構成することにより、作業車両１００の加速度αを制限し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することができる。また、作業車両１００の発進時や停止時等の急激な速度変化（ショック）の発生を防止し、乗り心地の向上を図ることができる。また、可動斜板２２ａをアクチュエータ７３により調節する構成とすることにより、変速レバー５０の操作力を低減することができる。また、可動斜板２２ａの傾斜角度が電子制御されている作業車両に、容易に適用することができるため、部品コストの増加を防止することができる。

また、本構成形態の作業車両１００は、回転動力を発生するエンジン１０と、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２４を有し、エンジン１０が発生する回転動力を変速して駆動輪４０へ伝達するＨＳＴ２０と、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を変更することによりＨＳＴ２０の変速比を調節するアクチュエータ７３と、ＨＳＴ２０により変速された後のモータ出力軸２５の回転数を設定する変速レバー（速度設定手段）５０と、変速レバー５０により設定される回転数（設定回転数）に基づいてアクチュエータ７３の動作を制御する制御装置６０と、を具備する作業車両１００であって、制御装置６０は、ＨＳＴ２０により変速された後のモータ出力軸２５の回転数が、前記設定回転数となるようにアクチュエータ７３の動作を制御する可動斜板角制御手段６１と、可動斜板角制御手段６１によって制御されるアクチュエータ７３が、所定の変化率βで動作するように制御する変化率制限手段６２と、を具備するものである。このように構成することにより、作業車両１００の加速度αを制限し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することができる。また、作業車両１００の発進時や停止時等の急激な速度変化（ショック）の発生を防止し、乗り心地の向上を図ることができる。また、可動斜板２２ａをアクチュエータ７３により調節する構成とすることにより、変速レバー５０の操作力を低減することができる。また、可動斜板２２ａの傾斜角度が電子制御されている作業車両に、容易に適用することができるため、部品コストの増加を防止することができる。また、アクチュエータ７３の動作の変化率を制御することにより、設定回転数に対するアクチュエータ７３の動作の追従性が悪い制御システムにおいても、正確に駆動輪４０の回転数Ｖの変化率を制御することができる。

以下では、図３を用いて、本発明に係る作業車両の第一の実施形態である作業車両２００について説明する。なお、第一の構成形態における作業車両１００（図１参照）と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

作業車両２００が作業車両１００と異なる点は、制御装置６０に代えて、制御装置２６０、設定器７４、傾斜センサ７５を具備する点である。制御装置２６０は、設定器７４、傾斜センサ７５等に接続される。

設定器７４は、摩擦係数μの値を設定することによって、所定の変化率βを設定するものである。設定器７４は、ポテンショメータを用いたダイヤル設定器や、回動操作されることにより調節可能なダイヤル式のスイッチ等で構成される。本発明において、設定器７４は、摩擦係数μの値を設定することができる構成であれば、限定するものではない。設定器７４は、作業車両２００の運転座席付近等の、オペレータが操作可能な位置に具備される。

傾斜センサ７５は、作業車両２００の車体の傾斜角度θを検出するものである。傾斜センサ７５は、作業車両２００に具備される。

ここで、作業車両２００の傾斜角度θを考慮した場合の、作業車両２００のスリップを防止するために必要な制御について説明する。作業車両２００の傾斜角度θを考慮すると、式１は、以下の式５のように書き換えられる。
Ｆｔ＝μ・ｍ・ｇ・ｃｏｓθ ・・・（５）
式５に従って、式３及び式４は、以下の式６及び式７のように書き換えられる。
ｍ・α≦μ・ｍ・ｇ・ｃｏｓθ ・・・（６）
α≦μ・ｇ・ｃｏｓθ ・・・（７）
すなわち、加速度αがμ・ｇ・ｃｏｓθ以下である場合、スリップは発生しない。つまり、加速度αがμ・ｇ・ｃｏｓθ以下となるように、可動斜板２２ａの傾斜角度の変化率を制御することで、スリップの発生を防止することができる。

制御装置２６０は、設定器７４に接続され、設定器７４により設定される摩擦係数μの検出信号を取得することが可能である。制御装置２６０は、傾斜センサ７５に接続され、傾斜センサ７５による作業車両２００の傾斜角度θの検出信号を取得することが可能である。

以下では、制御装置２６０によるアクチュエータ７３の動作の制御態様について説明する。図３に示すように、制御装置２６０は、アクチュエータ７３の動作を制御するための制御手段として、可動斜板角制御手段２６１及び変化率制限手段２６２を具備する。可動斜板角制御手段２６１は、入力されるレバー回動角検出センサ７１及び出力軸回転数センサ７２の検出信号に基づいて、モータ出力軸２５を前記設定回転数で回転させるために必要なアクチュエータ７３の動作量Ｘを算出し、アクチュエータ７３を当該動作量Ｘだけ動作させる制御信号Ｃ３を出力する。

変化率制限手段２６２は、入力される制御信号Ｃ３に基づいて、アクチュエータ７３を動作量Ｘだけ所定の変化率βで動作させる制御信号Ｃ４を出力する。ここで、所定の変化率βは、変化率制限手段２６２によって、加速度αがμ・ｇ・ｃｏｓθ以下となる値に定められる。摩擦係数μの値は、設定器７４の検出信号に基づいて設定される。傾斜角度θの値は、傾斜センサ７５の検出信号に基づいて設定される。すなわち、オペレータは、設定器７４を用いてμの値を設定することにより、路面の状態等に合わせて、所定の変化率βを所望の値に調節することが可能となる。

アクチュエータ７３は、制御信号Ｃ４に従い、動作量Ｘだけ所定の変化率βで動作する。これによって、モータ出力軸２５の回転数は、前記設定回転数に向かって所定の変化率βで変化し、ひいては駆動輪４０の回転数Ｖが変化率βで変化する。

以上の如く、本実施形態の作業車両２００は、所定の変化率βを設定する設定器（変化率設定手段）７４を具備し、制御装置２６０は、設定器７４による設定に基づいて所定の変化率βを調節するものである。このように構成することにより、路面の状態等に合わせて、アクチュエータ７３の動作の変化率を所望の値に調節することができる。これによって、作業車両２００の乗り心地を、オペレータにとって最適な乗り心地に調節することができる。

また、本実施形態の作業車両２００は、車体の傾斜角度を検出する傾斜センサ（傾斜角度検出手段）７５を具備し、制御装置２６０は、傾斜センサ７５により検出される車体の傾斜角度に基づいて所定の変化率βを調節するものである。このように構成することにより、坂道等を走行する場合に、アクチュエータ７３の変化率を坂道の傾斜角度に基づいた変化率に調節することができる。これによって、傾斜角度に合わせて最適な制御を行うことができる。

以下では、図４を用いて、作業車両の第二の構成形態である作業車両３００について説明する。なお、第一の実施形態における作業車両２００（図３参照）と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

作業車両３００が作業車両２００と異なる点は、制御装置２６０に代えて、制御装置３６０を具備する点である。

本構成形態の制御装置３６０によるアクチュエータ７３の動作の制御態様について説明する。図４に示すように、制御装置３６０は、アクチュエータ７３の動作を制御するための制御手段として、可動斜板角制御手段３６１及び変化率制限手段３６２を具備する。変化率制限手段３６２は、目標回転数の値を、前記設定回転数の値となるまで所定の変化率βで変化させるとともに、当該目標回転数の値を制御信号Ｃ５によって出力する。ここで、所定の変化率βは、変化率制限手段３６２によって、加速度αがμ・ｇ・ｃｏｓθ以下となる値に定められる。摩擦係数μの値は、設定器７４の検出信号に基づいて設定される。傾斜角度θの値は、傾斜センサ７５の検出信号に基づいて設定される。

可動斜板角制御手段３６１は、制御信号Ｃ５によって入力される前記目標回転数、及び出力軸回転数センサ７２の検出信号に基づいて、モータ出力軸２５を当該目標回転数で回転させるために必要なアクチュエータ７３の動作量Ｘを算出し、アクチュエータ７３を当該動作量Ｘだけ動作させる制御信号Ｃ６を出力する。可動斜板角制御手段３６１に入力される前記目標回転数の値は、前記設定回転数まで所定の変化率βで変化するため、これに伴い、制御信号Ｃ６によって出力するアクチュエータ７３の動作量Ｘも、前記設定回転数に対応する動作量まで所定の変化率βで変化する。

アクチュエータ７３は、制御信号Ｃ６に従い、動作量Ｘだけ動作する。アクチュエータ７３に入力される動作量Ｘの値は、前記設定回転数に対応する動作量まで所定の変化率βで変化するため、これに伴い、アクチュエータ７３も所定の変化率βで動作する。

本構成形態の如く構成することによって、モータ出力軸２５の回転数は、前記設定回転数に向かって所定の変化率βで変化し、ひいては駆動輪４０の回転数Ｖが変化率βで変化する。

以上の如く、本構成形態の作業車両３００は、回転動力を発生するエンジン１０と、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２４を有し、エンジン１０が発生する回転動力を変速して駆動輪４０へ伝達するＨＳＴ２０と、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を変更することによりＨＳＴ２０の変速比を調節するアクチュエータ７３と、ＨＳＴ２０により変速された後のモータ出力軸２５の回転数を設定する変速レバー（速度設定手段）５０と、変速レバー５０により設定される回転数（設定回転数）に基づいてアクチュエータ７３の動作を制御する制御装置３６０と、を具備する作業車両１００であって、制御装置３６０は、目標回転数を、変速レバー５０により設定された回転数となるまで所定の変化率βで変化させる変化率制限手段３６２と、ＨＳＴ２０により変速された後のモータ出力軸２５の回転数が、前記目標回転数となるようにアクチュエータ７３の動作を制御する可動斜板角制御手段３６１と、を具備するものである。このように構成することにより、作業車両３００の加速度αを制限し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することができる。また、作業車両３００の発進時や停止時等の急激な速度変化（ショック）の発生を防止し、乗り心地の向上を図ることができる。また、可動斜板２２ａをアクチュエータ７３により調節する構成とすることにより、変速レバー５０の操作力を低減することができる。

以下では、図５を用いて、作業車両の第三の構成形態である作業車両４００について説明する。なお、第一の構成形態における作業車両１００（図１参照）と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

作業車両４００は、モータ４８０が発生する回転動力により駆動するものである。作業車両４００が作業車両１００と異なる点は、エンジン１０、ＨＳＴ２０、アクチュエータ７３、及び制御装置６０に代えて、モータ４８０、制御装置４６０を具備する点である。

モータ４８０は、駆動輪４０を回転させる回転動力を発生するものである。モータ４８０には、モータ出力軸２５の一端が連動連結される。

制御装置４６０は、モータ４８０の回転数を制御するものである。制御装置４６０は、主としてレバー回動角検出センサ７１、出力軸回転数センサ７２、モータ４８０等に接続される。

以下では、制御装置４６０によるモータ４８０の回転数の制御態様について説明する。制御装置４６０は、モータ４８０の回転数を制御するための制御手段として、回転数制御手段４６３及び変化率制限手段４６２を具備する。

回転数制御手段４６３は、入力されるレバー回動角検出センサ７１及び出力軸回転数センサ７２の検出信号に基づいて、モータ４８０を前記設定回転数で回転させる制御信号Ｃ７を出力する。

変化率制限手段４６２は、入力される制御信号Ｃ７に基づいて、モータ４８０の回転数を前記設定回転数まで所定の変化率βで変化させる制御信号Ｃ８を出力する。ここで、所定の変化率βは、変化率制限手段４６２によって、加速度αがμ・ｇ以下となる値に、すなわち、スリップの発生を防止することができる値に定められる。なお、本構成形態において、摩擦係数μの値は、実験や数値計算等に基づいて定められ、制御装置４６０に記憶される。

モータ４８０は、制御信号Ｃ８に従い、回転数を前記設定回転数まで所定の変化率βで変化させる。これによって、モータ出力軸２５の回転数は、前記設定回転数に向かって所定の変化率βで変化し、ひいては駆動輪４０の回転数Ｖが所定の変化率βで変化する。

以上の如く、本構成形態の作業車両４００は、駆動輪４０を回転させる回転動力を発生するモータ４８０と、モータ４８０の回転数を設定する変速レバー（速度設定手段）５０と、モータ４８０の回転数が、変速レバー５０により設定された回転数となるまで所定の変化率βで変化するようにモータ４８０の回転数を制御する制御装置４６０と、を具備するものである。このように構成することにより、作業車両４００の加速度αを制限し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することができる。また、作業車両４００の発進時や停止時等の急激な速度変化（ショック）の発生を防止し、乗り心地の向上を図ることができる。また、モータ４８０により駆動する構成としたことによって、変速レバー５０の操作力を低減することができる。また、モータ４８０の回転数を制御することにより駆動する構成の作業車両に、容易に適用することができるため、部品コストの増加を防止することができる。

なお、本構成形態の制御装置４６０に、設定器７４及び傾斜センサ７５を接続する構成とすることも可能である。このように構成した場合、変化率制限手段４６２は、所定の変化率βの値を、加速度αがμ・ｇ・ｃｏｓθ以下となるように定める。摩擦係数μの値は、設定器７４の検出信号に基づいて設定される。傾斜角度θの値は、傾斜センサ７５の検出信号に基づいて設定される。

以下では、図６を用いて、作業車両の第四の構成形態である作業車両５００について説明する。なお、第一の実施形態における作業車両２００（図３参照）と略同一の構成の部材には同一の符号を付し、説明を省略する。

作業車両５００は、第一の実施形態の作業車両２００の如く、可動斜板２２ａを電子制御するものではない。作業車両５００が作業車両２００と異なる点は、変速レバー５０、レバー回動角検出センサ７１、出力軸回転数センサ７２、アクチュエータ７３、傾斜センサ７５、及び制御装置２６０に代えて、変速レバー５５０、制御装置５６０、及び減衰力調整式ダンパ（以下、単に「可変ダンパ」と記す）５７０を具備する点である。なお、本構成形態において、本発明に係る減衰力設定手段は、設定器７４及び制御装置５６０により構成される。

作業車両５００は、可動斜板２２ａの傾斜角度を変速レバー５５０により直接調整するよう構成される。変速レバー５５０には、可変ダンパ５７０が具備される。可変ダンパ５７０は、減衰力を所望の値、または予め設定される複数種類の値に変更可能に構成されたダンパである。可変ダンパ５７０は、電磁弁等でオリフィスの断面積を変化させるものや、作動流体として磁性流体を用い、当該磁性流体の粘度をコイルによって変化させるもの等により構成される。

変速レバー５５０に可変ダンパ５７０を具備することにより、オペレータによる変速レバー５５０の操作の変化率が、所定の変化率に制限される。当該変化率は、可変ダンパ５７０の減衰力に基づいて決定される。

制御装置５６０は、可変ダンパ５７０の減衰力を調節するものである。制御装置５６０は、設定器７４に接続され、設定器７４により設定される摩擦係数μの検出信号を取得することが可能である。制御装置５６０は、可変ダンパ５７０に接続され、可変ダンパ５７０の減衰力を制御することが可能である。

以下では、制御装置５６０による可変ダンパ５７０の減衰力の制御態様について説明する。制御装置５６０は、設定器７４の検出信号に基づいて、可変ダンパ５７０の減衰力を調整する。例えば、路面の状態が、濡れている等のスリップが発生し易い状態の場合、オペレータは、設定器７４により摩擦係数μの値を小さい値に設定する。制御装置５６０は、摩擦係数μが小さい値に設定されると、可変ダンパ５７０の減衰力を当該摩擦係数μに対応する値まで高くする。この場合の減衰力は、加速度αがμ・ｇ以下となるような値に設定される。これによって、変速レバー５５０の操作の変化率が制限され、スリップの発生を防止することができる。

また、路面の状態が、スリップが発生し難い状態の場合、オペレータは、設定器７４により摩擦係数μの値を大きい値に設定する。制御装置５６０は、摩擦係数μが大きい値に設定されると、可変ダンパ５７０の減衰力を当該摩擦係数μに対応する値まで低くする。この場合の減衰力も、加速度αがμ・ｇ以下となるような値に設定される。これによって、変速レバー５５０の操作の変化率が制限され、スリップの発生を防止することができる。

以上の如く、本構成形態の作業車両５００は、回転動力を発生するエンジン１０と、油圧ポンプ２２及び油圧モータ２４を有し、エンジン１０が発生する回転動力を変速して駆動輪４０へ伝達するＨＳＴ２０と、油圧ポンプ２２の可動斜板２２ａの傾斜角度を変更することによりＨＳＴ２０の変速比を調節する変速レバー（速度設定手段）５５０と、変速レバー５５０の変化率を所定の変化率βに制限する可変ダンパ（減衰力調整式ダンパ）５７０と、可変ダンパ５７０の減衰力を調節することにより、所定の変化率βを設定する設定器７４及び制御装置５６０（減衰力設定手段）と、を具備するものである。このように構成することにより、作業車両５００の加速度αを制限し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することができる。また、作業車両５００の発進時や停止時等の急激な速度変化（ショック）の発生を防止し、乗り心地の向上を図ることができる。また、路面の状態等に合わせて、可動斜板２２ａの動作の変化率を所望の値に調節することができる。これによって、作業車両５００の乗り心地を、オペレータ自身にとって最適な乗り心地に調節することができる。また、本構成形態の如く構成した制御システムであれば、変速装置に電子制御システムを適用していない作業車両であっても、容易にスリップ防止のための制御を行うことができる。

なお、本構成形態において、可変ダンパ５７０の減衰力を、制御装置５６０により調節する構成としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図７に示すように、制御装置５６０による電子制御を用いず、設定器５７４（減衰力設定手段）により設定される摩擦係数μの値に応じて、可変ダンパ５７０が備える可変オリフィスの開度を機械的に調節する構成とすることも可能である。

第一の構成形態に係る作業車両の構成を示す模式図。同じく作業車両の駆動輪の回転数の変化を示す図。本発明の第一の実施形態に係る作業車両の構成を示す模式図。第二の構成形態に係る作業車両の構成を示す模式図。第三の構成形態に係る作業車両の構成を示す模式図。第四の構成形態に係る作業車両の構成を示す模式図。同じく作業車両の構成を示す模式図。

１０エンジン
２０ＨＳＴ（油圧式無段変速装置）
２５モータ出力軸（出力軸）
５０変速レバー（速度設定手段）
６０制御装置
６１可動斜板角制御手段
６２変化率制限手段
７４設定器（変化率設定手段）
７５傾斜センサ（傾斜角度検出手段）
１００作業車両
４８０モータ
５７０可変ダンパ（減衰力調整式ダンパ）

Claims

回転動力を発生するエンジンと、油圧ポンプ及び油圧モータを有し、前記エンジンが発生する回転動力を変速して駆動輪へ伝達する油圧式無段変速装置と、前記油圧ポンプの可動斜板の傾斜角度を変更することにより前記油圧式無段変速装置の変速比を調節するアクチュエータと、前記油圧式無段変速装置により変速された後の出力軸の回転数を設定する速度設定手段と、前記速度設定手段により設定される回転数に基づいて前記アクチュエータの動作を制御する制御装置とを具備する作業車両であって、前記制御装置は、前記油圧式無段変速装置により変速された後の出力軸の回転数が、前記速度設定手段により設定された回転数となるように前記アクチュエータの動作を制御する可動斜板角制御手段と、前記可動斜板角制御手段によって制御される前記アクチュエータが、所定の変化率で動作するように制御する変化率制限手段とを具備し、前記所定の変化率を設定する変化率設定手段を具備し、前記制御装置は、前記変化率設定手段による設定に基づいて前記所定の変化率を調節し、車体の傾斜角度を検出する傾斜角度検出手段を具備し、前記制御装置は、前記傾斜角度検出手段により検出される車体の傾斜角度に基づいて前記所定の変化率を調節し、加速時及び減速時のスリップの発生を未然に防止することを特徴とする作業車両。