作業車両のエンジン制御装置
【課題】エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくエンジンの出力アップをスムーズに行えるようにする。
【解決手段】このエンジン制御装置は、パワーモードとエコノミーモードとでエンジンモードを切り換え可能であるとともにキックダウンが可能であり、作業機操作レバーを有する作業車両に用いられる。この装置は、パワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定する手段と、現在の変速段を検出する手段と、キックダウンの指示があったことを検出する検出手段と、エンジンモードがエコノミーモードでありかつキックダウンの指示により第２速以上の変速段から第１速に移行された状態で、さらにキックダウンの指示があったときにエンジンをパワーモードに移行させる手段と、作業機操作レバーのグリップ部に設けられキックダウンの実行を指示するための指示部材と、を備えている。
【解決手段】このエンジン制御装置は、パワーモードとエコノミーモードとでエンジンモードを切り換え可能であるとともにキックダウンが可能であり、作業機操作レバーを有する作業車両に用いられる。この装置は、パワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定する手段と、現在の変速段を検出する手段と、キックダウンの指示があったことを検出する検出手段と、エンジンモードがエコノミーモードでありかつキックダウンの指示により第２速以上の変速段から第１速に移行された状態で、さらにキックダウンの指示があったときにエンジンをパワーモードに移行させる手段と、作業機操作レバーのグリップ部に設けられキックダウンの実行を指示するための指示部材と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両のエンジン制御装置、特に、パワーモードとエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換え可能であるとともに、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能な作業車両のエンジン制御装置に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイルローダ等の作業車両においては、オペレータの操作によって、作業性を重視したパワーモードと、燃費を重視したエコノミーモードとを選択することができるようになっている（例えば、特許文献１）。このような作業車両では、パワーモードが選択された場合には、エンジンの回転及び出力トルクが比較的高い領域で、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングされる。また、エコノミーモードが選択された場合には、パワーモードの場合と比較してより低いエンジン出力トルク特性が設定されるとともに、作業機駆動用の油圧ポンプの吐出油量を調整してポンプ吸収トルク特性が変更される。そして、エコノミーモードの場合は、パワーモードの場合に比較してエンジンの回転数及び出力トルクが比較的低い領域で、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングされる。したがって、エコノミーモードでは、パワーモードでのマッチング点よりも燃料消費率が低いマッチング点においてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチングさせることができる。このため、燃料効率の良い領域でエンジンを使用することができ、燃費を向上させることができる。
【０００３】
また、一般的に、作業車両においては、変速段を低速側にシフトするためのキックダウンスイッチが設けられている（例えば、特許文献２）。このキックダウンスイッチは、作業機の操作レバーのグリップ上面等に配置されている。そして、手動変速時には、キックダウンスイッチを押すたびに、１段ずつ変速段を低速側に切り換える（シフトダウンする）ことができ、自動変速時には、車速が低速度のときにキックダウンスイッチを押すことによって、変速段を最低速度段に強制的にシフトダウンさせることができる。
【特許文献１】特公平６−３５８７２号公報
【特許文献２】特開平１０−１２１５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワーモードとエコノミーモードとを切換可能な作業車両では、一般的に作業負荷が大きい場合にパワーモードが選択されて作業が行われる。これにより、土砂の掘削動作等の作業を効率良く行うことができる。一方、作業負荷が軽い場合や走行時には、エコノミーモードが選択され、燃料消費を低減することができる。
【０００５】
ここで、エコノミーモードが選択されている場合でも、一時的にエンジンの高出力が得たい場合がある。従来の車両では、このような場合は、モード切換スイッチによってエコノミーモードからパワーモードに切り換えるようにしている。
【０００６】
しかし、モード切換スイッチは、通常、オペレータの右側に配置されたパネルに設けられており、オペレータは作業中に作業機の操作レバーからいったん手を離し、モード切換スイッチを操作する必要がある。したがって、作業が中断し、作業効率が悪くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくエンジンの出力アップをスムーズに行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、作業性を重視してエンジンを高馬力で使用するパワーモードと、省燃費を重視してエンジンを低馬力で使用するエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換え可能であるとともに、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能であり、作業機を操作するための作業機操作レバーを有する作業車両のエンジン制御装置であって、エンジンのモードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定するエンジンモード判定手段と、複数の変速段のうち現在の変速段を検出する変速段検出手段と、キックダウンの指示があったことを検出するキックダウン検出手段と、エンジンモードがエコノミーモードでありかつキックダウンの指示により第２速以上の変速段から第１速に移行された状態で、さらにキックダウンの指示があったときにエンジンをパワーモードに移行させる制御手段と、作業機操作レバーに設けられキックダウンの実行を指示するための指示部材と、を備えている。
【０００９】
この制御装置が適用される作業車両は、ホイルローダ等の建設機械であって、パワーモードとエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換えることが可能であり、また、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能である。そして、エンジン駆動時に、モードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかが判定され、エコノミーモードであってかつ少なくともキックダウンにより変速段が最低変速段に移行された状態でキックダウンの指示があった場合は、パワーモードに移行する。
【００１０】
ここでは、エコノミーモードの最低変速段で作業中に、一時的により高いパワーを必要とする場合は、キックダウンスイッチを押す等のキックダウン指示操作によって、パワーモードに移行させることができる。一般的に、キックダウンを指示するためのスイッチ等の操作部材は、作業機操作レバー等のようにオペレータが常時操作する部材に設けられているので、オペレータは作業中にスムーズにエコノミーモードからパワーモードに移行することができる。したがって、作業を中断することなしに、一時的にエンジンの出力を容易に上昇させることができ、作業性が向上する。
【００１１】
また、この制御装置が適用される作業車両には、作業機操作レバーにキックダウンを実行するための部材が設けられている。したがって、作業中に、作業機操作レバーを操作しながらキックダウンの実行を指示し、パワーモードに移行することができる。このため、作業性がより向上する。
【００１２】
第２発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、第１発明に係る制御装置において、指示部材は作業機操作レバーのグリップ部に設けられている。
【００１３】
ここでは、前記同様に、作業中に、作業機操作レバーを操作しながらキックダウンの実行を指示し、パワーモードに移行することができ、作業性がより向上する。
【００１４】
第３の発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、第１又は第２発明に係る制御装置において、作業車両は、前後進の切換を行うための前後進切換レバーと、変速機を変速するための変速レバーとを備えている。そして、前後進切換レバー又は変速レバーが操作されたことを検出する操作検出手段をさらに備え、制御手段は、キックダウンの指示によってエコノミーモードからパワーモードに移行した後に前後進切換レバー又は変速レバーが操作された場合に、パワーモードからエコノミーモードに戻すキックダウン解除機能を有している。
【００１５】
この制御装置が適用される作業車両には、前後進切換レバーと、変速段をシフトするための変速レバーとが設けられている。そして、前述のように、エコノミーモードでかつ最低変速段の場合にキックダウンが指示されると、エコノミーモードからパワーモードに移行するが、この状態は、前後進切換レバー又は変速レバーが操作されることによって解除され、パワーモードからエコノミーモードに戻る。
【００１６】
これにより、エコノミーモード時に一時的にエンジンパワーが欲しいときにのみ簡単にパワーモードに移行できるとともに、簡単な操作でこの状態を解除してエコノミーモードに戻ることができる。したがって、作業性がさらに向上する。
【００１７】
第４の発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、第３の発明に係る制御装置において、ブレーキ操作がなされたことを検出するブレーキング検出手段をさらに備えている。そして、制御手段は、ブレーキ操作時に変速段を中立位置に設定するとともにブレーキ操作解除時に変速段を第２速に設定するブレーキカットオフ機能を有し、キックダウンによって第１速に変速した場合はブレーキカットオフ機能を制限してキックダウン解除機能を実行するまで変速段を第１速に維持する。
【００１８】
この制御装置はブレーキカットオフ機能を有している。すなわち、オペレータがブレーキ操作をすると、変速段がどの位置にあっても中立位置（ニュートラル状態）にシフトされ、さらにブレーキ操作が解除されると、変速段が第２速にシフトされて、第２速発進するように変速機が制御される。
【００１９】
ここで、キックダウンによって第１速にシフトダウンし、あるいはキックダウンによってパワーモードの第１速にシフトして作業を行っている場合、ブレーキ操作によって前述のようなブレーキカットオフ機能が作動すると、速度段が第２速にシフトされてしまう。すると、先の作業時の速度段（第１速）とは異なるので、オペレータは再度第１速にシフトダウンするための操作が必要になり、作業効率が低下する。
【００２０】
そこでこの発明では、キックダウンによって第１速にシフトダウンした場合は、キックダウン解除機能が実行されるまでは、すなわち、前後進切換レバー又は変速レバーが操作されるまでは、変速段は第１速に維持される。
【００２１】
ここでは、第１速での作業中にブレーキ操作が実行されても、ブレーキカットオフ機能が制限され、第２速に変速されることなく第１速が維持される。したがって、作業効率の低下を避けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明では、エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくスムーズにエンジンの出力を上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置をホイルローダに採用した場合の例を以下に説明する。
【００２４】
なお、以下の説明で登場する前後左右等の方向に関しては、オペレータシートにオペレータが着座した際における前後方向を前後、この前後方向に直交する方向を左右として説明する。
【００２５】
［全体の構成］
図１に示すように、ホイルローダ１０は、車体１１と、車体１１の前部に装着されたリフトアーム１２と、このリフトアーム１２の先端に取り付けられたバケット１３と、車体１１を支持しながら回転して車体を走行させる４本のタイヤ１４と、車体１１の上部に搭載されたキャブ２０と、を備えている。
【００２６】
車体１１は、図示しないエンジンを収納するエンジンルームと、リフトアーム１２及びバケット１３を駆動するための駆動部と、を有している。
【００２７】
リフトアーム１２は、先端に取り付けられたバケット１３を持ち上げるためのアーム部材であって、併設されたリフトシリンダによって駆動される。
【００２８】
バケット１３は、リフトアーム１２の先端に取り付けられており、バケットシリンダによってダンプおよびチルトされる。
【００２９】
キャブ２０は、複数の鋼管と鋼板とを組み合わせて構成されるオペレータ用の運転室を形成しており、車体１１の中央部分よりもやや前方に配置されている。
【００３０】
［キャブ内部の配置］
キャブ２０は、図２及び図２の拡大部分斜視図である図３に示すように、内部に、オペレータシート（運転席）２２と、ステアリング２３と、右側コンソールボックス２４と、前方コンソールボックス２６と、右側コンソールボックス２４の前方であってオペレータシート２２の近接する位置に配置された作業機レバー３３と、を備えている。また、オペレータシート２２の前方でステアリング２３の下方、左側部分には、前方側に前後進切換レバー４５が設けられ、その後方に変速レバー４６が設けられている。そして、オペレータシート２２にオペレータが着座した際の左右両側には、乗降用ドア２５ａ，２５ｂが取り付けられている。
【００３１】
オペレータシート２２は、ホイルローダ１０を操縦するオペレータが着座するシートであって、キャブ２０のほぼ中央付近に配置されている。なお、オペレータシート２２は図示しないスライドレールに沿って前後方向に移動可能である。
【００３２】
ステアリング２３は、オペレータシート２２の前方に配置された前方コンソールボックス２６から突出するように取り付けられており、左右に回転させることでホイルローダ１０の走行方向を変更する。
【００３３】
右側コンソールボックス２４は、スイッチパネル３２等を上面に配置したボックスであって、オペレータシート２２と右側の乗降用ドア２５ａとの間のスペースに配置されている。また、右側コンソールボックス２４は図示しないスライドレールに沿って前後方向に移動可能である。さらに、右側コンソールボックス２４の上面にはアームレスト３１が配置されている。
【００３４】
アームレスト３１は、オペレータが運転中に右腕を置いて作業機レバー３３等の操作を行うためのフラットなシートであって、右側コンソールボックス２４における後方よりに配置されている。
【００３５】
スイッチパネル３２は、変速モードを手動変速モードと自動変速モードとで切り換えるための変速モード切換スイッチ３２ａ、パワーモードとエコノミーモードの切り換えを行うエンジンモード切換スイッチ３２ｂ、エンジンをスタートさせるキースイッチ３２ｃや、ブームやバケットのリモートポジショナスイッチを含む走行停止中に使用する作業機系のスイッチ、ファン逆転スイッチ等を含むメンテナンス系のスイッチ等が配置されている。
【００３６】
作業機レバー３３は、これら２本のレバーを前後に傾斜させることで、ホイルローダ１０の前方に取り付けられた作業機、つまりリフトアーム１２やバケット１３の動きを操作するためのレバーである。作業機レバー３３は上部にオペレータが把持するグリップが設けられており、作業機レバー３３のうちの一方（この例では外側）のグリップ上面に、キックダウンを実行するためのキックダウンスイッチ３３ａが設けられている。キックダウンスイッチ３３ａの操作による変速制御については、後に詳述するが、概略、手動変速モード時には、第２速の際にスイッチが押されると第１速にシフトダウンされ、自動変速モード時には、車速が低速度の場合にあるいは第２速のときにスイッチが押されると第１速にシフトダウンされ、車速がある速度以上の場合には、スイッチが押されるたびに、例えば、４速→３速→２速のように第２速まで順次シフトダウンされる。また、第２速からキックダウンスイッチ３３ａによって第１速にシフトダウンされた状態で、再度キックダウンスイッチ３３ａが押されると、エンジンがエコノミーモードの場合にはパワーモードに移行される。したがって、オペレータは、作業機レバー３３を握って作業機を操作しながら、キックダウンスイッチ３３ａを押すことによってシフトダウン操作等を行い、作業機のパワーを向上させることが可能である。
【００３７】
前後進切換レバー４５は、前進用油圧クラッチ及び後進用油圧クラッチを切換制御して、前後進の切り換えを行うためのレバーである。また、変速レバー４６は、トランスミッションの変速段をシフトするためのレバーであり、オペレータシート２２に着座したオペレータ（運転者）の手前側から、例えば、第１速、第２速、第３速、第４速の配置になっている。
【００３８】
［制御のための構成］
図４に、このホイルローダ１０の模式的な制御ブロック図を示している。このホイルローダ１０はコントローラ４０を有しており、コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータで構成されている。このコントローラ４０には、エンジン４１、トランスミッション４２、作業機用油圧ポンプ等を含む各種油圧ポンプ４３が接続されている。なお、具体的には、エンジン４１への燃料供給用のガバナや、トランスミッション４２に設けられた前後進用油圧クラッチ及び変速用油圧クラッチを制御するための電磁切換弁等がコントローラ４０に接続されているが、ここでは詳細は省略する。また、コントローラ４０には、前後進切換レバー４５、変速レバー４６、ブレーキセンサ４７、アクセルセンサ４８及び車速センサ４９が接続され、さらに前述のエンジンモード切換スイッチ３２ｂ、変速モード切換スイッチ３２ａ、及びキックダウンスイッチ３３ａが接続されている。
【００３９】
前後進切換レバー４５は前後進切換用の油圧クラッチを制御するための信号をコントローラ４０に出力するものであり、コントローラ４０はこの前後進切換レバー４５からの信号に応じてトランスミッション４２の油圧クラッチ制御用の電磁切換弁を制御する。また、変速レバー４６についても同様であり、コントローラ４０はこの変速レバー４６からの信号に応じてトランスミッション４２の油圧クラッチ制御用の電磁切換弁を制御する。なお、各レバー４５，４６からの信号により、コントローラ４０は、各レバー４５，４６がどの位置に操作されているか、すなわち、前進か後進か、変速段は第何速に設定されているか、を認識することができる。もちろん、コントローラ４０は、自動変速モードの場合も、変速段が第何速に設定されているかを認識している。
【００４０】
また、ブレーキセンサ４７は、オペレータがブレーキペダルを踏み込むことによってブレーキ操作をしたこと及びブレーキ操作を解除したことを検出するセンサである。アクセルセンサ４８はアクセルペダルのストロークを検出することにより、アクセル開度を検出するセンサである。車速センサ４９は車両の速度を検出するセンサである。これらの各センサ４７，４８，４９からの信号はコントローラ４０に入力される。
【００４１】
さらに、各スイッチ３２ｂ，３２ａ，３３ａからの信号がコントローラ４０に入力されており、コントローラ４０は、これらの各スイッチからの信号に基づいて、エンジンのモード及び変速モードを切り換え、キックダウンを実行する。
【００４２】
［制御処理］
次に、図５Ａ及び図５Ｂに示すフローチャートにしたがって制御処理について説明する。ここでは、走行中あるいは作業中において、主にキックダウンスイッチが操作された場合のエンジン制御に着目して説明する。なお、エンジンモードは、始動時はエコノミーモードに設定されるようになっており、特にエンジンモード切換スイッチが操作されない限りは、エコノミーモードで作業等が実行される。
【００４３】
以上のような状況において、ステップＳ１ではエンジンモード切換スイッチ３２ｂが操作されたか否かを判断し、ステップＳ２ではキックダウンスイッチ３３ａが操作されたか否かを判断し、ステップＳ３ではブレーキ操作がなされたか否かを判断し、ステップＳ４では前後進切換レバー４５あるいは変速レバー４６が操作されたか否かを判断する。
【００４４】
＜エコノミーモードとパワーモード＞
エンジンモード切換スイッチ３２ｂが操作された場合は、ステップＳ１からステップＳ１０に移行してエンジンモードを切り換える。すなわち、エコノミーモードの場合はパワーモードに、パワーモードの場合はエコノミーモードに切り換える。
【００４５】
ここで、パワーモードとエコノミーモードについて、簡単に説明する。パワーモードは作業性を重視したモードであり、エコノミーモードは燃費を重視したモードである。
【００４６】
パワーモードが選択された場合には、図６において、エンジン出力トルクラインＥＬａで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。また、吸収トルクラインＰＬａで示される吸収トルク特性が設定される。この吸収トルクは、トルクコンバータの吸収トルクと作業機用油圧ポンプの吸収トルクとの和であり、走行環境、作業負荷、作業機用油圧ポンプの吐出油量調整等により定まる。図６では、吸収トルクラインＰＬａは、エンジン回転数を変数とする単調増加関数となっている。そして、この場合は、マッチング点Ｍａにおいてエンジン４１の出力トルクと、吸収トルクとが一致し、マッチング点Ｍａにおけるエンジン出力、つまりエンジン４１の最大馬力を油圧ポンプが吸収することで、重掘削作業を高効率で行うことができる。
【００４７】
また、エコノミーモードが選択された場合には、記号ＥＬｂのエンジン出力トルクラインで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。そして、この場合は、マッチング点Ｍｂにおいてエンジン４１の出力トルクと、吸収トルクとがマッチングする。このように、エコノミーモードでは、パワーモードでのマッチング点Ｍａよりも燃料消費率が低いマッチング点Ｍｂにおいてエンジン４１の出力トルクと、吸収トルクとをマッチングさせることができるため、燃料効率のよい領域でエンジン４１を使用することができ、燃費を向上させることができる。
【００４８】
＜キックダウンスイッチ＞
キックダウンスイッチ３３ａが操作された場合は、ステップＳ２からステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１ではエンジンがエコノミーモードであるかパワーモードであるかを判断する。
【００４９】
（１）キックダウン／パワーモード
キックダウンスイッチ３３ａが操作されたときにエンジンがパワーモードである場合は、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２では変速モードが手動変速モードであるか否かを判断する。
【００５０】
手動変速モードである場合は、ステップＳ１２からステップＳ１３に移行し、「キックダウン制御−１」（後述：図７参照）を実行する。
【００５１】
また、エンジンがパワーモードであって変速モードが自動変速モードである場合は、ステップＳ１２からステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、車速が１０km/h以上であるか否かを判断する。
【００５２】
車速が１０km/h以上である場合、すなわち低速でない場合は、ステップＳ１４からステップＳ１５に移行し、「キックダウン制御−２」（後述：図７参照）を実行する。
【００５３】
車速が１０km/h未満である場合、すなわち低速である場合は、ステップＳ１４からステップＳ１６に移行し、「キックダウン制御−３」（後述：図７参照）を実行する。
【００５４】
なお、自動変速モードにおいて、車速が１０km/h以上の場合に強制的に第１速にシフトダウンせずに１段毎のシフトダウンとするのは、車速が比較的高い場合にいっきに第１速までシフトダウンすると、急激にエンジンブレーキがかかり、好ましくないからである。
【００５５】
（２）キックダウン／エコノミーモード
キックダウンスイッチ３３ａが操作されたときにエンジンがエコノミーモードである場合は、ステップＳ１１からステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、前後進レバーが前進側になっているか否かを判断する。前進側の場合はステップＳ２０からステップＳ２１に移行し、ステップＳ２１において、「キックダウン制御−４」（後述：図７参照）を実行する。
【００５６】
＜キックダウン制御：キックダウンスイッチ操作による作動＞
次に、キックダウンスイッチ３３ａが各状態で操作された場合の作動（キックダウン制御−１，−２，−３，−４）について、図７を用いて説明する。なお、ここでは、前後進４速の場合を例にとって説明する。
【００５７】
（１）キックダウン制御−１
ステップＳ１３のキックダウン制御−１、すなわち、パワーモードで手動変速モードが設定されている場合について説明する。ここでは、変速レバーが第１速、第３速及び第４速の場合は、トランスミッションの変速段が固定され、キックダウンスイッチ３３ａが押されてもシフトダウン等の変速はなされない。すなわち、キックダウンスイッチ３３ａは無効である。また、変速レバーが第２速の場合は、トランスミッションの変速段は第２速に固定される。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押された場合は、変速段が第２速から第１速にシフトダウンされる。なお、この状態でさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００５８】
（２）キックダウン制御−２
ステップＳ１５のキックダウン制御−２、すなわち、パワーモードで自動変速モードが設定され、速度が高速の場合について説明する。ここでは、変速レバーが第３速及び第４速の場合は、トランスミッションでは、第２速〜第４速の間で自動変速が行われる。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押されると、１段ずつのシフトダウンが実行される。すなわち、キックダウンスイッチ３３ａは有効である。なお、この第１速のときにさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００５９】
また、変速レバーが第２速の場合は、トランスミッションの変速段は第２速に固定される。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押された場合は、変速段が第２速から第１速にシフトダウンされる。なお、この状態でさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００６０】
さらに、変速レバーが第１速の場合は、トランスミッションの変速段は第１速に固定され、キックダウンスイッチ３３ａが押されてもその操作は無効であり、特に処理はなされない。
【００６１】
（３）キックダウン制御−３
ステップＳ１６のキックダウン制御−３、すなわち、パワーモードで自動変速モードが設定され、速度が低速の場合について説明する。ここでは、変速レバーが第３速及び第４速の場合は、トランスミッションでは、第２速〜第４速の間で自動変速が行われる。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押されると、強制的に第１速にシフトダウンされる。すなわち、キックダウンスイッチ３３ａは有効である。なお、この第１速のときにさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００６２】
変速レバーが第２速及び第１速の場合は、前述のキックダウン制御−２と同様である。すなわち、変速レバーが第２速、第１速の場合は、トランスミッションの変速段は第２速、第１速に固定され、第２速の場合にキックダウンスイッチ３３ａが押された場合は、第１速にシフトダウンされる。また、変速レバーが第１速の場合は、キックダウンスイッチ３３ａが押されてもその操作は無効である。
【００６３】
（４）キックダウン制御−４
ステップＳ２１のキックダウン制御−４、すなわち、エコノミーモードが設定されている場合について説明する。
【００６４】
この場合のキックダウン制御は、キックダウンスイッチ３３ａの操作によって第１速にシフトダウンされた後の処理が前述のキックダウン制御−１〜−３と異なり、それ以外の処理は同様である。
【００６５】
このキックダウン制御−４では、キックダウンスイッチ３３ａの操作が有効で、キックダウンスイッチ３３ａによって第１速にシフトダウンされた状態で、再度キックダウンスイッチ３３ａが押されると、エンジンがエコノミーモードからパワーモードに切り換えられる。
【００６６】
以上のように、エコノミーモードで、かつキックダウンによって第１速にシフトダウンされた状態で、さらにパワーを必要とする場合は、オペレータは、作業機レバー３３の頭部にあるキックダウンスイッチ３３ａを操作することによって、エンジンをパワーモードに切り換えることができる。したがって、作業を中断することなく、容易にエンジン出力を上昇させて、重負荷の作業を行うことができる。
【００６７】
＜ブレーキ操作＞
まず、ブレーキカットオフ機能について簡単に説明する。ブレーキカットオフ機能とは、ブレーキペダルが操作された場合に、制動力を作用させるとともに、自動的にトランスミッションの変速段を中立位置にシフトし、その後の発進を第２速で行うように制御する機能である。
【００６８】
ここで、一般的に、重負荷作業の場合はキックダウンによって変速段を第１速にシフトして運転・作業をしている場合が多い。したがって、このような状況で、前述のようなブレーキカットオフ機能によって、ブレーキペダルを操作するたびに第２速にシフトされると、オペレータはキックダウンスイッチによって再度第１速にシフトダウンする必要があり、操作が煩わしい。
【００６９】
そこで本実施形態では、ブレーキ操作がなされたときに、トランスミッションがキックダウンによって第１速にシフトされた変速段になっているか否かを判断し、その判断結果によってブレーキカットオフ機能を作動させるか制限するかを制御するようにしている。この場合の制御処理を以下に説明する。
【００７０】
ブレーキ操作がなされた場合は、図５ＢのステップＳ３からステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、現在の変速段が、キックダウンによって第１速にシフトされたものであるか否かを判断する。キックダウンによって第１速にシフトされたものでない場合は、ステップＳ３０からステップＳ３１に移行し、このステップＳ３１ではブレーキカットオフ機能を実行する。
【００７１】
一方、キックダウンによって第１速にシフトされた状態で運転・作業中にブレーキ操作がなされた場合は、ステップＳ３０からステップＳ３２に移行する。このステップＳ３２ではブレーキカットオフ機能を制限する。具体的には、ブレーキ操作がなされた場合、制動力を作用させるとともに、変速段を自動的に中立位置にシフトする。そして、その後の発進を第２速ではなく第１速で行うようにする。
【００７２】
以上のように、キックダウンによって第１速にシフトされた状態で運転・作業をしているときには、ブレーキカットオフ機能を制限し、ブレーキペダルを操作しても変速段は第１速に固定されるように制御している。したがって、重負荷作業中の作業効率の低下を避けることができる。
【００７３】
＜キックダウンの解除＞
次に、前後進切換レバー４５あるいは変速レバー４６が操作された場合は、ステップＳ４からステップＳ４０に移行する。ここでは、キックダウン状態を解除する。
【００７４】
ここで、「キックダウン状態」とは、前述のステップＳ２１等において、キックダウンスイッチ３３ａの操作によって第１速にシフトダウンされた状態である。前述のステップＳ３２が実行される場合も「キックダウン状態」である。
【００７５】
したがって、ステップＳ４０が実行された後は、ステップＳ２１が実行された状態の場合は、パワーモードからエコノミーモードに戻る。また、ステップＳ３２が実行されてブレーキカットオフ機能が制限されている場合は、通常のブレーキカットオフ機能が有効に作動するようになる。
【００７６】
［実施形態の効果］
以上のように本実施形態によれば、エコノミーモードにおいて、キックダウンによって第１速にシフトダウンして作業している最中に、作業機レバーに設けられたキックダウンスイッチ３３ａを再度操作するだけでパワーモードに移行させることができる。したがって、オペレータは、作業中に作業を中断することなくエンジンの高出力を容易に得ることができ、作業性が向上する。
【００７７】
また、キックダウンによって第１速にシフトされた状態で運転・作業中にブレーキ操作がなされた場合は、ブレーキカットオフ機能を制限し、ブレーキペダルを操作しても変速段は第１速に固定されるように制御している。したがって、重負荷作業中の効率の低下を避けることができる。
【００７８】
さらに、前後進切換レバー又は変速レバーを操作することによって、キックダウン状態が解除されるので、エコノミーモード時に一時的にパワーが欲しいときにのみ簡単にパワーモードに移行できるとともに、簡単な操作でこの状態を解除してエコノミーモードに戻ることができる。さらに、ブレーキカットオフ機能の制限を簡単に解除することができるので、作業性がさらに向上する。
【００７９】
［他の実施形態］
（ａ）前記実施形態では、エンジンのモードとしてエコノミーモードとパワーモードとを有する場合について説明したが、エンジンのモードの種類としてはこれに限定されるものではない。例えば、エコノミーモードが複数のモードに分かれているような場合にも本発明を同様に適用することができる。
【００８０】
（ｂ）前記実施形態では、エコノミーモードにおいて、キックダウンによって第１速にシフトダウンして運転・作業中にキックダウンスイッチが操作された場合にパワーモードに移行するようにしたが、エコノミーモードで他の状態の場合に、同様に、キックダウンスイッチの操作によってパワーモードに移行するようにしてもよい。例えば、前記実施形態では、手動変速モードの第１速固定や自動変速モードの第１速固定の場合にキックダウンスイッチの操作を無効にしたが、この場合も有効にして、キックダウンスイッチの操作によって、エンジンモードをエコノミーモードからパワーモードに切り換えるようにしてもよい。
【００８１】
（ｃ）キックダウンスイッチの配置に関しては、前記実施形態に限定されない。但し、作業中にオペレータが操作している部材に配置するのが望ましい。
【００８２】
（ｄ）キックダウン解除の条件は前記実施形態に限定されない。前後進切換レバーや変速レバー以外の操作によってキックダウンが解除されるようにしてもよい。
【００８３】
（ｅ）前記実施形態では、本発明をホイルローダに対して適用したが、他の建設機械についても同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくスムーズにエンジンの出力を上昇させることができる。したがって、エンジン制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ホイルローダの外観図。
【図２】ホイルローダのキャビンの配置を示す平面図。
【図３】キャビン内の右側コンソールボックスの配置を示す図。
【図４】制御ブロック図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による制御処理のフローチャート。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による制御処理のフローチャート。
【図６】エコノミーモードとパワーモードを説明するための特性図。
【図７】変速レバーと変速モード及びキックダウンスイッチの作動の関係を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１０ ホイルローダ
３３ 作業機レバー
３３ａ キックダウンスイッチ
４０ コントローラ
４５ 前後進切換レバー
４６ 変速レバー
４７ ブレーキセンサ
４８ アクセルセンサ
４９ 車速センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両のエンジン制御装置、特に、パワーモードとエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換え可能であるとともに、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能な作業車両のエンジン制御装置に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイルローダ等の作業車両においては、オペレータの操作によって、作業性を重視したパワーモードと、燃費を重視したエコノミーモードとを選択することができるようになっている（例えば、特許文献１）。このような作業車両では、パワーモードが選択された場合には、エンジンの回転及び出力トルクが比較的高い領域で、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングされる。また、エコノミーモードが選択された場合には、パワーモードの場合と比較してより低いエンジン出力トルク特性が設定されるとともに、作業機駆動用の油圧ポンプの吐出油量を調整してポンプ吸収トルク特性が変更される。そして、エコノミーモードの場合は、パワーモードの場合に比較してエンジンの回転数及び出力トルクが比較的低い領域で、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングされる。したがって、エコノミーモードでは、パワーモードでのマッチング点よりも燃料消費率が低いマッチング点においてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチングさせることができる。このため、燃料効率の良い領域でエンジンを使用することができ、燃費を向上させることができる。
【０００３】
また、一般的に、作業車両においては、変速段を低速側にシフトするためのキックダウンスイッチが設けられている（例えば、特許文献２）。このキックダウンスイッチは、作業機の操作レバーのグリップ上面等に配置されている。そして、手動変速時には、キックダウンスイッチを押すたびに、１段ずつ変速段を低速側に切り換える（シフトダウンする）ことができ、自動変速時には、車速が低速度のときにキックダウンスイッチを押すことによって、変速段を最低速度段に強制的にシフトダウンさせることができる。
【特許文献１】特公平６−３５８７２号公報
【特許文献２】特開平１０−１２１５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
パワーモードとエコノミーモードとを切換可能な作業車両では、一般的に作業負荷が大きい場合にパワーモードが選択されて作業が行われる。これにより、土砂の掘削動作等の作業を効率良く行うことができる。一方、作業負荷が軽い場合や走行時には、エコノミーモードが選択され、燃料消費を低減することができる。
【０００５】
ここで、エコノミーモードが選択されている場合でも、一時的にエンジンの高出力が得たい場合がある。従来の車両では、このような場合は、モード切換スイッチによってエコノミーモードからパワーモードに切り換えるようにしている。
【０００６】
しかし、モード切換スイッチは、通常、オペレータの右側に配置されたパネルに設けられており、オペレータは作業中に作業機の操作レバーからいったん手を離し、モード切換スイッチを操作する必要がある。したがって、作業が中断し、作業効率が悪くなるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくエンジンの出力アップをスムーズに行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、作業性を重視してエンジンを高馬力で使用するパワーモードと、省燃費を重視してエンジンを低馬力で使用するエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換え可能であるとともに、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能であり、作業機を操作するための作業機操作レバーを有する作業車両のエンジン制御装置であって、エンジンのモードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定するエンジンモード判定手段と、複数の変速段のうち現在の変速段を検出する変速段検出手段と、キックダウンの指示があったことを検出するキックダウン検出手段と、エンジンモードがエコノミーモードでありかつキックダウンの指示により第２速以上の変速段から第１速に移行された状態で、さらにキックダウンの指示があったときにエンジンをパワーモードに移行させる制御手段と、作業機操作レバーに設けられキックダウンの実行を指示するための指示部材と、を備えている。
【０００９】
この制御装置が適用される作業車両は、ホイルローダ等の建設機械であって、パワーモードとエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換えることが可能であり、また、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能である。そして、エンジン駆動時に、モードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかが判定され、エコノミーモードであってかつ少なくともキックダウンにより変速段が最低変速段に移行された状態でキックダウンの指示があった場合は、パワーモードに移行する。
【００１０】
ここでは、エコノミーモードの最低変速段で作業中に、一時的により高いパワーを必要とする場合は、キックダウンスイッチを押す等のキックダウン指示操作によって、パワーモードに移行させることができる。一般的に、キックダウンを指示するためのスイッチ等の操作部材は、作業機操作レバー等のようにオペレータが常時操作する部材に設けられているので、オペレータは作業中にスムーズにエコノミーモードからパワーモードに移行することができる。したがって、作業を中断することなしに、一時的にエンジンの出力を容易に上昇させることができ、作業性が向上する。
【００１１】
また、この制御装置が適用される作業車両には、作業機操作レバーにキックダウンを実行するための部材が設けられている。したがって、作業中に、作業機操作レバーを操作しながらキックダウンの実行を指示し、パワーモードに移行することができる。このため、作業性がより向上する。
【００１２】
第２発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、第１発明に係る制御装置において、指示部材は作業機操作レバーのグリップ部に設けられている。
【００１３】
ここでは、前記同様に、作業中に、作業機操作レバーを操作しながらキックダウンの実行を指示し、パワーモードに移行することができ、作業性がより向上する。
【００１４】
第３の発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、第１又は第２発明に係る制御装置において、作業車両は、前後進の切換を行うための前後進切換レバーと、変速機を変速するための変速レバーとを備えている。そして、前後進切換レバー又は変速レバーが操作されたことを検出する操作検出手段をさらに備え、制御手段は、キックダウンの指示によってエコノミーモードからパワーモードに移行した後に前後進切換レバー又は変速レバーが操作された場合に、パワーモードからエコノミーモードに戻すキックダウン解除機能を有している。
【００１５】
この制御装置が適用される作業車両には、前後進切換レバーと、変速段をシフトするための変速レバーとが設けられている。そして、前述のように、エコノミーモードでかつ最低変速段の場合にキックダウンが指示されると、エコノミーモードからパワーモードに移行するが、この状態は、前後進切換レバー又は変速レバーが操作されることによって解除され、パワーモードからエコノミーモードに戻る。
【００１６】
これにより、エコノミーモード時に一時的にエンジンパワーが欲しいときにのみ簡単にパワーモードに移行できるとともに、簡単な操作でこの状態を解除してエコノミーモードに戻ることができる。したがって、作業性がさらに向上する。
【００１７】
第４の発明に係る作業車両のエンジン制御装置は、第３の発明に係る制御装置において、ブレーキ操作がなされたことを検出するブレーキング検出手段をさらに備えている。そして、制御手段は、ブレーキ操作時に変速段を中立位置に設定するとともにブレーキ操作解除時に変速段を第２速に設定するブレーキカットオフ機能を有し、キックダウンによって第１速に変速した場合はブレーキカットオフ機能を制限してキックダウン解除機能を実行するまで変速段を第１速に維持する。
【００１８】
この制御装置はブレーキカットオフ機能を有している。すなわち、オペレータがブレーキ操作をすると、変速段がどの位置にあっても中立位置（ニュートラル状態）にシフトされ、さらにブレーキ操作が解除されると、変速段が第２速にシフトされて、第２速発進するように変速機が制御される。
【００１９】
ここで、キックダウンによって第１速にシフトダウンし、あるいはキックダウンによってパワーモードの第１速にシフトして作業を行っている場合、ブレーキ操作によって前述のようなブレーキカットオフ機能が作動すると、速度段が第２速にシフトされてしまう。すると、先の作業時の速度段（第１速）とは異なるので、オペレータは再度第１速にシフトダウンするための操作が必要になり、作業効率が低下する。
【００２０】
そこでこの発明では、キックダウンによって第１速にシフトダウンした場合は、キックダウン解除機能が実行されるまでは、すなわち、前後進切換レバー又は変速レバーが操作されるまでは、変速段は第１速に維持される。
【００２１】
ここでは、第１速での作業中にブレーキ操作が実行されても、ブレーキカットオフ機能が制限され、第２速に変速されることなく第１速が維持される。したがって、作業効率の低下を避けることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明では、エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくスムーズにエンジンの出力を上昇させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置をホイルローダに採用した場合の例を以下に説明する。
【００２４】
なお、以下の説明で登場する前後左右等の方向に関しては、オペレータシートにオペレータが着座した際における前後方向を前後、この前後方向に直交する方向を左右として説明する。
【００２５】
［全体の構成］
図１に示すように、ホイルローダ１０は、車体１１と、車体１１の前部に装着されたリフトアーム１２と、このリフトアーム１２の先端に取り付けられたバケット１３と、車体１１を支持しながら回転して車体を走行させる４本のタイヤ１４と、車体１１の上部に搭載されたキャブ２０と、を備えている。
【００２６】
車体１１は、図示しないエンジンを収納するエンジンルームと、リフトアーム１２及びバケット１３を駆動するための駆動部と、を有している。
【００２７】
リフトアーム１２は、先端に取り付けられたバケット１３を持ち上げるためのアーム部材であって、併設されたリフトシリンダによって駆動される。
【００２８】
バケット１３は、リフトアーム１２の先端に取り付けられており、バケットシリンダによってダンプおよびチルトされる。
【００２９】
キャブ２０は、複数の鋼管と鋼板とを組み合わせて構成されるオペレータ用の運転室を形成しており、車体１１の中央部分よりもやや前方に配置されている。
【００３０】
［キャブ内部の配置］
キャブ２０は、図２及び図２の拡大部分斜視図である図３に示すように、内部に、オペレータシート（運転席）２２と、ステアリング２３と、右側コンソールボックス２４と、前方コンソールボックス２６と、右側コンソールボックス２４の前方であってオペレータシート２２の近接する位置に配置された作業機レバー３３と、を備えている。また、オペレータシート２２の前方でステアリング２３の下方、左側部分には、前方側に前後進切換レバー４５が設けられ、その後方に変速レバー４６が設けられている。そして、オペレータシート２２にオペレータが着座した際の左右両側には、乗降用ドア２５ａ，２５ｂが取り付けられている。
【００３１】
オペレータシート２２は、ホイルローダ１０を操縦するオペレータが着座するシートであって、キャブ２０のほぼ中央付近に配置されている。なお、オペレータシート２２は図示しないスライドレールに沿って前後方向に移動可能である。
【００３２】
ステアリング２３は、オペレータシート２２の前方に配置された前方コンソールボックス２６から突出するように取り付けられており、左右に回転させることでホイルローダ１０の走行方向を変更する。
【００３３】
右側コンソールボックス２４は、スイッチパネル３２等を上面に配置したボックスであって、オペレータシート２２と右側の乗降用ドア２５ａとの間のスペースに配置されている。また、右側コンソールボックス２４は図示しないスライドレールに沿って前後方向に移動可能である。さらに、右側コンソールボックス２４の上面にはアームレスト３１が配置されている。
【００３４】
アームレスト３１は、オペレータが運転中に右腕を置いて作業機レバー３３等の操作を行うためのフラットなシートであって、右側コンソールボックス２４における後方よりに配置されている。
【００３５】
スイッチパネル３２は、変速モードを手動変速モードと自動変速モードとで切り換えるための変速モード切換スイッチ３２ａ、パワーモードとエコノミーモードの切り換えを行うエンジンモード切換スイッチ３２ｂ、エンジンをスタートさせるキースイッチ３２ｃや、ブームやバケットのリモートポジショナスイッチを含む走行停止中に使用する作業機系のスイッチ、ファン逆転スイッチ等を含むメンテナンス系のスイッチ等が配置されている。
【００３６】
作業機レバー３３は、これら２本のレバーを前後に傾斜させることで、ホイルローダ１０の前方に取り付けられた作業機、つまりリフトアーム１２やバケット１３の動きを操作するためのレバーである。作業機レバー３３は上部にオペレータが把持するグリップが設けられており、作業機レバー３３のうちの一方（この例では外側）のグリップ上面に、キックダウンを実行するためのキックダウンスイッチ３３ａが設けられている。キックダウンスイッチ３３ａの操作による変速制御については、後に詳述するが、概略、手動変速モード時には、第２速の際にスイッチが押されると第１速にシフトダウンされ、自動変速モード時には、車速が低速度の場合にあるいは第２速のときにスイッチが押されると第１速にシフトダウンされ、車速がある速度以上の場合には、スイッチが押されるたびに、例えば、４速→３速→２速のように第２速まで順次シフトダウンされる。また、第２速からキックダウンスイッチ３３ａによって第１速にシフトダウンされた状態で、再度キックダウンスイッチ３３ａが押されると、エンジンがエコノミーモードの場合にはパワーモードに移行される。したがって、オペレータは、作業機レバー３３を握って作業機を操作しながら、キックダウンスイッチ３３ａを押すことによってシフトダウン操作等を行い、作業機のパワーを向上させることが可能である。
【００３７】
前後進切換レバー４５は、前進用油圧クラッチ及び後進用油圧クラッチを切換制御して、前後進の切り換えを行うためのレバーである。また、変速レバー４６は、トランスミッションの変速段をシフトするためのレバーであり、オペレータシート２２に着座したオペレータ（運転者）の手前側から、例えば、第１速、第２速、第３速、第４速の配置になっている。
【００３８】
［制御のための構成］
図４に、このホイルローダ１０の模式的な制御ブロック図を示している。このホイルローダ１０はコントローラ４０を有しており、コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を有するマイクロコンピュータで構成されている。このコントローラ４０には、エンジン４１、トランスミッション４２、作業機用油圧ポンプ等を含む各種油圧ポンプ４３が接続されている。なお、具体的には、エンジン４１への燃料供給用のガバナや、トランスミッション４２に設けられた前後進用油圧クラッチ及び変速用油圧クラッチを制御するための電磁切換弁等がコントローラ４０に接続されているが、ここでは詳細は省略する。また、コントローラ４０には、前後進切換レバー４５、変速レバー４６、ブレーキセンサ４７、アクセルセンサ４８及び車速センサ４９が接続され、さらに前述のエンジンモード切換スイッチ３２ｂ、変速モード切換スイッチ３２ａ、及びキックダウンスイッチ３３ａが接続されている。
【００３９】
前後進切換レバー４５は前後進切換用の油圧クラッチを制御するための信号をコントローラ４０に出力するものであり、コントローラ４０はこの前後進切換レバー４５からの信号に応じてトランスミッション４２の油圧クラッチ制御用の電磁切換弁を制御する。また、変速レバー４６についても同様であり、コントローラ４０はこの変速レバー４６からの信号に応じてトランスミッション４２の油圧クラッチ制御用の電磁切換弁を制御する。なお、各レバー４５，４６からの信号により、コントローラ４０は、各レバー４５，４６がどの位置に操作されているか、すなわち、前進か後進か、変速段は第何速に設定されているか、を認識することができる。もちろん、コントローラ４０は、自動変速モードの場合も、変速段が第何速に設定されているかを認識している。
【００４０】
また、ブレーキセンサ４７は、オペレータがブレーキペダルを踏み込むことによってブレーキ操作をしたこと及びブレーキ操作を解除したことを検出するセンサである。アクセルセンサ４８はアクセルペダルのストロークを検出することにより、アクセル開度を検出するセンサである。車速センサ４９は車両の速度を検出するセンサである。これらの各センサ４７，４８，４９からの信号はコントローラ４０に入力される。
【００４１】
さらに、各スイッチ３２ｂ，３２ａ，３３ａからの信号がコントローラ４０に入力されており、コントローラ４０は、これらの各スイッチからの信号に基づいて、エンジンのモード及び変速モードを切り換え、キックダウンを実行する。
【００４２】
［制御処理］
次に、図５Ａ及び図５Ｂに示すフローチャートにしたがって制御処理について説明する。ここでは、走行中あるいは作業中において、主にキックダウンスイッチが操作された場合のエンジン制御に着目して説明する。なお、エンジンモードは、始動時はエコノミーモードに設定されるようになっており、特にエンジンモード切換スイッチが操作されない限りは、エコノミーモードで作業等が実行される。
【００４３】
以上のような状況において、ステップＳ１ではエンジンモード切換スイッチ３２ｂが操作されたか否かを判断し、ステップＳ２ではキックダウンスイッチ３３ａが操作されたか否かを判断し、ステップＳ３ではブレーキ操作がなされたか否かを判断し、ステップＳ４では前後進切換レバー４５あるいは変速レバー４６が操作されたか否かを判断する。
【００４４】
＜エコノミーモードとパワーモード＞
エンジンモード切換スイッチ３２ｂが操作された場合は、ステップＳ１からステップＳ１０に移行してエンジンモードを切り換える。すなわち、エコノミーモードの場合はパワーモードに、パワーモードの場合はエコノミーモードに切り換える。
【００４５】
ここで、パワーモードとエコノミーモードについて、簡単に説明する。パワーモードは作業性を重視したモードであり、エコノミーモードは燃費を重視したモードである。
【００４６】
パワーモードが選択された場合には、図６において、エンジン出力トルクラインＥＬａで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。また、吸収トルクラインＰＬａで示される吸収トルク特性が設定される。この吸収トルクは、トルクコンバータの吸収トルクと作業機用油圧ポンプの吸収トルクとの和であり、走行環境、作業負荷、作業機用油圧ポンプの吐出油量調整等により定まる。図６では、吸収トルクラインＰＬａは、エンジン回転数を変数とする単調増加関数となっている。そして、この場合は、マッチング点Ｍａにおいてエンジン４１の出力トルクと、吸収トルクとが一致し、マッチング点Ｍａにおけるエンジン出力、つまりエンジン４１の最大馬力を油圧ポンプが吸収することで、重掘削作業を高効率で行うことができる。
【００４７】
また、エコノミーモードが選択された場合には、記号ＥＬｂのエンジン出力トルクラインで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。そして、この場合は、マッチング点Ｍｂにおいてエンジン４１の出力トルクと、吸収トルクとがマッチングする。このように、エコノミーモードでは、パワーモードでのマッチング点Ｍａよりも燃料消費率が低いマッチング点Ｍｂにおいてエンジン４１の出力トルクと、吸収トルクとをマッチングさせることができるため、燃料効率のよい領域でエンジン４１を使用することができ、燃費を向上させることができる。
【００４８】
＜キックダウンスイッチ＞
キックダウンスイッチ３３ａが操作された場合は、ステップＳ２からステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１ではエンジンがエコノミーモードであるかパワーモードであるかを判断する。
【００４９】
（１）キックダウン／パワーモード
キックダウンスイッチ３３ａが操作されたときにエンジンがパワーモードである場合は、ステップＳ１１からステップＳ１２に移行し、ステップＳ１２では変速モードが手動変速モードであるか否かを判断する。
【００５０】
手動変速モードである場合は、ステップＳ１２からステップＳ１３に移行し、「キックダウン制御−１」（後述：図７参照）を実行する。
【００５１】
また、エンジンがパワーモードであって変速モードが自動変速モードである場合は、ステップＳ１２からステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、車速が１０km/h以上であるか否かを判断する。
【００５２】
車速が１０km/h以上である場合、すなわち低速でない場合は、ステップＳ１４からステップＳ１５に移行し、「キックダウン制御−２」（後述：図７参照）を実行する。
【００５３】
車速が１０km/h未満である場合、すなわち低速である場合は、ステップＳ１４からステップＳ１６に移行し、「キックダウン制御−３」（後述：図７参照）を実行する。
【００５４】
なお、自動変速モードにおいて、車速が１０km/h以上の場合に強制的に第１速にシフトダウンせずに１段毎のシフトダウンとするのは、車速が比較的高い場合にいっきに第１速までシフトダウンすると、急激にエンジンブレーキがかかり、好ましくないからである。
【００５５】
（２）キックダウン／エコノミーモード
キックダウンスイッチ３３ａが操作されたときにエンジンがエコノミーモードである場合は、ステップＳ１１からステップＳ２０に移行する。ステップＳ２０では、前後進レバーが前進側になっているか否かを判断する。前進側の場合はステップＳ２０からステップＳ２１に移行し、ステップＳ２１において、「キックダウン制御−４」（後述：図７参照）を実行する。
【００５６】
＜キックダウン制御：キックダウンスイッチ操作による作動＞
次に、キックダウンスイッチ３３ａが各状態で操作された場合の作動（キックダウン制御−１，−２，−３，−４）について、図７を用いて説明する。なお、ここでは、前後進４速の場合を例にとって説明する。
【００５７】
（１）キックダウン制御−１
ステップＳ１３のキックダウン制御−１、すなわち、パワーモードで手動変速モードが設定されている場合について説明する。ここでは、変速レバーが第１速、第３速及び第４速の場合は、トランスミッションの変速段が固定され、キックダウンスイッチ３３ａが押されてもシフトダウン等の変速はなされない。すなわち、キックダウンスイッチ３３ａは無効である。また、変速レバーが第２速の場合は、トランスミッションの変速段は第２速に固定される。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押された場合は、変速段が第２速から第１速にシフトダウンされる。なお、この状態でさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００５８】
（２）キックダウン制御−２
ステップＳ１５のキックダウン制御−２、すなわち、パワーモードで自動変速モードが設定され、速度が高速の場合について説明する。ここでは、変速レバーが第３速及び第４速の場合は、トランスミッションでは、第２速〜第４速の間で自動変速が行われる。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押されると、１段ずつのシフトダウンが実行される。すなわち、キックダウンスイッチ３３ａは有効である。なお、この第１速のときにさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００５９】
また、変速レバーが第２速の場合は、トランスミッションの変速段は第２速に固定される。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押された場合は、変速段が第２速から第１速にシフトダウンされる。なお、この状態でさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００６０】
さらに、変速レバーが第１速の場合は、トランスミッションの変速段は第１速に固定され、キックダウンスイッチ３３ａが押されてもその操作は無効であり、特に処理はなされない。
【００６１】
（３）キックダウン制御−３
ステップＳ１６のキックダウン制御−３、すなわち、パワーモードで自動変速モードが設定され、速度が低速の場合について説明する。ここでは、変速レバーが第３速及び第４速の場合は、トランスミッションでは、第２速〜第４速の間で自動変速が行われる。この場合に、キックダウンスイッチ３３ａが押されると、強制的に第１速にシフトダウンされる。すなわち、キックダウンスイッチ３３ａは有効である。なお、この第１速のときにさらにキックダウンスイッチ３３ａが押されても、もともとエンジンはパワーモードであるので、エンジンのモードが切り換えられることはない。
【００６２】
変速レバーが第２速及び第１速の場合は、前述のキックダウン制御−２と同様である。すなわち、変速レバーが第２速、第１速の場合は、トランスミッションの変速段は第２速、第１速に固定され、第２速の場合にキックダウンスイッチ３３ａが押された場合は、第１速にシフトダウンされる。また、変速レバーが第１速の場合は、キックダウンスイッチ３３ａが押されてもその操作は無効である。
【００６３】
（４）キックダウン制御−４
ステップＳ２１のキックダウン制御−４、すなわち、エコノミーモードが設定されている場合について説明する。
【００６４】
この場合のキックダウン制御は、キックダウンスイッチ３３ａの操作によって第１速にシフトダウンされた後の処理が前述のキックダウン制御−１〜−３と異なり、それ以外の処理は同様である。
【００６５】
このキックダウン制御−４では、キックダウンスイッチ３３ａの操作が有効で、キックダウンスイッチ３３ａによって第１速にシフトダウンされた状態で、再度キックダウンスイッチ３３ａが押されると、エンジンがエコノミーモードからパワーモードに切り換えられる。
【００６６】
以上のように、エコノミーモードで、かつキックダウンによって第１速にシフトダウンされた状態で、さらにパワーを必要とする場合は、オペレータは、作業機レバー３３の頭部にあるキックダウンスイッチ３３ａを操作することによって、エンジンをパワーモードに切り換えることができる。したがって、作業を中断することなく、容易にエンジン出力を上昇させて、重負荷の作業を行うことができる。
【００６７】
＜ブレーキ操作＞
まず、ブレーキカットオフ機能について簡単に説明する。ブレーキカットオフ機能とは、ブレーキペダルが操作された場合に、制動力を作用させるとともに、自動的にトランスミッションの変速段を中立位置にシフトし、その後の発進を第２速で行うように制御する機能である。
【００６８】
ここで、一般的に、重負荷作業の場合はキックダウンによって変速段を第１速にシフトして運転・作業をしている場合が多い。したがって、このような状況で、前述のようなブレーキカットオフ機能によって、ブレーキペダルを操作するたびに第２速にシフトされると、オペレータはキックダウンスイッチによって再度第１速にシフトダウンする必要があり、操作が煩わしい。
【００６９】
そこで本実施形態では、ブレーキ操作がなされたときに、トランスミッションがキックダウンによって第１速にシフトされた変速段になっているか否かを判断し、その判断結果によってブレーキカットオフ機能を作動させるか制限するかを制御するようにしている。この場合の制御処理を以下に説明する。
【００７０】
ブレーキ操作がなされた場合は、図５ＢのステップＳ３からステップＳ３０に移行する。ステップＳ３０では、現在の変速段が、キックダウンによって第１速にシフトされたものであるか否かを判断する。キックダウンによって第１速にシフトされたものでない場合は、ステップＳ３０からステップＳ３１に移行し、このステップＳ３１ではブレーキカットオフ機能を実行する。
【００７１】
一方、キックダウンによって第１速にシフトされた状態で運転・作業中にブレーキ操作がなされた場合は、ステップＳ３０からステップＳ３２に移行する。このステップＳ３２ではブレーキカットオフ機能を制限する。具体的には、ブレーキ操作がなされた場合、制動力を作用させるとともに、変速段を自動的に中立位置にシフトする。そして、その後の発進を第２速ではなく第１速で行うようにする。
【００７２】
以上のように、キックダウンによって第１速にシフトされた状態で運転・作業をしているときには、ブレーキカットオフ機能を制限し、ブレーキペダルを操作しても変速段は第１速に固定されるように制御している。したがって、重負荷作業中の作業効率の低下を避けることができる。
【００７３】
＜キックダウンの解除＞
次に、前後進切換レバー４５あるいは変速レバー４６が操作された場合は、ステップＳ４からステップＳ４０に移行する。ここでは、キックダウン状態を解除する。
【００７４】
ここで、「キックダウン状態」とは、前述のステップＳ２１等において、キックダウンスイッチ３３ａの操作によって第１速にシフトダウンされた状態である。前述のステップＳ３２が実行される場合も「キックダウン状態」である。
【００７５】
したがって、ステップＳ４０が実行された後は、ステップＳ２１が実行された状態の場合は、パワーモードからエコノミーモードに戻る。また、ステップＳ３２が実行されてブレーキカットオフ機能が制限されている場合は、通常のブレーキカットオフ機能が有効に作動するようになる。
【００７６】
［実施形態の効果］
以上のように本実施形態によれば、エコノミーモードにおいて、キックダウンによって第１速にシフトダウンして作業している最中に、作業機レバーに設けられたキックダウンスイッチ３３ａを再度操作するだけでパワーモードに移行させることができる。したがって、オペレータは、作業中に作業を中断することなくエンジンの高出力を容易に得ることができ、作業性が向上する。
【００７７】
また、キックダウンによって第１速にシフトされた状態で運転・作業中にブレーキ操作がなされた場合は、ブレーキカットオフ機能を制限し、ブレーキペダルを操作しても変速段は第１速に固定されるように制御している。したがって、重負荷作業中の効率の低下を避けることができる。
【００７８】
さらに、前後進切換レバー又は変速レバーを操作することによって、キックダウン状態が解除されるので、エコノミーモード時に一時的にパワーが欲しいときにのみ簡単にパワーモードに移行できるとともに、簡単な操作でこの状態を解除してエコノミーモードに戻ることができる。さらに、ブレーキカットオフ機能の制限を簡単に解除することができるので、作業性がさらに向上する。
【００７９】
［他の実施形態］
（ａ）前記実施形態では、エンジンのモードとしてエコノミーモードとパワーモードとを有する場合について説明したが、エンジンのモードの種類としてはこれに限定されるものではない。例えば、エコノミーモードが複数のモードに分かれているような場合にも本発明を同様に適用することができる。
【００８０】
（ｂ）前記実施形態では、エコノミーモードにおいて、キックダウンによって第１速にシフトダウンして運転・作業中にキックダウンスイッチが操作された場合にパワーモードに移行するようにしたが、エコノミーモードで他の状態の場合に、同様に、キックダウンスイッチの操作によってパワーモードに移行するようにしてもよい。例えば、前記実施形態では、手動変速モードの第１速固定や自動変速モードの第１速固定の場合にキックダウンスイッチの操作を無効にしたが、この場合も有効にして、キックダウンスイッチの操作によって、エンジンモードをエコノミーモードからパワーモードに切り換えるようにしてもよい。
【００８１】
（ｃ）キックダウンスイッチの配置に関しては、前記実施形態に限定されない。但し、作業中にオペレータが操作している部材に配置するのが望ましい。
【００８２】
（ｄ）キックダウン解除の条件は前記実施形態に限定されない。前後進切換レバーや変速レバー以外の操作によってキックダウンが解除されるようにしてもよい。
【００８３】
（ｅ）前記実施形態では、本発明をホイルローダに対して適用したが、他の建設機械についても同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、エコノミーモードでの作業中に、作業性を損なうことなくスムーズにエンジンの出力を上昇させることができる。したがって、エンジン制御装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】ホイルローダの外観図。
【図２】ホイルローダのキャビンの配置を示す平面図。
【図３】キャビン内の右側コンソールボックスの配置を示す図。
【図４】制御ブロック図。
【図５Ａ】本発明の一実施形態による制御処理のフローチャート。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態による制御処理のフローチャート。
【図６】エコノミーモードとパワーモードを説明するための特性図。
【図７】変速レバーと変速モード及びキックダウンスイッチの作動の関係を示す図。
【符号の説明】
【００８６】
１０ ホイルローダ
３３ 作業機レバー
３３ａ キックダウンスイッチ
４０ コントローラ
４５ 前後進切換レバー
４６ 変速レバー
４７ ブレーキセンサ
４８ アクセルセンサ
４９ 車速センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業性を重視してエンジンを高馬力で使用するパワーモードと、省燃費を重視してエンジンを低馬力で使用するエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換え可能であるとともに、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能であり、作業機を操作するための作業機操作レバーを有する作業車両のエンジン制御装置であって、
エンジンのモードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定するエンジンモード判定手段と、
複数の変速段のうち現在の変速段を検出する変速段検出手段と、
キックダウンの指示があったことを検出するキックダウン検出手段と、
エンジンモードがエコノミーモードでありかつキックダウンの指示により第２速以上の変速段から第１速に移行された状態で、さらにキックダウンの指示があったときにエンジンをパワーモードに移行させる制御手段と、
前記作業機操作レバーに設けられ、キックダウンの実行を指示するための指示部材と、
を備えた作業車両のエンジン制御装置。
【請求項２】
前記指示部材は前記作業機操作レバーのグリップ部に設けられている、請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記作業車両は、前後進の切換を行うための前後進切換レバーと、変速機を変速するための変速レバーとを備えており、
前記前後進切換レバー又は変速レバーが操作されたことを検出する操作検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、キックダウンの指示によってエコノミーモードからパワーモードに移行した後に前記前後進切換レバー又は変速レバーが操作された場合に、パワーモードからエコノミーモードに戻すキックダウン解除機能を有している、
請求項１又は２に記載の作業車両のエンジン制御装置。
【請求項４】
ブレーキ操作がなされたことを検出するブレーキング検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、ブレーキング時に変速段を中立位置に設定するとともにブレーキング解除時に変速段を第２速に設定するブレーキカットオフ機能を有し、キックダウンによって第１速に変速した場合は前記ブレーキカットオフ機能を制限して前記キックダウン解除機能を実行するまで変速段を第１速に維持する、
請求項３に記載の作業車両のエンジン制御装置。
【請求項１】
作業性を重視してエンジンを高馬力で使用するパワーモードと、省燃費を重視してエンジンを低馬力で使用するエコノミーモードとでエンジンのモードを切り換え可能であるとともに、変速機の変速段を強制的に低速側に変速させるキックダウンが可能であり、作業機を操作するための作業機操作レバーを有する作業車両のエンジン制御装置であって、
エンジンのモードがパワーモードであるかエコノミーモードであるかを判定するエンジンモード判定手段と、
複数の変速段のうち現在の変速段を検出する変速段検出手段と、
キックダウンの指示があったことを検出するキックダウン検出手段と、
エンジンモードがエコノミーモードでありかつキックダウンの指示により第２速以上の変速段から第１速に移行された状態で、さらにキックダウンの指示があったときにエンジンをパワーモードに移行させる制御手段と、
前記作業機操作レバーに設けられ、キックダウンの実行を指示するための指示部材と、
を備えた作業車両のエンジン制御装置。
【請求項２】
前記指示部材は前記作業機操作レバーのグリップ部に設けられている、請求項１に記載の作業車両のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記作業車両は、前後進の切換を行うための前後進切換レバーと、変速機を変速するための変速レバーとを備えており、
前記前後進切換レバー又は変速レバーが操作されたことを検出する操作検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、キックダウンの指示によってエコノミーモードからパワーモードに移行した後に前記前後進切換レバー又は変速レバーが操作された場合に、パワーモードからエコノミーモードに戻すキックダウン解除機能を有している、
請求項１又は２に記載の作業車両のエンジン制御装置。
【請求項４】
ブレーキ操作がなされたことを検出するブレーキング検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、ブレーキング時に変速段を中立位置に設定するとともにブレーキング解除時に変速段を第２速に設定するブレーキカットオフ機能を有し、キックダウンによって第１速に変速した場合は前記ブレーキカットオフ機能を制限して前記キックダウン解除機能を実行するまで変速段を第１速に維持する、
請求項３に記載の作業車両のエンジン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１５７９７２（Ｐ２０１１−１５７９７２Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０２７０（Ｐ２０１１−６０２７０）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【分割の表示】特願２００５−３６９２１６（Ｐ２００５−３６９２１６）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【分割の表示】特願２００５−３６９２１６（Ｐ２００５−３６９２１６）の分割
【原出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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