專利名稱：作業車輛的原動機控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及輪式裝載機等作業車輛的原動機控制裝置。
背景技術：
公知有一種在通過液力變矩器將發動機的旋轉輸入至變速器的輪式裝載機等作業車輛中限制原動機轉速的裝置(參照專利文件1)。通過該專利文件1的裝置，在將最高速度級設定為例如2速時，伴隨車速的增加限制發動機轉速，使其不超過與該2速對應的上限車速。專利文件1 日本特開2007-107651號公報然而，在如上述專利文件1記載的裝置那樣根據車速來限制發動機轉速的情況下，有可能無法得到充足的行駛驅動力，行駛性和作業性惡化。
發明內容
本發明第1方式的作業車輛的原動機控制裝置，具有轉速控制裝置，根據加速踏板的操作量控制原動機的轉速；行駛驅動裝置，通過液力變矩器及變速器將原動機的旋轉傳遞至車輪；速度比檢測裝置，檢測液力變矩器的輸入軸與輸出軸的速度比；和速度限制裝置，根據通過速度比檢測裝置檢測出的速度比限制原動機的最高轉速，速度限制裝置對所述原動機的最高轉速進行限制，以使得當檢測出的速度比處于原動機的轉速的加速區域時的最高轉速與當檢測出的速度比處于非加速區域時的最高轉速相比減小。本發明的第2方式，優選的是，在第1方式的作業車輛的原動機控制裝置中，速度限制裝置在檢測出的速度比為第1規定值以上時，使最高轉速的限制量與速度比不足第1 規定值時相比增大。本發明的第3方式，優選的是，在第1方式的作業車輛的原動機控制裝置中，速度限制裝置在檢測出的速度比為第1規定值以上時使最高轉速的值降低，在速度比不足第1 規定值時不使所述最高轉速的值降低。本發明的第4方式，優選的是，在第2或第3方式的作業車輛的原動機控制裝置中，速度限制裝置在變速器的速度級為1速度級或2速度級的低速度級時、且當檢測出的速度比為第1規定值以上且不足比第1規定值大的第2規定值時，使限制量與速度比不足第 1規定值及為第2規定值以上時相比增大。本發明的第5方式，在第2至第4方式的作業車輛的原動機控制裝置中，速度限制裝置也可以在使限制量增大后，伴隨時間經過而使限制量減小。本發明的第6方式，在第2至第5方式的作業車輛的原動機控制裝置中，速度限制裝置也可以在變速器的速度級為3速度級以上的高速度級時、且當檢測出的速度比為第 1規定值以上時，伴隨速度比的增加而使限制量逐漸增大，以使得車輛的最高車速為預先設定的限制車速。本發明的第7方式，在第6方式的作業車輛的原動機控制裝置中，也可以檢測車速的車速檢測裝置，速度限制裝置在通過車速檢測裝置檢測出的車速為比限制車速低的設定車速以上時，使限制量逐漸增大，在車速不足設定車速時，不限制最高轉速。本發明的第8方式，在第6或第7方式的作業車輛的原動機控制裝置中，也可以還具有判斷速度比檢測裝置的檢測值為正常或異常的判斷裝置，速度限制裝置在通過判斷裝置判斷為檢測值正常時，伴隨速度比的增加而使最高轉速逐漸減小至規定值，在通過判斷裝置判斷為檢測值異常時，與速度比無關地將最高轉速限制在規定值。根據本發明，由于在液力變矩器速度比處于原動機轉速的加速區域中時，使原動機最高轉速與非加速區域的值相比降低，因此能夠在限制發動機轉速的同時得到充足的行駛驅動力。
圖1是本發明實施方式的輪式裝載機的側視圖。圖2是表示本發明實施方式的原動機控制裝置的概略結構的圖。圖3 (a)是表示基于液力變矩器速度比基準控制的自動變速的時序的圖，圖3 (b) 是表示基于車速基準控制的自動變速的時序的圖。圖4是表示踏板操作量與發動機目標轉速之間關系的圖。圖5是表示基于第1實施方式的原動機控制裝置的速度比與發動機最高轉速之間關系的圖。圖6是表示基于第1實施方式的原動機控制裝置的踏板操作量與發動目標轉速之間關系的圖。圖7(a)是表示基于第1實施方式的原動機控制裝置的轉矩特性的圖，圖7(b)是表示其比較例的圖。圖8是表示第1實施方式的原動機控制的控制器中的處理的一例的流程圖。圖9是表示速度限制關閉時的行駛驅動力特性的圖。圖10是表示速度限制開啟時的行駛驅動力特性的一例的圖。圖11 (a)是表示第1實施方式的原動機控制裝置的動作特性的一例的圖，圖11 (b) 是表示其比較例的圖。圖12是表示基于V循環的裝載作業的一例的圖。圖13(a)是表示掘鏟動作的圖，圖13(b)是表示向自卸的裝載動作的圖。圖14是表示圖5的變形例的圖。圖15是作為第2實施方式的比較例的3速度級及4速度級的車速與行駛驅動力之間關系的圖。圖16是表示基于第2實施方式的原動機控制裝置的速度比與發動機最高轉速之間關系的圖。圖17是表示基于第2實施方式的原動機控制裝置的車速與行駛驅動力之間關系的圖。圖18是表示基于第2實施方式的原動機控制裝置的轉矩特性的圖。圖19是表示基于第2實施方式的原動機控制裝置的踏板操作量與發動機目標轉速之間關系的圖。
圖20是表示第2實施方式的原動機控制的控制器中的處理的一例的流程圖。
具體實施例方式第1實施方式下面，參照圖1-圖14對本發明第1實施方式的作業車輛的原動機控制裝置進行說明。圖1是應用了本實施方式的原動機控制裝置的作為作業車輛的一例的輪式裝載機的側面圖。輪式裝載機100由具有斗桿111、鏟斗112、輪胎113等的前部車身110和具有駕駛室121、發動機室122、輪胎123等的后部車身120構成。斗桿111通過斗桿缸114 的驅動在上下方向上轉動(俯仰運動)，鏟斗112通過鏟斗缸115的驅動在上下方向上轉動 (傾倒或鏟起)。前部車身110與后部車身120通過中央銷101以彼此能夠自由轉動的方式連結，前部車身110通過轉向缸(未圖示)的伸縮相對于后部車身120左右彎折。圖2是表示本實施方式的原動機控制裝置的概略結構的圖。在發動機1的輸出軸上連結有液力變矩器2的輸入軸，液力變矩器2的輸出軸連結在能夠變速為1速-4速的變速器3上。液力變矩器2是由公知的泵輪、渦輪、導輪構成的流體離合器，發動機1的旋轉經由液力變矩器2傳遞至變速器3。變速器3具有改變其速度級的液壓離合器，液力變矩器2的輸出軸的旋轉通過變速器3而變速。變速后的旋轉經由傳動軸4、輪軸5傳遞至輪胎 6(圖1的113、123)，車輛行駛。另外，雖然省略了圖示，但是，在輪式裝載機100上設置有由發動機1驅動的作業用液壓泵，來自液壓泵的液壓油唄供給至斗桿缸114和鏟斗液壓缸115等執行機構，以進行作業。控制器10構成為包括具有CPU、ROM、RAM以及其他周邊電路等的運算處理裝置。 在控制器10上連接有加速操作量檢測器12，用于檢測加速踏板12a的操作量；制動操作量檢測器13，用于檢測制動踏板13a的操作量；轉速檢測器14，用于檢測液力變矩器2的輸入軸的轉速Ni ；轉速檢測器15，用于檢測液力變矩器2的輸出軸的轉速Nt ；車速檢測器16， 用于檢測變速器3的輸出軸的轉速，即檢測車速ν;變速模式選擇開關7，用于選擇手動變速模式或自動變速模式；換檔開關8，用于在1速-4速之間指示速度級的上限；前進后退切換開關9，用于指示車輛的前進后退；和限制選擇開關18，用于選擇發動機轉速為限制/非限制。液力變矩器2具有使輸出轉矩相對于輸入轉矩增大的功能，即具有使轉矩比為1 以上的功能。轉矩比伴隨著液力變矩器2的輸入軸與輸出軸的轉速之比、即液力變矩器速度比e(=輸出轉速Nt/輸入轉速Ni)的增加而變小。例如，在發動機轉速恒定的狀態下， 若在行駛中行駛負荷增大，則液力變矩器2的輸出轉速Nt即車速降低，液力變矩器速度比 e變小。此時，由于轉矩比增加，因此車輛能夠以更大的驅動力(牽引力)行駛。即車速慢時驅動力大(低速高轉矩)，車速快時驅動力小(高速低轉矩)。變速器3是具有與1速至4速的各速度級相對應的電磁閥的自動變速器。這些電磁閥由從控制器10向變速器控制部11輸出的控制信號驅動而變速。圖3(a)(b)是表示基于變速器3的自動變速的時序的圖。在自動變速控制中，有如圖3(a)所示的液力變矩器速度比基準控制和如圖3(b)所示的車速基準控制兩種方式，其中，液力變矩器速度比基準控制是，一旦液力變矩器速度比e達到規定值就變速；車速基準控制是，一旦車速達到規定值就變速。在本實施方式中，是通過液力變矩器速度比基準控制來控制變速器3的速度級。在如圖3(a)所示的液力變矩器速度比基準控制中，當行駛負荷降低，液力變矩器速度比e增加，并且液力變矩器速度比e達到規定值eu以上時，速度級上升1級。相反地， 當行駛負荷升高，液力變矩器速度比e降低，并且液力變矩器速度比e達到規定值ed以下時，速度級下降1級。由此，變速器3的速度級根據液力變矩器速度比e在1速-4速之間自動變更。此時，將通過換檔開關8選擇了的速度級作為上限而自動變速。例如當通過換檔開關8選擇了 2速時，速度級為1速或2速，當選擇了 1速時，速度級固定于1速。另外，也可以不基于液力變矩器速度比基準控制，而是基于車速基準控制對變速器3的速度級進行控制。在該情況下，如圖3(b)所示地，當車速增加并達到規定值vSl、vS2、 vS3時，速度級上升1級，而當車速減少并達到vS4、vS5、vS6時，速度級下降1級。控制器10將發動機轉速控制為與加速踏板12a的操作量相對應的發動機目標轉速Na。圖4是表示踏板操作量與發動機目標轉速Na之間關系的圖。圖中，實線表示發動機轉速為非限制的特性，即表示速度限制關閉的特性；點劃線表示發動機轉速為限制的特性， 即表示速度限制開啟的特征。發動機目標轉速Na能夠在發動機轉速的上限值Nmax與下限值Nmin之間變更。如圖4所示，在加速踏板1 為非操作時，發動機目標轉速Na為下限值Nmin，隨著踏板操作量的增加發動機目標轉速Na增加。在速度限制關閉狀態下，踏板最大踏入時的發動機目標轉速Na為上限制Nmax。而在速度限制開啟狀態下，發動機目標轉速Na的最大值即發動機最高轉速Namax被限制，踏板最大踏入時的發動機目標轉速Na為規定值 Ns(< Nmax)。控制器10將與此發動機目標轉速Na相對應的控制信號向發動機控制部Ia 輸出，將發動機轉速控制為發動機目標轉速Na。在本實施方式中，將發動機目標轉速Na的上限值Nmax與速度限制開啟時的發動機最高轉速Ns之差、即轉速限制量Δ N以下述方式設定為與液力變矩器速度比e相對應的值。圖5是表示速度限制開啟時的液力變矩器速度比e與發動機最高轉速Namax之間關系的圖。在速度比e不足規定值el的低速度比區域中，將發動機最高轉速設定為規定值 Nsl ；在速度比e處于規定值el以上且不足規定值e2的中速度比區域中，將發動機最高轉速設定為規定值Nsl2 ；在速度比e處于規定值e2以上的高速度比區域中，將發動機最高轉速設定為規定值Ns2。在此，低速度比區域主要為剛起步行駛或在掘鏟作業時的速度比區域；中速度比區域主要為加速狀態中的速度比區域；高速度比區域主要為平穩行駛狀態下的速度比區域；將el、e2設定為例如0.25、0.75。另外，規定值e l、e2與圖3 (a)的規定值 ed、eu之間，具有例如el < ed，e2 < eu的關系。在圖5中，在發動機最高轉速的上限值Nmax與各限制值Nsl、Nsl2、Ns2之間具有 Nmax > Nsl > Ns2 > Nsl2的關系，在中速度比區域中轉速限制量Δ N為最大。另外，一旦限制發動機最高轉速之后，相應地，車輛的最大驅動力和最高車速也降低，但在本實施方式中，將各限制值Nsl、Nsl2、Ns2設定為使它們的降低不會在實用上產生問題的值。例如，相對于發動機轉速的上限值Nmax (100% )，分別設定Nsl為90%，Nsl2為75%，Ns2為85%。 該情況下的踏板操作量與發動機目標轉速Na之間的關系為如圖6所示。
圖7 (a) (b)是表示最大程度地踏入加速踏板1 時的發動機轉速與轉矩之間關系的轉矩線圖。另外，圖7(a)是根據液力變矩器速度比e限制發動機最高轉速的情況下的轉矩線圖，圖7(b)是與液力變矩器速度比e無關地將發動機最高轉速一律限制了規定量ΔΝ 的情況下的轉矩線圖。圖中，特性f0是不限制發動機最高轉速情況下的發動機輸出轉矩特性，特性Π0-Π3分別是限制了發動機最高轉速情況下的發動機輸出轉矩特性。液力變矩器輸入轉矩與液力變矩器輸入軸的轉速Ni的2次方成正比地增加，液力變矩器速度比e越大液力變矩器輸入轉矩越小。發動機輸出轉矩特性與液力變矩器輸入轉矩特性的交點為匹配點，車輛行駛時的發動機輸出轉矩及液力變矩器輸入轉矩為該匹配點的值。在圖7(b)中，當對發動機轉速僅限制了規定量ΔΝ時，匹配點向圖的左側偏移，與不限制發動機轉速的情況相比，液力變矩器輸入轉矩降低。由于液力變矩器輸入轉矩X液力變矩器輸入軸的轉速為液力變矩器2的輸入動力，相當于發動機輸出，所以通過限制發動機最高轉速，能夠降低發動機輸出，能夠改善油耗。但是，如圖7(b)所示，由于對發動機最高轉速一律進行限制，所以液力變矩器輸入轉矩整體地降低，而且能夠用于行駛的動力(馬力)也降低。因此，作業時的行駛驅動力不足，在實用上存在問題。對此，在本實施方式中，由于根據液力變矩器速度比e限制發動機轉速，所以如圖7(a)所示，在液力變矩器速度比e不足規定值el的范圍內行駛驅動力的降低小，在液力變矩器速度比e處于規定值el以上且不足規定值e2的范圍內行駛驅動力的降低變大。由此能夠改善油耗，同時能夠在作業時得到足夠的掘鏟力。圖8是表示通過控制器10的CPU執行的處理的一例，特別是表示與發動機轉速控制有關的處理的一例的流程圖。該流程圖所表示的處理從例如發動機鑰匙開關的啟動開始。在步驟Si，讀取來自圖2的各種傳感器12-16及開關7-9、18的信號。在步驟S2，基于預先存儲的、在圖6中用實線表示的發動機最高轉速非限制的特性，對與通過加速操作量檢測器12檢測出的踏板操作量相對應的發動機目標轉速Na進行運算。在步驟S3，判斷通過限制選擇開關18是否選擇了發動機轉速限制，即判斷是否選擇了速度限制開啟。若步驟S3的判斷結果是肯定的，則進入步驟S4,若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S4，判斷變速器3的速度級是否處于2速以下。若步驟S4的判斷結果是肯定的，則進入步驟S5，若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S5，基于來自轉速檢測器14、15 的信號運算液力變矩器速度比e，并判斷液力變矩器速度比e處于低速度比區域(e < el)、 中速度比區域(el < e < e2)和高速度比區域(e彡e2)中的哪一區域中。在步驟S5，若判斷為低速度比區域，則進入步驟S6，判斷在步驟S2運算出的發動機目標轉速Na是否處于預先規定的、圖5的限制值Nsl以上。若步驟S6的判斷結果是肯定的，則進入步驟S7，若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S7，將Nsl設定為發動機目標轉速Na，并進入步驟S13。在步驟S13，向發動機控制部Ia輸出控制信號，將發動機轉速控制為發動機目標轉速Na。在步驟5，若判斷為高速度比區域，則進入步驟S11，判斷在步驟S2運算出的發動機目標轉速Na是否處于預先規定的、圖5的限制值Ns2以上。若步驟Sll的判斷結果是肯定的，則進入步驟S12，若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S12，將Ns2設定為發動機目標轉速Na，并進入步驟S13。在步驟S5，若判斷為中速度比區域，則進入步驟S8，判斷在步驟S2運算出的發動機目標轉速Na是否處于預先規定的、圖5的限制值Nsl2以上。若步驟S8的判斷結果是肯定的，則進入步驟S9，若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S9，使計時器進行計時，判斷計時器的計時時間t是否在預先規定的規定時間ta以上。規定時間ta被設定為，使得操作員不會感覺到由于轉速限制量ΔΝ的增加而車速減少的時間(例如1. 5秒左右)。若步驟S9的判斷結果是肯定的，則進入步驟S12，若是否定的，則進入步驟S10。另夕卜，在步驟S3的判斷結果是否定時、在步驟S4的判斷結果是否定時、當在步驟S5判斷出速度比e處于中速度比區域以外時、以及在步驟S9的判斷結果是肯定時，分別使計時器復位。 在步驟SlOdf Nsl2設定為發動機目標轉速Na，并進入步驟S13。第1實施方式的動作總結如下。在通過限制選擇開關18選擇了速度限制關閉時、 以及即使選擇了速度限制開啟但速度級在3速以上時，不限制發動機1的最高轉速，而將踏板最大踏入時的發動機轉速控制為上限值Nmax (步驟S3 —步驟S13、步驟S4 —步驟S13)。 該情況下的車速ν與行駛驅動力F之間的關系為如圖9所示。圖中，fa-fd分別為1速度級-4速度級的特性，在各速度級均為伴隨車速ν的增加而驅動力F減少。特性fa與fb、 fb與fc、fc與fd的交點分別為變速點pa-pc，該變速點pa-pc上的速度比為ed或eu。另一方面，在通過限制選擇開關18選擇了速度限制開啟時，根據速度比e限制發動機最高轉速，使踏板最大踏入時的發動機轉速為規定值Nsl、Nsl2、Ns2中的某一個(步驟 S7、步驟S10、步驟S12)。該情況下的2速度級中的車速ν與行駛驅動力F之間的關系如圖 10所示。圖中的f20為速度限制關閉時的特性(相當于圖9的特性fb)，特性f21-f23分別為速度限制開啟時的低速度比區域、中速度比區域、高速度比區域中的特性。在圖10中，速度限制開啟時的最高車速v2比速度限制關閉時的最高車速v2’低， 速度限制開啟時的最大驅動力F2比速度限制關閉時的最大驅動力F2’小。而且，在同一車速下比較的話，速度限制開啟時的驅動力比速度限制關閉時的驅動力小，特別是中速度比區域的驅動力(特性f2》與低速度比區域及高速度比區域的驅動力(特性f21、f2!3)相比大幅減少。由此，速度限制開啟時能夠在不會使最大驅動力和最高車速降低得那么多的情況下，大幅改善油耗。若速度限制開啟時速度比e處于中速度區域，則在規定時間ta之后轉速限制量 ΔΝ減少(步驟S9—步驟S12)，驅動力的特性f22如圖中箭頭所示地向右側移動。因此， 例如在正以驅動力1 進行上坡行駛時，由于在規定時間ta之后車速從va增加至vb，所以操作員不會那么強烈地感覺到速度限制開啟時的車速的大幅降低，并能夠防止行駛性能在實用中降低。圖11(a)是表示在平地行駛中的起步加速時的發動機目標轉速Na、發動機實際轉速、液力變矩器速度比e以及車速ν的隨時間變化的圖。圖中，實線為各自在速度限制關閉時的特性，虛線為各自在速度限制開啟時的特性。另外，圖11(b)是，一律限制發動機最高轉速情況下的特性，其為本實施方式的比較例。如圖11 (a)所示，在速度限制關閉狀態下，當在時刻t0最大程度地踏入加速踏板 12a時，發動機目標轉速急速上升至上限值Nmax，發動機實際轉速遲滯地追隨于發動機目標轉速。由此，車速上升至最高車速v2’，并且伴隨車速的上升，液力變矩器速度比e也上升。另一方面，在速度限制開啟狀態下，在時刻tl_t2之間液力變矩器速度比e在中速度比區域&1<6<62)，在該范圍中將發動機目標轉速限制為臨12。因此，發動機實際轉速的上升程度變緩，從而能夠改善油耗。在該情況下，達到最高車速v2所需要的時間為Ata。而在圖11(b)中，由于發動機實際轉速急劇上升，所以改善油耗的效果小。在該情況下，達到最高車速v2所需要的時間為Atb(< Ata)，雖然圖11(b)的情況較早達到最高車速，但由于Atb與Ata之差較小(例如在1秒以下)，所以本實施方式在實用上沒有問題。接下來，針對輪式裝載機的掘鏟作業進行說明。圖12表示基于所謂的V循環的裝載作業的情況，基于所謂的V循環的裝載作業是，在使車輛100插入到堆積的砂土 130等中并將砂土等取入至鏟斗內之后，使車輛100后退并轉向，向自卸車140前進并將鏟斗內的砂土裝載至自卸車140中。在該情況下，由于在圖13(a)所示的掘鏟時需要大的行駛驅動力 F，所以將變速器3設為1速度級，全力踏入加速踏板12a。在圖13(b)所示的向自卸車140的裝載作業時，一邊在2速狀態下全力踏入加速踏板1 一邊使鏟斗122上升，并使車輛100向自卸車140前進，并排出砂土 130。當在2 速下向自卸車140進行裝載時，由于大幅限制了發動機最高轉速，所以作業的周期變長，但能夠降低燃料消費量，因此，其結果是消耗IL燃料情況下的作業量(作業量油耗)增加。根據本實施方式能夠實現下述的作用效果。(1)當通過限制選擇開關18選擇速度限制開啟時，液力變矩器速度比e處于 el^e<e2的中速度比區域，與液力變矩器速度比e處于e < el的低速度比區域及處于 e ^ e2的高速度比區域相比，增大了發動機最高轉速的限制量ΔΝ。由此能夠在不使最大驅動力及最高車速過度降低的情況下，大幅改善油耗，能夠防止行駛性的惡化和作業性的
T^ ο(2)液力變矩器速度比e在中速度比區域時將發動機最高轉速限制為規定值 Nsl2，而后，在經過規定時間ta后，減小轉速限制量Δ N，使發動機最高轉速為規定值Ns2， 因此能夠防止在上坡行駛等中操作員感覺到由于車速大幅降低造成的不良感。(3)由于在速度級處于1速或2速時限制發動機最高轉速，因此在速度級處于3速或4速的平穩行駛時，能夠無障礙地進行高速行駛。另外，在上述第1實施方式中，在速度比e處于低速度比區域、中速度比區域、高速度比區域的所有范圍中，將發動機最高轉速分別限制為規定值Nsl、Nsl2、Ns2，然而也可以僅在速度比e處于中速度比區域、高速度比區域時，或僅在速度比e處于中速度比區域時限制發動機最高轉速。在速度比e處于中速度比區域時，也可以不是將發動機最高轉速一律限制為規定值Nsl2，而是如圖14所示地根據速度比e將發動機最高轉速的限制量ΔΝ進一步精細地設定。在上述實施方式中，在液力變矩器速度比e處于中速度比區域時，在將發動機最高轉速限制為規定值Nsl2后，經過規定時間ta后，使發動機最高轉速變為規定值Ns2， 但是也可以在經過規定時間ta后逐漸減小轉速限制量ΔΝ。第2實施方式下面，參照圖15-圖20，針對本發明第2實施方式的作業車輛的原動機控制裝置進行說明。在第1實施方式中，當變速器3在1速度級及2速度級時，根據液力變矩器速度比 e限制發動機最高轉速，然而在第2實施方式中，在3速度級及4速度級中也根據液力變矩器速度比e限制發動機最高轉速。下面，主要說明與第1實施方式的區別點。
圖15是3速度級及4速度級的行駛性能線圖。圖中，f30、f40 (虛線)是速度限制關閉時的特性(相當于圖9的fc、fd)。f31、f41(實線)是與液力變矩器速度比e無關地一律限制發動機最高轉速情況下的特性。3速度級及4速度級中的、速度限制關閉時的最高車速分別為v3、v4。另一方面，一旦限制發動機最高轉速，發動機輸出就會降低，因此，相應地，在同一車速下能夠輸出的驅動力減少。其結果，平地行駛中的最高車速被限制為規定值 vlim。通過這樣地限制發動機最高轉速，例如在場地作業中限制最高車速的情況下、在狹小作業現場中限制最高車速的情況下、和基于法律規則限制最高車速的情況下等時，能夠將車速抑制在設定車速vlim以下。但是，當如圖15所示，與液力變矩器速度比e無關地一律限制發動機最高轉速時，在從以最高車速vlim平地行駛的狀態由于上坡行駛等而行駛負荷增加的情況下，車速會從最高車速vlim立即降低。而且，行駛負荷降低后再次加速時的加速性也差。因此，在本實施方式中，根據液力變矩器速度比e如下所述地限制發動機最高轉速。圖16是表示速度限制開啟時的3速度級及4速度級中的液力變矩器速度比e與發動機最高轉速Namax之間關系的圖。在3速度級中，若液力變矩器速度比e不足規定值 e31，則不限制發動機最高轉速，當速度比e在規定值e31以上時限制發動機最高轉速。該情況下，如特性f3所示，在速度比e處于規定值e31以上且不足規定值e33的范圍時，使發動機最高轉速的限制量ΔΝ逐漸增大，在速度比e處于規定值e33以上時，將發動機最高轉速設定為規定值Ns3。在4速度級中，若液力變矩器速度比e不足規定值e41，則不限制發動機最高轉速， 當速度比e在規定值e41以上時限制發動機最高轉速。該情況下，如f4所示，在速度比e 處于規定值e41以上且不足規定值e44的范圍時，使發動機最高轉速的限制量ΔΝ逐漸增大，在速度比e處于規定值e44以上時，將發動機最高轉速設定為規定值Ns4。圖17是如圖16所示地根據液力變矩器速度比e限制發動機最高轉速情況下的行駛性能線圖。圖中，對與圖15的各特性f30、f31、f40、f41相同的特性標有相同的附圖標記，對與圖16的各點a31-a33、a41-a44對應的點也標有相同的附圖標記。在圖17中，在車速達到預先規定的設定車速vlim之前，驅動力特性為與速度限制關閉時相同的特性，在車速達到設定車速vlim后，不讓車速繼續增加，并使驅動力降低。即在本實施方式中，在車速達到設定車速vlim之前驅動力的降低被抑制，最高車速被限制為設定車速vlim。在本實施方式中，以能夠得出該圖17的行駛性能線圖的方式設定圖16的特性f3、f4。圖18是表示最大程度地踏入加速踏板12a時的發動機轉速與轉矩之間關系的轉矩線圖。圖中，f32、f42分別是將發動機最高轉速限制為Ns3、Ns4的情況下的發動機輸出轉矩特性。當在3速度級中速度比e在規定值e31以上的情況下，發動機輸出轉矩在特性 f0與f32之間變化，當在4速度級中速度比e在規定值e41以上的情況下，發動機輸出轉矩在特性f0與f42之間變化。圖19是表示踏板操作量與發動機目標轉速Na之間關系的圖。在3速度級中在最大程度地踏入加速踏板12a的狀態下，發動機目標轉速Na根據速度比e在Nmax與Ns3之間變化。在4速度級中在最大程度地踏入加速踏板1 的狀態下，發動機目標轉速Na根據速度比e在Nmax與Ns4之間變化。
圖20是表示通過控制器10的CPU執行的處理的一例，特別地表示與發動機轉速控制有關的處理的一例的流程圖。該流程圖所示的處理，從例如發動機鑰匙開關的啟動開始。另外，在與圖8相同的部分上標有相同的附圖標記，下面主要說明與圖8的區別點。若在步驟S4判斷為速度級在2速以下，則進入步驟S5，之后，執行與圖8相同的處理。若在步驟S4判斷為速度級不在2速以下，則進入步驟S20，判斷通過車速檢測器16 檢測出的車速ν是否在預先規定的設定車速vs以上。設定車速vs是，作為是否進行發動機最高轉速限制的閾值而設定的，其被設定為與最高車速vlim相比低幾km/h左右(例如 l-2km/h)的值。若步驟S20的判斷結果是肯定的，則進入步驟S21，若是否定的，則進入步馬聚S13 ο在步驟S21，判斷速度級是否在3速。若步驟S21的判斷結果是肯定的，則進入步驟S22，判斷液力變矩器速度比e是否在圖16的規定值e31以上。若步驟S22的判斷結果是肯定的，則進入步驟S23，若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S23，基于圖16的特性f3 運算與速度比e相對應的發動機最高轉速Namax。另一方面，若步驟S21的判斷結果是否定的，則進入步驟S26，判斷速度級是否在4 速。若步驟S26的判斷結果是肯定的，則進入步驟S27，判斷液力變矩器速度比e是否在圖 16的規定值e41以上。若步驟S27的判斷結果是肯定的，則進入步驟S28，若是否定的，則進入步驟S13。在步驟S28，基于圖16的特性f4運算與速度比e相對應的發動機最高轉速 Namax。在步驟S24，判斷在步驟S2運算出的發動機目標轉速Na、即根據發動機最高轉速非限制的特性所求出的發動機目標轉速Na是否處于在步驟S23或在步驟S^所求出的發動機最高轉速Namax以上。若步驟SM的判斷結果是肯定的，則進入步驟S25，若是否定的， 則進入步驟S13。在步驟S25，將發動機最高轉速Namax設定為發動機目標轉速速度Na，并進入步驟S13。第2實施方式的動作總結如下。在通過限制選擇開關18選擇速度限制開啟的狀態下，當以3速度級或以4速度級行駛時，若車速ν為規定值vs以上，則根據速度比e限制發動機最高轉速(步驟S2Q。即，在3速度級中，當速度比e在規定值e31以上時，踏板最大踏入時的發動機最高轉速比上限值Nmax低，當速度比e在規定值e33以上時，發動機最高轉速為規定值Ns3。而且，在4速度級中，當速度比e在規定值e41以上時，踏板最大踏入時的發動機最高轉速比上限值Nmax低，當速度比e在規定值e44以上時，發動機最高轉速為規定值Ns4。由此，在速度比e不足規定值e31、e41時，能夠發揮與速度限制關閉時同等的驅動力，能夠抑制行駛性能的低下。而且，在速度比e在規定值e31、e41以上時，能夠將最高車速抑制在設定車速vlim，從而能夠在有車速限制的狀況下行駛。因此，即使以設定車速 vlim由平地行駛狀態變為上坡行駛而行駛負荷增加，也不會發生車速立即降低的情況，能夠以設定車速vlim行駛。而且，從陡的上坡變為平地行駛的情況下，即在行駛負荷降低的情況下的再次加速時，能夠全部地使用發動機輸出，因此能夠得到良好的加速性。另一方面，在以3速度級或4速度級行駛時，若車速ν不足規定值vs，則與速度比 e無關地不限制發動機最高轉速(步驟S20 —步驟Si； )。由此，當在行駛中進行從前進到后退的、或者從后退到前進的減速操作時，能夠發揮良好的減速性能。
根據第2實施方式能夠實現以下的作用效果。(1)由于速度級在3速或4速時，若液力變矩器速度比e在規定值e31、e41以上， 則限制發動機最高轉速，所以與無關于液力變矩器速度比e而一律限制發動機最高轉速的情況相比，能夠抑制行駛驅動力的降低，即使在從以設定車速vlim平地行駛狀態變為上坡行駛的情況下，也能夠以設定車速vlim行駛。(2)由于伴隨液力變矩器速度比e的增加而將發動機最高轉速的控制量ΔΝ逐漸增大，所以能夠在車速達到最高車速之前抑制驅動力的降低，并且能夠將最高車速限制于設定車速vlim。(3)由于車速ν在規定值vs以下時，不進行發動機最高轉速限制，所以能夠防止行駛中的減速性能惡化。另外，在上述第2實施方式中，根據速度比e限制發動機最高轉速，但在轉速檢測器14、15出現故障從而檢測值變得異常的情況下，無法正確運算速度比e，從而有可能使車速超過最高車速vlim。為了防止該問題，也可以通過作為判斷機構的控制器10判斷轉速檢測器14、15的檢測值是正常還是異常，在判斷為異常的情況下，與速度比e無關地將發動機最高轉速限制為對應速度級的規定值Ns3、Ns4。在上述第1實施方式(圖幻中，通過由控制器10向發動機控制部Ia輸出控制信號，在速度級為1速或2速時，若速度比e處于規定值el (第1規定值)以上的加速區域， 則使發動機最高轉速的限制量ΔΝ比速度比e不足規定值el時大。而且，在上述第2實施方式(圖16)中，在速度級為3速或4速時，若速度比e處于規定值e31、e41以上的加速區域，則限制發動機最高轉速；若速度比e不足規定值e31、e41，則不限制發動機最高轉速。但是，只要在速度比e處于加速區域時將發動機最高轉速限制得低于非加速區域的值即可，速度限制機構的結構不限于上述內容。也可以例如僅在速度級為3速或4速時，限制發動機最高轉速，速度級為1速或2速時不限制發動機最高轉速。還可以與速度級無關地限制發動機最高轉速。在上述第1實施方式中，將發動機最高轉速分別限制為在6 < el時為Nsl，在 el彡e < e2時為Nsl2，在e彡e2時為Ns2，然而只要在速度比e在規定值el以上且不足規定值e2(第2規定值)時，使發動機最高轉速的限制量ΔΝ與速度比不足規定值el及在規定值e2以上時相比變大即可，發動機最高轉速的限制特性不限于上述內容。在上述第2 實施方式中，在車速為低于設定車速vlim(限制車速)的規定值vs以上時，隨著速度比e 的增加逐漸增大發動機最高轉速的限制量ΔΝ，但也可以與車速無關地對發動機最高轉速進行限制。在限制選擇開關18開啟的情況下限制發動機最高轉速，但也可以與限制選擇開關18的有無無關地對發動機最高轉速進行限制。只要能夠根據加速踏板12a的操作量控制發動機轉速，作為轉速控制機構的控制器10和發動機控制部Ia的結構可以為任何結構。通過液力變矩器2及變速器3將發動機 1的旋轉傳遞至車輪6的行駛驅動裝置的結構也不限于圖2所示的內容。通過轉速檢測器 14,15檢測液力變矩器速度比e，但速度比檢測機構的結構可以為任何結構。以上，針對將本發明在輪式轉載機上的應用例進行了說明，但本發明同樣也能夠應用于液力變矩器驅動的其他的作用車輛。即，在能夠實現本發明的特征、功能的范圍內， 本發明不受實施方式的作業車輛的原動機控制裝置限定。
在上述說明中，說明了多種實施方式及變形例，但本發明并不限于這些內容。在本發明的技術思想范圍內能夠考慮到的其他的方式也包括在本發明的范圍內。本申請以日本國專利申請2009-146197號(2009年6月19日申請)為基礎，其內容作為引用文字寫入此處。
權利要求
1.一種作業車輛的原動機控制裝置，其特性在于，具有轉速控制裝置，根據加速踏板的操作量控制原動機的轉速；行駛驅動裝置，通過液力變矩器及變速器將所述原動機的旋轉傳遞至車輪；速度比檢測裝置，檢測所述液力變矩器的輸入軸與輸出軸的速度比；和速度限制裝置，根據通過所述速度比檢測裝置檢測出的速度比限制所述原動機的最高轉速，所述速度限制裝置對所述原動機的最高轉速進行限制，以使得當檢測出的速度比處于所述原動機的轉速的加速區域時的所述最高轉速與當檢測出的速度比處于非加速區域時的所述最高轉速相比減小。
2.根據權利要求1所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，所述速度限制裝置在檢測出的速度比為第1規定值以上時，使所述最高轉速的限制量與速度比不足所述第1規定值時相比增大。
3.根據權利要求1所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，所述速度限制裝置在檢測出的速度比為第1規定值以上時使所述最高轉速的值降低， 在速度比不足所述第1規定值時不使所述最高轉速的值降低。
4.根據權利要求2或3所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，所述速度限制裝置在所述變速器的速度級為1速度級或2速度級的低速度級時、且當檢測出的速度比為所述第1規定值以上且不足比所述第1規定值大的第2規定值時，使所述限制量與速度比不足所述第1規定值及為所述第2規定值以上時相比增大。
5.根據權利要求2至4中任一項所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，所述速度限制裝置在使所述限制量增大后，伴隨時間經過而使所述限制量減小。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，所述速度限制裝置在所述變速器的速度級為3速度級以上的高速度級時、且當檢測出的速度比為所述第1規定值以上時，伴隨速度比的增加而使所述限制量逐漸增大，以使得車輛的最高車速為預先設定的限制車速。
7.根據權利要求6所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，還具有檢測車速的車速檢測裝置，所述速度限制裝置在通過所述車速檢測裝置檢測出的車速為比所述限制車速低的設定車速以上時，使所述限制量逐漸增大，在車速不足所述設定車速時，不限制所述最高轉速。
8.根據權利要求6或7所述的作業車輛的原動機控制裝置，其特征在于，還具有判斷所述速度比檢測裝置的檢測值為正常或異常的判斷裝置，所述速度限制裝置在通過所述判斷裝置判斷為所述檢測值正常時，伴隨速度比的增加而使所述最高轉速逐漸減小至規定值，在通過所述判斷裝置判斷為所述檢測值異常時，與速度比無關地將所述最高轉速限制在所述規定值。
全文摘要
本發明提供一種作業車輛的原動機控制裝置，其具有轉速控制裝置，根據加速踏板的操作量控制原動機的轉速；行駛驅動裝置，通過液力變矩器及變速器將原動機的旋轉傳遞至車輪；速度比檢測裝置，檢測液力變矩器的輸入軸與輸出軸的速度比；和速度限制裝置，根據通過速度比檢測裝置檢測出的速度比限制原動機的最高轉速。速度限制裝置以使得當檢測出的速度比處于原動機的轉速的加速區域時的最高轉速與當檢測出的速度比處于非加速區域時的最高轉速相比減小的方式進行限制。
文檔編號F02D29/00GK102459852SQ20108002632
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月17日 優先權日2009年6月19日
發明者中園裕喜, 兵藤幸次, 吉川正規, 青木勇, 青木忠義 申請人:日立建機株式會社