JP4265708B2

JP4265708B2 - Shift control device for work vehicle

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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。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shift control device for a work vehicle.
[0002]
[Prior art]
Dump trucks as work vehicles are loaded with heavy loads, and transmissions with multiple gears are used to repeat starting, stopping, climbing and descending. It has a control device. A plurality of hydraulic clutches are provided inside the transmission. The hydraulic pressure is applied to each clutch, and the speed stage is set by the combination of the clutch that is applied and the clutch that is not applied. . The relationship between the amount of operation of the accelerator pedal and the threshold value of the transmission output shaft rotational speed, which is a reference for determining the start of shifting for each speed stage, is stored in advance in the shift diagram, and when a shift is determined, the transmission controller A predetermined command is output to an electromagnetic proportional control valve that controls the hydraulic pressure of the clutch to change speed.
According to the automatic shift control device for a work vehicle described above, even when the accelerator pedal is depressed (hereinafter, the shift with the accelerator pedal depressed is referred to as a power-on shift), the vehicle moves from a flat ground to a climbing road surface with a large gradient. When shifting when entering the vehicle, the vehicle speed rapidly decreases due to a lack of traction force, and shifting one step at a time until reaching a travelable speed stage may not be enough to reduce the vehicle speed. That is, since it takes a shift time of 0.5 to 1 second for one shift, it takes time to switch to a speed stage suitable for the required traction force when the gradient is large and the vehicle speed is greatly reduced. In the meantime, the vehicle speed may decrease more than necessary. In such a case, for example, even if the gradient is capable of traveling at the second forward speed (hereinafter referred to as F2, for example, the first forward speed is referred to as F1), the gear is once shifted down to F1 and then shifted up to F2. A kind of hunting occurs, and a shock at the time of shifting tends to increase. In addition, several shifts performed continuously in a short time give the operator unpleasantness and fatigue. Therefore, there has been an example in the past in which a mechanism for shifting to a target speed stage without going through an intermediate speed stage by manually operating a shift lever when entering an uphill road has been used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a work vehicle that runs on a predetermined course such as a dump truck, when the work vehicle comes to a predetermined place on the course, a manual shift operation by the operator as described above is required every time, and a great burden is placed on the operator. There is a problem of giving.
[0004]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and is a manual shift operation by an operator at the time of power-on shift down accompanied by a sudden decrease in vehicle speed, such as when entering from a flat road to an uphill road. It is an object of the present invention to provide a speed change control device for a work vehicle that does not require a high operability and has a small speed change shock.
[0005]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, the first invention provides a transmission that shifts in accordance with a speed stage by a combination of engagement and disengagement of a plurality of hydraulic clutches and a plurality of gears, and an accelerator that detects an accelerator pedal operation amount of an operator. A pedal operation amount detector, a transmission output shaft rotational speed detector for detecting the output shaft rotational speed of the transmission, an electromagnetic proportional control valve for supplying a predetermined hydraulic pressure to each hydraulic clutch according to the transmission speed stage, and an accelerator pedal The post-shift speed stage is determined based on the shift diagram set based on the operation amount and the transmission output shaft rotation speed, and the clutch hydraulic pressure command signal corresponding to the determined post-shift speed stage is sent to the electromagnetic proportional control valve. In a shift control device for a work vehicle having a transmission controller that outputs and shifts A transmission input shaft rotation speed detector that detects the input shaft rotation speed of the transmission is attached, and when the transmission controller shifts to a low speed stage while the accelerator pedal is depressed, it corresponds to the speed stage before the shift. A command to zero the hydraulic pressure of the clutch before shifting is output to the electromagnetic proportional control valve at the start of shifting, It is determined whether or not the input shaft conversion relative speed obtained by subtracting the input shaft conversion rotation speed at the post-shift speed stage of the transmission output shaft rotation speed from the transmission input shaft rotation speed is positive, and the input shaft conversion relative speed becomes positive. Until the input shaft conversion relative speed changes from negative to positive, A command for raising the hydraulic pressure of the post-shift clutch corresponding to the post-shift speed stage is output to the electromagnetic proportional control valve for shifting.
[0006]
According to the first aspect of the invention, when the shift start is determined, the hydraulic pressure of the pre-shift clutch is set to a zero value, and all the clutches that set the transmission speed stage are not engaged. At the time of downshift when entering the uphill road, the vehicle speed, that is, the transmission output shaft rotation speed decreases. At this time, since the operator is stepping on the accelerator pedal, the engine output rotational speed, that is, the transmission input shaft rotational speed increases. And Determine whether the input shaft converted relative speed is positive, wait until the input shaft converted relative speed is positive, When the input shaft converted relative speed changes from negative to positive, the clutch hydraulic pressure of the post-shift clutch corresponding to the post-shift speed stage is raised. As a result, the clutch is operated when the relative rotational speed of the clutch is low.
Since the latch is engaged, it is possible to obtain a shift control device with a small shift shock that is not affected by the engine brake or the like.
[0007]
The second invention is based on the first invention, wherein the transmission controller enables a step-jump shift that shifts from the current speed stage to the post-shift speed stage without passing through the intermediate speed stage, and based on the transmission output shaft rotational speed. When the calculated vehicle acceleration is smaller than a predetermined acceleration threshold, the step-shifting speed is changed.
[0008]
According to the second aspect of the invention, when the shift start is determined, the vehicle output is calculated by temporally differentiating the transmission output shaft rotational speed at the start of the shift, and the calculated vehicle acceleration is calculated from a predetermined acceleration threshold value. It is determined whether or not the speed is small, and it is determined whether or not the step-shifting is performed. The time change of the vehicle speed can be reflected in the determination of the speed stage, and when the time change of the vehicle speed is large, the gear is shifted by a step-shift. Thereby, it is possible to obtain a shift control device in which the number of shifts is reduced and the operator does not feel uncomfortable. In addition, it is not necessary for the operator to manually shift the shift lever, and a shift control device with excellent operability can be obtained.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, a vehicle weight detector for detecting the weight of the vehicle or an acceleration detector for detecting an acceleration in the traveling direction of the vehicle is attached, and the engine output torque is calculated based on the accelerator pedal operation amount. It has an engine controller that calculates and outputs the calculated engine output torque to the transmission controller. The transmission controller enables step-by-step shifting that shifts from the current speed stage to the post-shift speed stage without passing through the intermediate speed stage. Engine output torque, vehicle acceleration calculated based on the transmission output shaft rotation speed, vehicle weight detected by the vehicle weight detector or vehicle acceleration detected by the acceleration detector Calculate the necessary tractive force and calculate Required tractive force And a vehicle speed-traction force curve previously stored in the transmission controller Based on this, the post-shift speed stage is determined, and when the determined post-shift speed stage is not adjacent to the current speed stage, step-shifting is performed, and when adjacent, the speed is shifted one step at a time.
[0010]
According to the third aspect of the invention, the vehicle weight detected by the vehicle weight detector or the vehicle acceleration detected by the acceleration detector for detecting the acceleration in the traveling direction of the vehicle, and the engine output torque calculated by the engine output torque calculation unit Based on the vehicle propulsive force based on the above and the vehicle traveling direction acceleration calculated by the controller, the necessary traction force required for constant vehicle speed traveling is calculated. And Calculated necessary tractive force and transmission Based on the vehicle speed-traction force curve stored in advance by the controller After shifting Determine the travel speed range. When the determined speed stage is not adjacent to the current speed stage, the speed is changed step by step without passing through the intermediate speed stage. As a result, the number of shifts can be reduced, and it is not necessary for the operator to manually shift the shift lever in steps, and a shift control device with excellent operability can be obtained. In addition, since the amount of state that changes with time, such as vehicle propulsive force and vehicle acceleration, and the vehicle weight that can be used to determine the loading state are reflected in the determination of the next speed stage. , It is possible to obtain a speed change control device that matches the operational feeling of the operator.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a block diagram of the hardware configuration of the first embodiment. A transmission 12 for selecting a speed stage by connecting or releasing a plurality of clutches (not shown) is attached to the output shaft 23 of the engine 11 via a torque converter 13 by turning on and off the clutch hydraulic pressure. A rear wheel 22 as a drive wheel is mounted on the output shaft of the transmission 12 via a reduction gear (not shown) after the transmission. A plurality of electromagnetic proportional control valves 16 (hereinafter collectively referred to as electromagnetic proportional control valves for each clutch are collectively referred to as electromagnetic valves 16) that supply predetermined hydraulic pressures to the plurality of clutches that select the respective speed stages at predetermined locations of the transmission 12. Is called). An accelerator pedal 20 operated by the operator is provided at the operator's foot.
[0012]
As a detector, a transmission output shaft rotational speed detector 18 for measuring a transmission output shaft rotational speed No (hereinafter referred to as output speed No) is attached in the vicinity of the periphery of the transmission output shaft. A transmission input shaft rotational speed detector 17 for measuring the transmission input shaft rotational speed Ni (hereinafter referred to as input speed Ni) is attached in the vicinity of the periphery of the transmission input shaft. An accelerator pedal operation amount detector 21 that detects an accelerator pedal operation amount Ac is provided below the accelerator pedal 20.
[0013]
An input speed Ni, an output speed No, and an accelerator pedal operation amount Ac from the accelerator pedal operation amount detector 21 are input to the transmission controller 40, and the transmission controller 40 transmits an electromagnetic valve signal Sp for controlling the clutch hydraulic pressure to the electromagnetic valve 16. Is output.
[0014]
The mechanical injection amount setting device 63 determines a fuel injection amount command signal Fi to be output to the fuel injection device 19 of the engine 11 based on the mechanical signal of the accelerator pedal operation amount Ac, and instructs the fuel injection device 19.
[0015]
FIG. 2 shows a control flowchart of the transmission controller 40 of the present embodiment. In the description of FIG. 2, each processing step number is indicated by S.
First, in S1, it is determined whether or not the accelerator pedal is depressed based on the accelerator pedal operation amount. When not stepped on, it is determined whether or not to shift up or down in S14, and the process returns to S1. The downshift or upshift executed in S14 is a shift by a normal shift method that shifts one step at a time. If it is determined in S1 that the accelerator pedal is depressed, it is next determined whether or not the output speed No is smaller than the normal shift start speed threshold Nt (S2). Here, the normal shift start speed threshold value Nt is stored in advance in the shift diagram as a threshold value of the transmission output shaft rotation speed that is a shift start determination criterion for each speed stage. When the output speed No is equal to or higher than the normal shift start speed threshold value Nt, the process returns to S2 via S13 which is executed by determining whether or not to shift up. Note that the shift-up executed in S13 is a shift by a normal shift method that shifts one step at a time. If it is smaller than the normal shift start speed threshold Nt, it is determined whether or not the current speed stage is F3 or more (S3). When the current speed stage is a low speed stage including F2, the speed change method is determined to be a normal shift that shifts to the low speed stage one by one, and the shift is started in S8.
[0016]
When the current speed stage is F3 or higher, that is, when the current speed stage is a high speed stage including F3, it is determined whether or not the vehicle acceleration a is smaller than a predetermined acceleration threshold value aS (S4). Here, the vehicle acceleration a is calculated by differentiating the output speed No with respect to time. When the acceleration a has a negative value, it indicates that the vehicle is decelerating. The acceleration threshold value aS is a value calculated based on the vehicle weight when empty, the maximum torque output from the engine, the reduction ratio of the current speed stage, and the reduction ratio of the speed stage lower than the current speed stage. Yes, an acceleration threshold value aS corresponding to each speed stage is calculated in advance and stored in the controller 40.
Here, a method of calculating the acceleration threshold value aS stored in the controller 40 in advance will be described. Assuming that the total reduction ratio from the engine output shaft to the tire is ρ0 at the current speed stage and ρ1 at a speed stage that is one step lower than the current speed stage, the vehicle when climbing the traveling road of the gradient value θ The equation of motion can be expressed by Equation (1) and Equation (2).
Mk × a0 = T × ρ0 / r−Mk × g × sin θ (1)
Mk × a1 = T × ρ1 / r−Mk × g × sin θ (2)
here,
Mk: Value obtained by dividing the vehicle weight when empty by the acceleration of gravity g
a0: Vehicle acceleration at the current speed stage
a1: Vehicle acceleration at a speed step that is one step lower than the current speed step
T: Maximum engine output torque
r: Vehicle tire radius
g: Gravity acceleration
Assuming that the vehicle is in a travelable state in which the acceleration has a positive value at the first speed, the expression (3) is established because the expression (2) is positive.
Mk × g × sin θ ≦ T × ρ1 / r (3)
Equation (4) is derived from Equation (3) and Equation (1).
a0 ≧ T × (ρ0−ρ1) / (Mk × r) ≡aX (4)
The value calculated by the formula “T × (ρ0−ρ1) / (Mk × r)” in the equation (4) is shifted down to a one-speed lower speed stage or down-shifted to a two-speed lower speed stage. It becomes a threshold value for determining whether to do. This threshold value is referred to as a single gear shift threshold value aX. When the current vehicle acceleration a0 is equal to or greater than the single gear shift threshold value aX, the gear is shifted to a speed step that is one step lower than the current speed step. When the current vehicle acceleration a0 is smaller than the one-speed shift threshold value aX, the speed is shifted to a speed stage that is two steps lower than the current speed stage. Since the speed reduction ratio ρ1 of the first speed stage is lower than the speed ratio ρ0 of the current speed stage, the first speed threshold value aX is a threshold value having a negative value. As the vehicle acceleration is a negative value and the absolute value is larger, the vehicle decelerating degree is abrupt. The one-speed shift threshold value aX for determining whether the post-shift speed stage is a two-speed low speed stage or a one-speed low speed stage is calculated based on the vehicle weight when the vehicle is empty. If it is determined that the tractive force is insufficient at the one-speed speed stage based on the one-speed threshold value aX calculated based on the vehicle weight when the vehicle is empty, the tractive force is always generated at the one-speed speed stage when the vehicle weight is loaded. Therefore, the threshold value calculation method based on the equation (4) using the vehicle weight when the vehicle is empty is a simple and reliable method that can cope with any loading situation.
When the vehicle acceleration a is equal to or greater than the acceleration threshold value aS, it is determined that the gear shift is normal, and the gear shift is started in S8. When the vehicle acceleration a is smaller than the acceleration threshold aS, it is determined that the step jump shift is performed, and it is determined whether the output speed No is smaller than the step jump start speed threshold Nd (S5). Here, the step-shift start speed threshold Nd is a threshold for preventing engine overrun at the time of shift, and a value smaller than the normal shift start speed threshold Nt is stored in the controller 40 in advance.
[0017]
Even if it is determined in step S4 that the vehicle acceleration a is smaller than the acceleration threshold value aS and the step-shift is determined, the current speed step is held when the output speed No is equal to or greater than the step-shift start speed threshold Nd. Returning to S4, the determination as to whether or not the vehicle acceleration a is smaller than the acceleration threshold aS is continued. After the output speed No becomes smaller than the step-shift start speed threshold Nd, the shift is started in S8. As shown in FIG. 3, the time for starting the shift is set to zero at time t. First, the clutch hydraulic pressure Pn of the pre-shifting clutch engaged before shifting is set to zero (S9). Next, it is determined whether or not the input shaft converted relative speed Nr expressed by the mathematical expression “Nr = Ni−ρ × No” is positive (S10). Here, ρ is a reduction ratio of the post-shift speed stage, and is stored as data in the controller 40. When the input shaft conversion relative speed Nr is smaller than the zero value, the process waits at S10 until the input shaft conversion relative speed Nr becomes positive. When the input shaft-converted relative speed Nr changes from negative to positive at the zero relative speed time Ts shown in FIG. 3, the clutch hydraulic pressure Pa of the post-shift clutch corresponding to the new speed stage after the shift toward the predetermined maximum hydraulic pressure Pm. It is gradually increased (S11).
[0018]
According to the present embodiment, when the output rotation is smaller than a predetermined normal shift start speed threshold and the acceleration calculated by differentiating the output rotation with respect to time is equal to or greater than the predetermined acceleration, it is determined as a normal shift, Shift down from one speed stage to one speed stage. Even when the calculated acceleration is smaller than the predetermined acceleration, the current speed stage is held when the output rotation is equal to or greater than the predetermined step-shift start speed threshold. When the calculated acceleration is smaller than the predetermined acceleration and the output rotation is smaller than the predetermined step-shift start speed threshold, the step-shift is determined and the step jumps from the current speed step to a speed step that is two or more steps low. Shift down. As a result, even when the vehicle speed is rapidly decreasing, it is not necessary for the operator to manually shift the shift lever in a step-by-step manner, and the number of shifts can be reduced by shifting to a lower speed step by step-by-step. Therefore, a shift control device with excellent operability can be obtained.
Regardless of normal shift or step-shifting, the hydraulic pressure of the pre-shift clutch is set to a zero value at the start of the shift, and the vehicle speed decreases in a state where the hydraulic pressures of all the clutches are zero. As the vehicle speed decreases, the input shaft equivalent relative speed Nr increases from negative to cross the zero value, that is, the hydraulic pressure of the clutch after the shift is raised from when the relative speed of the clutch reaches the zero value. Thereby, the engagement shock of a clutch can be reduced and the outstanding riding comfort can be obtained.
[0019]
In the present embodiment, the vehicle acceleration is obtained by differentiating the transmission output shaft rotational speed with respect to time, but the acceleration detected by the acceleration detector that detects the acceleration in the traveling direction of the vehicle may also be used. There is no problem.
Further, the hydraulic pressure rise timing of the post-shift clutch is determined based on whether or not the input shaft-converted relative speed Nr is greater than the zero value, but the absolute value of the input shaft-converted relative speed Nr is a predetermined rotational speed close to the zero value. It may be judged by whether or not it is larger than the threshold value.
[0020]
FIG. 4 shows a block diagram of the hardware configuration of the second embodiment. The same components as those in the hardware configuration block diagram shown in FIG. 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and only different portions will be described.
As a detector, a vehicle weight detector 24 that detects the vehicle weight W by measuring the fluid pressure of the suspension device that suspends the work vehicle, the air pressure, or the fluid pressure of the suspension device by the combination of the fluid pressure and the air pressure is placed at a predetermined position of the suspension device. The weight detection signal W is provided to the transmission controller 40.
In addition to the transmission controller, the controller includes an engine controller. The engine controller 60 is provided with an engine output torque calculator 61 that calculates the engine output torque To based on the accelerator pedal operation amount Ac. The engine output torque calculator 61 outputs the calculated engine output torque To to the transmission controller 40. ing. The engine controller 60 has a fuel injection amount calculation unit 62 that calculates the fuel injection amount based on the accelerator pedal operation amount Ac, and outputs the calculated fuel injection amount command Fi to the fuel injection device 19.
[0021]
FIG. 5 shows a control flowchart of the transmission controller 40 of the present embodiment. In the description of FIG. 5, each processing step number is denoted by S.
First, in S20, it is determined whether or not the accelerator pedal is depressed based on the accelerator pedal operation amount. When not stepped on, it is determined whether or not to shift up or down in S35, and the process returns to S20. The downshift or upshift executed in S35 is a shift by a normal shift method that shifts one step at a time. If it is determined at 20 that the accelerator pedal is depressed, it is next determined whether or not the output speed No is smaller than the normal shift start speed threshold Nt (S21). When the output speed No is equal to or higher than the normal shift start speed threshold Nt, the process returns to S21 after determining and executing whether or not to shift up in S34, and whether or not the output speed No is smaller than the normal shift start speed threshold Nt. Continue the decision. The upshift executed in S34 is a shift by a normal shift method that shifts one step at a time. If it is smaller than the normal shift start speed threshold value Nt, it is determined whether or not the current speed stage is F3 speed or higher (high speed stage including F3 speed) (S22). At the low speed stage including F2, the normal shift is determined as the shift method, and the shift is started in S29. When it is F3 or more, the required tractive force Fn of the propulsive force necessary for traveling at a constant vehicle speed is calculated (S23). The procedure for calculating the required tractive force Fn will be described next.
The equation of motion of the work vehicle when climbing the traveling road having a gradient value of θ can be expressed by Equation (5).
F−W × sin θ = m × a (5)
here,
F: Driving force of the vehicle
W: Vehicle weight
m: Value obtained by dividing W by gravitational acceleration g
a: Vehicle traveling direction acceleration
The required traction force Fn obtained by subtracting the acceleration force (m × a) from the propulsion force F can be expressed by Equation (6).
Fn = F− (m × a) = W × sin θ (6)
here,
F: Propulsive force of the vehicle calculated based on the engine output torque To
W: Vehicle weight detected by the vehicle weight detector 24
m: Represents the vehicle mass, the vehicle weight W divided by the gravitational acceleration g
a: Vehicle direction acceleration calculated based on output rotation No
Thus, the required tractive force Fn can be calculated from the already detected value.
[0022]
Here, FIG. 6 shows the relationship between the vehicle speed V and the required tractive force Fn. This V-Fn curve is calculated in advance from the output torque performance curve of the engine and the reduction ratio for each speed stage, and is stored in the controller 40. For example, when the required traction force Fn is FnS, the vehicle can travel at F5, and when it is FnL, the vehicle can travel at F3.
If the calculated required tractive force Fn is, for example, FnL, the travelable speed stage is determined as F3 (S24). Next, in S25, it is determined whether or not a step-shift is present. If the current speed is F5, it is determined in S25 that a step-shift is present, and in S26, the output rotation No is determined from the step-shift start speed threshold Nd. It is determined whether or not the speed is small. If the speed is small, it is determined that the speed is step-shifting, and the speed is started in S29. When the output rotation No is equal to or greater than the step-shifting start speed threshold value Nd, the current speed stage is held and the process returns to S23 to continue calculating the required tractive force Fn. If it is determined in S25 that the shift is to the adjacent speed stage, it is determined to be a normal shift that shifts one stage at a time, and the shift is started in S29. Since S30, S31, and S32 of the control flow after the start of shifting in S29 are the same as S9, S10, and S11 of the control flow described in FIG. 2 of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0023]
According to this embodiment, the vehicle travels at a constant vehicle speed based on the vehicle weight W detected by the vehicle weight detector, the engine output torque To calculated by the engine output torque calculation unit, and the vehicle traveling direction acceleration a calculated by the controller. The required traction force Fn required is calculated. The travelable speed stage is determined based on the calculated required traction force Fn and the vehicle speed-traction force curve, and when the determined speed stage is not adjacent to the current speed stage, the speed is changed step by step without passing through the intermediate speed stage. As a result, the number of shifts is reduced, so that it is not necessary for the operator to manually shift the shift lever in the same manner as in the first embodiment, and a shift control device with excellent operability can be obtained. In addition, state variables that change with time, such as vehicle propulsive force and vehicle acceleration, and vehicle weight that can be used to determine the loading state are precisely reflected in the determination of the next speed stage. A device can be obtained.
[0024]
FIG. 7 shows a block diagram of the hardware configuration of the third embodiment. The same components as those in the hardware configuration block diagram shown in FIG. 4 described in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.
As the detector, the vehicle weight detector 24 of FIG. 4 is removed, and an acceleration detector 25 for detecting the acceleration in the traveling direction of the vehicle is mounted at a predetermined position of the vehicle. The detected acceleration α is input to the controller 40.
[0025]
Since the control flowchart of the transmission controller 40 of this embodiment is the same as the control flowchart shown in FIG. 5 of the second embodiment, the illustration is omitted. Only the calculation method of the required tractive force Fn different from the second embodiment will be described.
From equation (5)
F = (m × a) + (W × sin θ)
= M × (a + g × sin θ)
= M × α ………………………………………… (7)
When the vehicle mass m that can be derived from Equation (7) is substituted into Equation (6), the required tractive force Fn can be calculated by Equation (8).
Fn = F × (1-a / α) …………………………………… (8)
here,
F: Propulsive force of the vehicle calculated based on the engine output torque To
a: Vehicle direction acceleration calculated based on output rotation No
α: An acceleration obtained by adding the vehicle acceleration in the vehicle traveling direction and the weight acceleration in the acceleration detected by the acceleration detector 25 is detected. That is, when the vehicle is on a sloping ground, a value obtained by adding the component force (g × sin θ) of the weight acceleration g due to the inclination gradient θ in the vehicle traveling direction and the vehicle traveling direction acceleration is detected.
Based on the required tractive force Fn that can be calculated as described above, the travelable speed stage is determined in S24 of FIG. Since the subsequent control flow is the same as the control flow described in the second embodiment, the description thereof is omitted here.
[0026]
According to this embodiment, the acceleration α detected by the acceleration detector that detects the acceleration in the vehicle traveling direction, the engine output torque To calculated by the engine output torque calculating unit, and the vehicle traveling direction acceleration a calculated by the controller. Based on this, the required traction force Fn required for constant vehicle speed traveling is calculated. Based on the calculated required traction force Fn and the vehicle speed-traction force curve, the travelable speed stage when it is determined that the shift is started is determined, and the determined speed stage is shifted in a step-by-step manner without passing through the intermediate speed stage. As a result, as in the first embodiment, it is not necessary for the operator to manually shift the shift lever in a stepped manner, and the number of shifts is reduced, so that a shift control device with excellent operability can be obtained.
In addition, state variables that change with time, such as vehicle propulsive force and vehicle acceleration, and vehicle weight that can be used to determine the loading state are precisely reflected in the determination of the next speed stage. A device can be obtained.
[0027]
As described above, according to the present invention, in addition to the normal shift that shifts one step at a time, the post-shift speed stage includes a step-shift that shifts without any intermediate shift stage, and the post-shift speed stage is adjacent to the current speed stage. If not, the gear shifts to the post-shift speed stage. Thereby, the frequency | count of a gear shift can be reduced and the outstanding riding comfort can be obtained. When the vehicle acceleration obtained by differentiating the transmission output shaft rotational speed with respect to time is smaller than a predetermined acceleration threshold, the step-shifting shift is determined and the gear is shifted. In addition, the travelable speed stage is determined based on the required traction force, and when there is one or more speed stages between the current speed stage and the travelable speed stage, a step-shift is determined and the speed is changed. As a result, when the vehicle speed is drastically reduced when entering a slope with a large gradient from the flat ground, the speed is shifted to the post-shift speed stage without passing through the intermediate speed stage. In addition, it is not necessary for the operator to manually perform the step-shifting down, and a shift control device for an industrial vehicle with good operability can be obtained. Also, the input shaft conversion relative speed obtained by subtracting the input shaft conversion rotation speed at the post-shift speed stage of the transmission output shaft rotation speed from the transmission input shaft rotation speed is From negative to positive Sometimes, a command for raising the hydraulic pressure of the post-shifting clutch corresponding to the post-shifting speed stage is output to the electromagnetic proportional control valve for shifting. As a result, the clutch can be engaged without a shock, so that the operator does not feel uncomfortable and an excellent riding comfort can be obtained. Furthermore, since the shock to the vehicle is reduced due to the reduced number of shifts and the small shift shock, it is possible to reduce spillage from the loading platform of the work vehicle and to improve the durability of the powertrain.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a hardware configuration according to a first embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a control unit according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a relationship among a hydraulic pressure of a clutch before shifting, a hydraulic pressure of a clutch after shifting, and an input shaft converted relative speed;
FIG. 4 is a hardware configuration block diagram of a second embodiment.
FIG. 5 is a flowchart of a control unit according to the second embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a relationship between vehicle speed and traction force.
FIG. 7 is a hardware configuration block diagram of a third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Engine, 12 ... Transmission, 13 ... Torque converter, 16 ... Electromagnetic proportional control valve, 17 ... Transmission input shaft rotational speed detector, 18 ... Transmission output shaft rotational speed detector, 19 ... Fuel injection device, 20 ... Accelerator pedal , 21 ... Accelerator pedal operation amount detector, 22 ... Rear wheel, 23 ... Engine output shaft, 40 ... Transmission controller, 60 ... Engine controller, 61 ... Engine output torque calculator, 62 ... Fuel injection amount calculator, Ni ... Transmission Input shaft rotational speed, No ... Transmission output shaft rotational speed, Sp ... Solenoid valve signal, Ac ... Accelerator pedal operation amount, ρ ... Post-shift gear ratio, To ... Engine output torque.

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。A transmission that shifts according to the speed stage by combining and disengaging a plurality of hydraulic clutches, and a combination of a plurality of gears, an accelerator pedal operation amount detector that detects an operator's accelerator pedal operation amount, and an output shaft rotation speed of the transmission. It is set based on the transmission output shaft rotational speed detector to detect, an electromagnetic proportional control valve that supplies a predetermined hydraulic pressure to each hydraulic clutch according to the transmission speed stage, the accelerator pedal operation amount, and the transmission output shaft rotational speed. And a transmission controller that determines a post-shift speed stage based on the shift diagram and outputs a clutch hydraulic pressure command signal corresponding to the determined post-shift speed stage to an electromagnetic proportional control valve. In the transmission control device,
A transmission input shaft rotation speed detector that detects the input shaft rotation speed of the transmission is attached,
The transmission controller
When shifting to a low speed stage while the accelerator pedal is depressed, a command to set the hydraulic pressure of the pre-shift clutch corresponding to the speed stage before shifting to zero is output to the electromagnetic proportional control valve at the start of shifting, and the transmission It is determined whether or not the input shaft conversion relative speed obtained by subtracting the input shaft conversion rotation speed at the post-shift speed stage of the transmission output shaft rotation speed from the input shaft rotation speed is positive until the input shaft conversion relative speed becomes positive. Waiting, and when the input shaft conversion relative speed changes from negative to positive, a command to raise the hydraulic pressure of the post-shifting clutch corresponding to the post-shifting speed stage is output to the electromagnetic proportional control valve for shifting. A shift control device for a work vehicle.

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。In the work vehicle shift control device according to claim 1,
The transmission controller enables step-shifting to shift from the current speed stage to the post-shift speed stage without passing through the intermediate speed stage, and the vehicle acceleration calculated based on the transmission output shaft rotational speed is smaller than a predetermined acceleration threshold A shift control device for a work vehicle characterized in that the step-shifting speed is sometimes changed and the speed is changed by one step when the acceleration threshold value is exceeded.

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。In the work vehicle shift control device according to claim 1,
A vehicle weight detector for detecting the weight of the vehicle or an acceleration detector for detecting the acceleration in the traveling direction of the vehicle is attached,
An engine controller that calculates engine output torque based on an accelerator pedal operation amount and outputs the calculated engine output torque to a transmission controller,
The transmission controller allows step-shifting to shift from the current speed stage to the post-shift speed stage without passing through the intermediate speed stage, and the input engine output torque and the vehicle acceleration calculated based on the transmission output shaft rotational speed. The required traction force is calculated based on the vehicle weight detected by the vehicle weight detector or the vehicle acceleration detected by the acceleration detector, and the speed is changed based on the calculated required traction force and the vehicle speed-traction force curve previously stored in the transmission controller. Shifting a work vehicle characterized by determining a rear speed stage and performing a step-by-step shift when the determined post-shift speed stage is not adjacent to the current speed stage and shifting one step at a time when adjacent to the current speed stage. Control device.