JP4859379B2 - 作業機械のｈｓｔ走行システム - Google Patents

Description

本発明は作業機械のＨＳＴ走行システムに係わり、特に、ラフテレンリフトトラック、ホイールローダ、ホイール式の油圧ショベル等、油圧ポンプと走行モータを閉回路接続したＨＳＴ（Hydro-Static Transmission）と呼ばれる油圧走行回路を備えた作業機械のＨＳＴ走行システムに関する。

従来のＨＳＴ走行システムは、例えば特開平５−３０６７６８号公報に記載のように、１つの油圧ポンプと１つの油圧モータを閉回路接続し、その１つの油圧モータにより走行装置を駆動するのが一般的である。この場合、油圧モータは変速機とプロペラシャフトを介して前後輪に接続され、プロペラシャフトを回転させることにより前後輪を同時に駆動する。

他のＨＳＴ走行システムとして、例えば特開平１１−１６６６２３号公報や特開平１１−２３０３３３号公報に記載のように、１つの油圧ポンプを２つの油圧モータに並列に閉回路接続し、２つの油圧モータで走行装置を駆動するものもある。この場合も、２つの油圧モータは減速機とプロペラシャフトを介して前後輪に接続され、プロペラシャフトを回転させることにより前後輪を同時に駆動する。また、一方の油圧モータはクラッチを介して減速機と接続され、クラッチをＯＮ／ＯＦＦ制御することで低速（高トルク）モード（クラッチＯＮ）と高速モード（クラッチＯＦＦ）とに切り換え可能とし、変速機を不要としている。

一方、他のＨＳＴ走行システムとして、１つの油圧ポンプを２つの油圧モータに並列に閉回路接続し、２つの油圧モータをそれぞれ前輪と後輪に接続し、前輪と後輪を別々の油圧モータで駆動するものが知られている。例えば特開２０００−１１２７号公報では、芝刈り機のＨＳＴ走行システムにおいて、低速時には前後輪とも高トルクとする４輪駆動とし、高速時には前輪を低トルク、後輪を高トルクとする４輪駆動とすることで、走行時は前輪にも油圧的に駆動力が伝わるようにし、旋回時には後輪を駆動する２輪駆動とすることで、旋回時の前輪の引きずりを防止している。前輪油圧モータの駆動トルクを変えるため、油圧ポンプの給排油ポートに定比分流弁が設けられ、前輪側油圧モータ側の主管路間にシャトル弁が設けられ、シャトル弁の出力側に高圧リリーフ弁と低圧リリーフ弁が並列接続されている。

ＧＢ２１３６３７１Ａでは、農業機械のＨＳＴ走行システムにおいて、２つの油圧モータの一方が小容量の補助モータとして構成され、この補助モータを前輪又は後輪にクラッチと減速機を介して接続し、油圧ポンプと補助モータとの間に開閉弁を設け、クラッチと開閉弁を同時に切り換えることにより補助モータと油圧ポンプ或いは補助モータと車輪との接続・遮断を行っている。

特開平５−３０６７６８号公報 特開平１１−１６６６２３号公報 特開平１１−２３０３３３号公報 特開２０００−１１２７号公報 ＧＢ２１３６３７１Ａ

しかしながら、上記従来技術には次のような問題がある。

特開平５−３０６７６８号公報に記載の一般的なＨＳＴ走行システムでは、油圧モータを変速機とプロペラシャフトを介して前後輪に接続し、プロペラシャフトを回転させることで前後輪を同時に駆動する方式であるため、走行装置として変速機とプロペラシャフトが必須の構成となっている。変速機とプロペラシャフトは運転席の下側に位置し、プロペラシャフトはエンジンや運転席の下側を前後に伸び、前後輪に連結されている。このため運転席やエンジンを変速機やプロペラシャフトに干渉しない位置・高さに設置する必要があり、その分車高（運転席の高さ）が高くなって運転席から作業機部分が見にくくなり、作業性が低下するという問題がある。また、変速機とプロペラシャフトによりエンジン、運転席、その他の機器のレイアウトの自由度が制約されるという問題もある。

特開平１１−１６６６２３号公報や特開平１１−２３０３３３号公報に記載の２つの油圧モータを用いるＨＳＴ走行システムでは変速機は不要であるが、プロペラシャフトは必要であるため、プロペラシャフトによる車高やレイアウト制約の問題は解消していない。

特開２０００−１１２７号公報やＧＢ２１３６３７１Ａに記載のＨＳＴ走行システムでは前輪と後輪を別々の油圧モータで駆動するため、プロペラシャフトが不要であり、プロペラシャフトによる車高やレイアウト制約の問題はない。また、特開２０００−１１２７号公報では、直進走行時に４輪駆動、旋回時に２輪駆動に切り換え可能であり、ＧＢ２１３６３７１Ａでは、低速走行時に４輪駆動、高速走行時に２輪駆動に切り換え可能である。しかし、いずれもその切り換えのために主管路間に開閉弁を設置し、この開閉弁を開閉作動する構成であり、そのため回路構成が複雑となっていた。

また、開閉弁の切り換え時（２輪駆動と４輪駆動との切り換え時）、一方の油圧モータ側の油圧回路が遮断或いは開放されると、急な油量変化（４輪駆動から２輪駆動への切り換え時は余剰流量）が発生するため、サージ圧等、回路圧力の変動が生じ、油圧モータの駆動トルクが変動し、ショックが発生する。また、２輪駆動から４輪駆動へ切り換えるときは、開閉弁を閉状態から開状態に切り換えかつクラッチをＯＦＦからＯＮに切り換えるが、このとき停止中の油圧モータに急に車輪の回転力が伝わり、油圧モータの慣性力による駆動トルク（引きずりトルク）が発生し、これによってもショックが発生する。

更に、２輪駆動（高速駆動）と４輪駆動（低速駆動）との切り換えは、開閉弁の切り換えを手動操作で切り換えることにより行うため、操作性の面でも問題があった。

本発明の第１の目的は、変速機とプロペラシャフトが不要であり、低速から高速まで走行可能であり、かつ回路構成が簡素である作業機械のＨＳＴ走行システムを提供することである。

本発明の第２の目的は、変速機とプロペラシャフトが不要であり、低速から高速まで走行可能であり、かつ回路構成が簡素であるとともに、４輪駆動（低速駆動）と２輪駆動（高速駆動）との切り換え時にショックの少ない作業機械のＨＳＴ走行システムを提供することである。

（１）上記第１及び第２の目的を達成するために、本発明は、油圧ポンプと、
この油圧ポンプに閉回路接続されかつ互いに並列接続され、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される第１及び第２油圧モータと、前記第１油圧モータにクラッチと第１減速機を介して接続された第１走行装置と、前記第２油圧モータに第２減速機を介して接続された第２走行装置と、前記クラッチを接続状態として前記第１及び第２走行装置の両方を駆動する低速４輪駆動と、前記クラッチを切断状態としかつ前記第１油圧モータをゼロ容量として前記第２走行装置のみを駆動する高速２輪駆動とに切り換える制御手段とを備え、前記制御手段は、前記高速２輪駆動から前記低速４輪駆動に切り換えるときは、前記クラッチを接続する前に、前記第１油圧モータの回転数を前記第１走行装置の回転数にマッチングさせる目標回転数を計算し、前記第１油圧モータの回転数が前記目標回転数になるように前記第１油圧モータを容量制御することで前記第１油圧モータを予備駆動し、その後、前記クラッチを接続するものとする。

以上のように構成した本発明においては、第１走行装置（例えば前輪側の走行装置）と第２走行装置（例えば後輪側の走行装置）を別々の油圧モータで駆動するため、プロペラシャフトが不要となる。
また、第１及び第２走行装置の両方を駆動する低速４輪駆動と、第２走行装置のみを駆動する高速２輪駆動とに切り換える制御手段を設けたため、低速４輪駆動と高速２輪駆動とに切り換えることにより低速から高速まで走行可能となり、変速機が不要となる。そのとき、高速２輪駆動への切り換えは第１油圧モータをゼロ容量として行うので、従来技術のような開閉弁は不要であり、回路構成が簡素化される。
更に、制御手段は、高速２輪駆動から低速４輪駆動に切り換えるときは、クラッチを接続する前に、第１油圧モータの回転数を第１走行装置の回転数にマッチングさせる目標回転数を計算し、第１油圧モータの回転数が目標回転数になるように第１油圧モータを容量制御することで第１油圧モータを予備駆動し、その後、クラッチを接続するため、第１油圧モータの回転速度と第１走行装置の回転速度とをほぼ一致させることができ、クラッチ接続時のショックが押さえられる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記第１油圧モータの両ポートのそれぞれの圧力を検出し、前記第１油圧モータの両ポートが前記第１油圧モータを前記目標回転数の方向に予備駆動できない圧力状態にあるときは、前記第１油圧モータの予備駆動のための容量制御を禁止する。

これによりモード切り換え時に第１油圧モータが逆回転を起こすような状況を確実に防止し、安定した走行が可能となる。

（３）また、上記（１）において、好ましくは、前記制御手段は、前記低速４輪駆動から前記高速２輪駆動に切り換えるときは、前記第１油圧モータをゼロ容量に制御するのと同等のタイミングで前記第１油圧モータがゼロ容量となることにより生じる余剰流量を吸収するように前記第２油圧モータの容量を制御し、前記高速２輪駆動から前記低速４輪駆動に切り換えるときは、前記第１油圧モータをゼロ容量から有効容量に制御するのと同等のタイミングで前記第１油圧モータが有効容量となることにより必要となる流量を供給するように前記第２油圧モータの容量を制御する。

これにより、高速２輪駆動と低速４輪駆動との切り換え時における油圧回路内の急激な油量変化（例えば余剰流量の発生）は抑えられ、サージ圧等、回路圧力の変動が発生せず、更にショックを押さえることができる。

本発明によれば、変速機とプロペラシャフトが不要であり、低速から高速まで走行可能であり、かつ回路構成の簡素化が図れる。

また、本発明によれば、更に、４輪駆動（低速駆動）と２輪駆動（高速駆動）との切り換え時のショックを押さえることができる。

本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係わる作業機械のＨＳＴ走行システムを示す油圧構成図である。

図１において、本発明の作業機械のＨＳＴ走行システは、ＨＳＴ変速装置３０と走行装置１２，２２とを備えている。

ＨＳＴ変速装置３０は、エンジン２により駆動されるメインの油圧ポンプ１と、油圧ポンプ１から吐出された圧油により駆動される２個の容量の等しい走行用油圧モータ１０，２０とを有し、油圧ポンプ１と油圧モータ１０は主管路３，４，５，６を介して閉回路接続され、油圧ポンプ１と油圧モータ２０は主管路３，４，７，８を介して閉回路接続され、２個の油圧モータ１０，２０は油圧ポンプ１に対して互いに並列接続されている。

走行用油圧モータ１０，２０はそれぞれ走行装置１２，２２に連結されている。走行装置１２は、走行用油圧モータ１０が連結される減速機１１と、この減速機１１に連結された車軸１３及び前輪（車輪）１４とを備え、走行装置２２は、走行用油圧モータ２０が連結される減速機２１と、この減速機２１に連結された車軸２３及び後輪（車輪）２４とを備え、それぞれ車輪１４，２４により駆動力を路面に伝え、双方の駆動力にて車体を駆動する構成となっている。前輪側油圧モータ１０と走行装置１２との間には回転力を伝達・遮断するクラッチ１５が備えられ、クラッチ１５は電磁比例減圧弁１６からのパイロット圧力により作動する。減速機１１，２１の減速比は要求される車両の走行性能特性により決定されるものであり、例えば減速比は同じか、クラッチ１５が備わっている前輪側の減速機１１の方を大きく設定する。本実施の形態では、前輪側の減速機１１の減速比の方が後輪側の減速機２１より大きく設定されている。

油圧ポンプ１と走行用油圧モータ１０，２０はそれぞれ可変容量型であり、それぞれ傾転量を制御する傾転量制御手段（傾転レギュレータ）１ｂ，１０ｂ，２０ｂを備えている。また、油圧モータ１０，２０のうち少なくともクラッチ１６が備わっている前輪側の油圧モータ１０はゼロ傾転可能なものとする。クラッチが備わっていない後輪側の油圧モータ２０には油圧モータ２０の回転数を検出する回転検出器２０ｃが備えられ、回転検出器２０ｃの検出信号はコントローラ３１に入力される。コントローラ３１は回転検出器２０ｃからの検出信号から車体走行速度（車両速度）を計算し、その走行速度に基づいて所定の演算処理を行い、油圧モータ１０，２０の傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂを制御する。

油圧ポンプ１の傾転量制御手段１ｂの構成及びその制御回路は従来公知のものと変わりがない。概略的に言うと、傾転量制御手段１ｂは傾転シリンダと前後進切換弁を備え、前後進切換弁は図示しない前後進切換レバーに連動している。前後進切換レバーが中立（停止）位置にあるときは前後進切換弁も中立位置にあり、油圧ポンプ１をゼロ傾転とするよう傾転シリンダを制御し、油圧ポンプ１の吐出流量をゼロとする。前後進切換レバーが前進位置或いは後進位置に切り換えられると、それに応じて前後進切換弁が切り換えられ、傾転シリンダの動作方向を制御して油圧ポンプ１の傾転方向を制御する。また、油圧ポンプ１の傾転量制御手段１ｂは制御圧力発生回路を備え、この制御圧力発生回路で生成される制御圧力が前後進切換弁を介して傾転シリンダに供給され、油圧ポンプ１の傾転量を制御する。この制御圧力発生回路はエンジン２の回転数が上昇すると、それに比例して制御圧力を上昇させ、油圧ポンプ１の傾転量（容量）が増加させる。その結果、エンジン２の回転数が上昇すると、油圧ポンプ１の回転数と傾転量の両方が増加するため、油圧ポンプの吐出流量はエンジン１の回転数の上昇に応じて滑らかに応答良く増大し、滑らかで力強い加速走行が可能となる。エンジン２の回転数は図示しないアクセルペダルを操作することにより調整される。

図２は本実施の形態のＨＳＴ走行システムが搭載される作業機械の一例として、ラフテレンリフトトラック（テレスコピックハンドラーともいう）の外観を示す図である。

図２において、ラフテレンリフトトラックは、車体４１と、車体４１上に位置する運転室４２と、車体４１に運転室４２の側部を起伏可能に取り付けられた伸縮可能なブーム４３と、ブーム４３の先端に回動可能に取り付けられたアタッチメント取付部４４と、そのアタッチメント取付部４４に取り付けられたアタッチメントの１種である、荷役作業に用いるフォーク４５とを備えており、ブーム４３とアタッチメント取付部４４とフォーク４５は作業装置を構成している。また、本図では図示を省略しているが、ブーム４３、アタッチメント取付部４４及びフォーク４５にはそれぞれ油圧アクチュエータが取り付けられ、各作業部材はそれぞれの油圧アクチュエータにより駆動される。

図２の想像線はブーム４３を上げた状態と、ブーム４３を上げかつ伸長した状態を示している。この場合、ブーム４３を上げた状態にしても、アタッチメント取付部４４のリンク作用によりフォーク４５の姿勢は変わらない。

車体４１には前輪１４及び後輪２４が取り付けられている。

次に、コントローラ３１による油圧モータ１０，２０の傾転量（モータ容量）とクラッチ１５のＯＮ／ＯＦＦの制御方法について説明する。

図３は油圧モータ１０，２０の傾転制御特性（以下単に制御特性という）の一例を示す図である。図中、横軸が車体走行速度であり、縦軸が油圧モータ１０，２０の傾転量（モータ容量）である。また、符号Ａが前輪側の油圧モータ１０の制御特性であり、符号Ｂが後輪側の油圧モータ２０の制御特性である。油圧モータ１０，２０の制御特性Ａ，Ｂは、概略的に言って、速度が大きくなるにしたがって油圧モータ１０，２０の傾転量が小さくなるようになっている。また、減速比の高い減速機１１側の油圧モータ１０は油圧モータ２０よりも回転数が高く、流量消費も多いため、油圧モータ２０よりも先に傾転量が小さくなるようになっている。つまり、油圧モータ１０，２０の傾転量が小さくなり始める速度をＶ１，Ｖ２とすると、Ｖ１＜Ｖ２である。更に、油圧モータ１０傾転制御域は速度Ｖ１から速度Ｖ３の範囲であり、油圧モータ１０の傾転量は速度Ｖ３で最小値ｑminからゼロ傾転（ゼロ容量）に移行する。これにより走行装置１２，２２（前輪１４と後輪２４）の両方を駆動する低速４輪駆動から前輪側の油圧モータ１０をゼロ傾転（ゼロ容量）として後輪側の走行装置２２（後輪２４）のみを駆動する高速２輪駆動に切り換わる。

また、油圧モータ１０の傾転量が最小値ｑminからゼロ傾転に移行すると同時に、油圧モータ２０の傾転量が大きくなるようになっている。これは、油圧モータ１０がゼロ傾転になった際に生じる余剰流量がショック発生の原因となるため、この余剰流量を油圧モータ２０が吸収するようにするためである。

ここで、その油圧モータ２０の傾転増加量Δｑは、
Δｑ＝（ｉ１／ｉ２ ）ｑmin ・・・（１）
ｉ１：油圧モータ１０側の減速比
ｉ２：油圧モータ２０側の減速比（ここではｉ２≦ｉ１）
ｑmin：油圧モータ１０の傾転制御域の最小値
であり、油圧モータ１０の傾転量が最小値ｑminからゼロ傾転に移行することによる油圧モータ１０の吐出流量の減少分だけ、もう一方の油圧モータ２０の吐出流量が増えるようにしている。その結果、油圧モータ１０の移行後の傾転量ｑは、移行前をｑ０とすると、
ｑ＝ｑ０＋Δｑ＝ｑ０＋（ｉ１／ｉ２ ）ｑmin ・・・（２）
で与えられる。つまり、減速比ｉ１，ｉ２と油圧モータ１０の傾転制御域の最小値ｑminとから求められる値が移行前の値ｑ０に加えられる。

また、車体走行速度の減速時は、逆に、油圧モータ１０が再度起動するための流量を供給するために、油圧モータ２０の移行後の傾転量ｑは、移行前をｑ０とすると、
ｑ＝ｑ０−Δｑ＝ｑ０−（ｉ１／ｉ２ ）ｑmin ・・・（３）
となる。

このように油圧モータ１０，２０の傾転量をそれぞれ制御すれば、動作中の油圧回路内の急激な油量変化は抑えられ、サージ圧等の回路圧力の変動が発生せず、ショックが小さくなる。

また、クラッチ１５の操作は、加速時は、油圧モータ１０がゼロ傾転になった後にクラッチＯＦＦ（遮断）して油圧モータ１０と走行装置１１を遮断し、減速時は、油圧モータ１０がゼロ傾転から傾転制御域へ移行する前にクラッチＯＮして油圧モータ１０と走行装置１１を接続する。

コントローラ３１は内部メモリに図３に示した制御特性を記憶しており、回転検出器２０ｃの検出信号から求めた車体走行速度（車両速度）を図３に示した制御特性に参照させて油圧モータ１０，２０の目標傾転量を計算し、油圧モータ１０，２０の傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂとクラッチ１５を制御する。

図４はコントローラ３１の処理内容を示すフローチャートである。

図４において、ステップＳ１００においてクラッチ１５がＯＮかどうかを判断し、クラッチ１５がＯＮの場合はステップＳ１１０〜Ｓ１５０の低速４輪駆動モードに移行し、クラッチ１５がＯＦＦの場合はステップＳ２１０〜Ｓ２５０の高速２輪駆動モードに移行する。低速４輪駆動モードでは、ステップＳ１１０，Ｓ１２０，Ｓ１３０において、車体の走行速度が大きくなるに従って油圧モータ１０，２０の容量が小さくなり、走行速度が小さくなるに従って油圧モータ１０，２０の容量が大きくなるように制御する。高速２輪駆動モードでは、ステップＳ２１０，Ｓ２２０，Ｓ２３０において、前輪側の油圧モータ１０をゼロ容量とし、車体の走行速度が大きくなるに従って油圧モータ２０の容量が小さくなり、走行速度が小さくなるに従って油圧モータ２０の容量が大きくなるように制御する。

また、クラッチ１５のＯＮからＯＦＦの切り換えは、ステップＳ１５０において、油圧モータ１０がゼロ傾転になったときに行い、油圧モータ１０をゼロ傾転にするのは、ステップＳ１１０において、走行速度が上記Ｖ３になったときに目標傾転量をゼロとし、ステップＳ１２０で目標傾転量がゼロであるかどうかを判定することにより行う。また、クラッチ１５のＯＦＦからＯＮの切り換えは、ステップＳ２４０において、油圧モータ１０がゼロ傾転から最小ｑminに復帰したときに行い、油圧モータ１０を最小傾転ｑminに復帰させるのは、ステップＳ２１０において、走行速度が上記Ｖ３になったときに目標傾転を最小ｑminとし、ステップＳ２２０で目標傾転量が最小ｑminであるかどうかを判定することにより行う。

以上のようにコントローラ３１は、走行装置１２，２２の両方を駆動する低速４輪駆動と、前輪側の油圧モータ１０をゼロ容量として後輪側の走行装置２２のみを駆動する高速２輪駆動とに切り換える制御手段を構成している。また、コントローラ３１と回転検出器２０ｃは、車体の走行速度を検出し、この走行速度が設定値Ｖ３以下にあるときは走行装置１２，２２の両方を駆動する低速４輪駆動とし、走行速度が設定値Ｖ３を超えると後輪側の走行装置２２のみを駆動する高速２輪駆動となるよう切り換える制御手段を構成している。

以下、図４のフローチャートを参照しつつ、本実施の形態の動作を説明する。

始動時は、図示しない前後進切換レバーを中立（停止）位置から前進位置に切り換え、図示しないアクセルペダルを踏み込んでエンジン２の回転数を上昇させる。エンジン２の回転数が上昇すると、前述したように油圧ポンプ１の吐出流量が増加し、このポンプ吐出流量の増加により油圧モータ１０，２０は回転速度を増大させ、車体は走行し始める。走行開始時の油圧モータ１０，２０の傾転量はそれぞれ最大ｑmaxである。エンジン回転数が上昇し、油圧モータ１０，２０の回転数が増大すると、それに従って走行速度も増大する。
＜加速時＞
加速時は、図３に示す制御特性に従って、車両速度が増すに従い油圧モータ１０，２０の傾転量が減少するよう目標傾転量を計算し、それぞれの目標傾転量に応じた指令を傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂに出力し、油圧モータ１０，２０の傾転量がそれに見合った量となるように制御する（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０）。車両速度が予め設定された速度Ｖ３まで増加すると油圧モータ１０の目標傾転量を最小値ｑminからゼロに移行し、かつ油圧モータ１０をゼロ傾転にした際の余剰流量を吸収できるように、上記（２）式により油圧モータ２０の目標傾転を計算し、それぞれの目標傾転量に応じた指令を傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂに出力して油圧モータ１０，２０の傾転量をそれぞれ制御する（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１４０）。これにより油圧モータ１０はゼロ傾転となり、これと同時に油圧モータ１０がゼロ傾転になった際に生じる余剰流量が吸収できるように油圧モータ２０の傾転量が補正・制御される。

また、油圧モータ１０をゼロ傾転に制御した後、電磁比例減圧弁１６にクラッチ１５をＯＦＦする指令を出力し、走行装置１２と油圧モータ１０との連結を遮断する（ステップＳ１５０）。クラッチＯＦＦ後は、図３に示す制御特性に従って、油圧モータ１０がゼロ傾転に保たれるよう目標傾転量を設定し、かつ車両速度が増すに従い油圧モータ２０の傾転量が小さくなるよう油圧モータ２０の目標傾転量を計算し、それぞれの目標傾転量に応じた指令を傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂに出力して油圧モータ１０，２０の傾転量を制御する（ステップＳ１００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０）。
＜減速時＞
減速時は、図３に示す制御特性に従って、車両速度が減少するに従い油圧モータ２０の傾転量が増加するよう目標傾転量を計算し、油圧モータ１０はゼロ傾転に保たれるよう目標傾転量を設定し、それぞれの目標傾転量に応じた指令を傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂに出力し、油圧モータ１０，２０の傾転量がそれに見合った量となるように制御する（ステップＳ１００→Ｓ２１０→Ｓ２２０→Ｓ２３０）。車両速度が予め設定された速度Ｖ３まで低下すると油圧モータ１０の目標傾転量をゼロ傾転から復帰させて最小値ｑminとし、かつ油圧モータ１０がゼロ傾転から復帰した際の必要流量を供給できるように、上記（３）式により油圧モータ２０の目標傾転量を計算する（ステップＳ２１０）。また、クラッチ１５をＯＮする指令を出力して走行装置１２と油圧モータ１０とを連結する（ステップＳ２４０）。その後、それぞれの目標傾転量に応じた指令を傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂに出力し、油圧モータ１０，２０の傾転量をに制御する（ステップＳ２５０）。これにより油圧モータ１０はゼロ傾転から復帰し、これと同時に油圧モータ１０がゼロ傾転から復帰した際の必要流量を供給できるように油圧モータ２０の傾転量が補正・制御される。その後は、図３に示す制御特性に従って、車両速度が減るに従い油圧モータ１０，２０の傾転量が大きくなるよう目標傾転量を計算し、それぞれの目標傾転量に応じた指令を傾転量制御手段１０ｂ，２０ｂに出力して油圧モータ１０，２０の傾転量を制御する（ステップＳ１００→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０）。

以上のように加速時は、油圧モータ１０がゼロ傾転になった際に生じる余剰流量が吸収できるように油圧モータ２０の傾転量が補正・制御され、減速時は、油圧モータ１０がゼロ傾転から復帰した際の必要流量を供給できるように油圧モータ２０の傾転量が補正・制御されるため、目的とした駆動トルク制御及びエネルギ損失低減などができるとともに、その制御の際のショックを少なくすることができる。

以上のように構成した本実施の形態によれば、次の効果が得られる。

１）前輪側の走行装置１２と後輪側の走行装置２２を別々の油圧モータ１０，２０で駆動するため、プロペラシャフトが不要となる。また、低速４輪駆動と高速２輪駆動とに切り換わるため、低速から高速まで走行可能となり、変速機が不要となる。このため運転室及びエンジンの設置位置の変速機やプロペラシャフトによる制約が無くなり、運転室を変速機やプロペラシャフトがある従来の作業機械（ラフテレンリフトトラック）よりも低い位置に設置することができ、作業機部分の視認性が良くなり、操作性が向上する。

２）前輪側の油圧モータ１０と走行装置１２との間にクラッチ１５を設け、高速２輪駆動時は、クラッチ１５をＯＦＦにして油圧モータ１０と走行装置１２との連結を遮断するため、走行装置１２のモータ回転による負荷が減少し、エネルギ損失を低減できる。

３）低速４輪駆動と高速２輪駆動とを切り換えるための油圧モータ１０の停止・起動は、従来技術のような開閉弁を用いるのではなく、油圧モータ１０の傾転制御（油圧モータ１０の停止時は最小値ｑminからゼロ傾転にする制御；起動時はゼロ傾転から最小値ｑminに復帰させる制御）により行うので、ＨＳＴ変速装置３０の回路構成が簡素化される。

４）走行速度が設定値Ｖ３に達すると自動で低速４輪駆動から高速２輪駆動、或いはその逆に切り換わるので、モード切換のためにオペレータが手動操作する必要が無く、優れた操作性が得られる。

５）油圧モータ１０のゼロ傾転移行時に油圧モータ２０の傾転を同時に傾転制御することにより、低速４輪駆動と高速２輪駆動との切り換え時におけるＨＳＴ変速装置３０の油圧回路内の急激な油量変化（例えば余剰流量の発生）は抑えられ、サージ圧等、回路圧力の変動が発生せず、ショックを押さえることができる。

本発明の第２の実施の形態を図５を用いて説明する。図中、図４に示したステップ部分と同等のものには同じ符号を付している。

第１の実施の形態ではクラッチ１５のＯＮ／ＯＦＦ処理はどちらも油圧モータ１０がゼロ傾転にある時に行っている。この場合、油圧モータ１０による伝達トルク（クラッチＯＮ／ＯＦＦ時の油圧モータ１０の油圧的な吸収トルク）はゼロであるが、油圧モータ１０の慣性が無視できない場合は、慣性力による駆動トルクが発生してしまう。つまり、減速時の油圧モータ１０の走行装置１２への接続を油圧モータ１０がゼロ傾転から制御域へ移行する前にクラッチＯＮして接続すると、油圧モータ１０が停止した状態から回転中の走行装置１２へ急につながることになり、油圧モータ１０の停止しようとする慣性力が走行装置１２へ作用し、その結果、走行装置１２が停止方向の力のショックを受けることになる。

第２の実施の形態はその点を考慮したものであり、図４はその場合の処理内容を示すフローチャートである。

減速時の油圧モータ１０の走行装置１２への接続は、油圧モータ１０がゼロ傾転から制御域へ移行した後にクラッチＯＮして行う（Ｓ１００→Ｓ２１０→Ｓ２６０→Ｓ２７０）。これにより油圧モータ１０の回転はクラッチＯＦＦ状態であるうちに走行装置１２の回転速度（クラッチ１５の回転速度）付近に上昇することになり、その後クラッチがＯＮされて連結されるとき、油圧モータ１０の回転速度と走行装置１２の回転速度差が小さいため、油圧モータ１０からの慣性力も小さくなりショックを抑えることができる。

本発明の第３の実施の形態を図６及び図７を用いて説明する。図６中、図１に示した部材と同等のものには同じ符号を付し、図７中、図４及び図５に示したステップ部分と同等のものには同じ符号を付している。

上記第２の実施の形態ではクラッチ１５がＯＦＦからＯＮへ移行するときに油圧モータ１０の回転数を被駆動側である走行装置１２の回転数に合うようにしているが、油圧モータ１０を駆動する回路圧等はその走行負荷などにより異なるので、油圧モータ１０の回転数を目標の回転数（走行装置１２の回転数）に合うように正確にコントロールするのは難しい。

第３の実施の形態はその点を考慮し、油圧モータ１０の回転数を目標とする回転数に正確にコントロールすることができるようにしたものである。図６はその場合の油圧構成図であり、図７はその場合のコントローラの処理内容を示すフローチャートである。

図６において、油圧モータ１０の回転数を検出する回転検出器１０ｃが設けられており、回転検出器１０ｃの回転数信号をコントローラ３１ヘフィードバックし、油圧モータ１０の回転数が目標の回転数となるように制御する。

クラッチ１５がＯＦＦ状態で、油圧モータ１０の目標傾転量がゼロ傾転から復帰したとき、油圧モータ１０の回転数を検出し、油圧モータの１０の回転数が目標回転数（目標値）となるよう油圧モータ１０の傾転を制御し、油圧モータ１０の回転が目標値或いは所定の目標範囲に入ったとき、クラッチ１５をＯＮにする（ステップＳ１００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０→ステップＳ２６０Ａ→ステップＳ２６０Ｂ→ステップＳ２７０）。これにより油圧モータ１０の回転数を被駆動側である走行装置１２の回転数にほぼ一致させることができるため、回転数差によるクラッチ接続時のショックを更に低減させることができる。

本発明の第４の実施の形態を図８及び図９を用いて説明する。図８中、図１及び図６に示した部材と同等のものには同じ符号を付し、図９中、図４及び図５、図７に示したステップ部分と同等のものには同じ符号を付している。

上記第３の実施の形態において、油圧モータ１０の回転数を制御する際に、急激な減速等によりＨＳＴ変速装置３０の回路圧が反転している場合（背圧側の方が高い場合）は油圧モータ１５は傾転しても逆方向の回転になるため不具合が生じる。

第４の実施の形態はその点を考慮したものであり、図８はその場合の油圧構成図であり、図９はその場合のコントローラの処理内容を示すフローチャートである。

図８において、油圧モータ１０の両ポートの回路圧を検出する圧力検出器１０ｄ，１０ｅが設けられており、圧力検出器１０ｄ，１０ｅの圧力信号をコントローラ３１ヘ入力する。

クラッチ１５がＯＦＦ状態で、油圧モータ１０の目標傾転量がゼロ傾転から復帰したとき、油圧モータ１０の両ポートの回路圧を検出し、その圧力状態が油圧モータ１０の回転方向に一致するか判定した上で油圧モータ１０の回転数を制御する（ステップＳ１００→ステップＳ２１０→ステップＳ２２０→ステップＳ２８０→ステップＳ２６０Ａ→ステップＳ２６０Ｂ→ステップＳ２７０）。これにより油圧モータ１０が逆回転を起こすような状況を確実に防止し、安定した走行が可能となる。

なお、上記第１〜第４の実施の形態では、図３に示すように走行速度に応じて油圧モータ１０，２０の傾転量を変える制御を行ったが、その制御を省略し（すなわち、従来と同様の負荷圧力により大傾転と小傾転に切り換わる油圧モータを用い）、前輪側の油圧モータ１０をゼロ傾転にすることで低速４輪駆動と高速２輪駆動の切り換えを行う制御だけを行ってもよい。この場合でも、従来の変速機やプロペラシャフトは不要となるとともに、従来の開閉弁は不要となり、ＨＳＴ変速装置３０の回路構成が簡素化するという効果を得ることができる。

また、油圧モータ１０のゼロ傾転移行時に余剰流量吸収のため油圧モータ２０の傾転を図３に示したように同時に傾転制御する構成としたが、そのときのサージ圧等の不具合レベルが小さく問題とならない場合には、その制御を省略してもよい。特に第３の実施の形態では、油圧モータ１０の回転数を被駆動側の走行装置１２の回転数にほぼ一致させる制御を行うことで、その回転数差によるクラッチ接続時のショックをほとんど無くすことができるため、この制御だけを行い余剰流量吸収のための制御は省略してもよい。

また、クラッチＯＦＦのとき（低速側から高速側へ移行のとき）と、クラッチＯＮのとき（高速側から低速側へ移行のとき）のゼロ傾転制御速度Ｖ３を多少ずらして、ゼロ傾転制御速度Ｖ３にヒステリシスを持たせるとよい。これにより制御のチャタリングを防止でき、操縦性及びシステムの安定性を向上することができる。

更に、上記第１〜第４の実施の形態では、走行速度が設定値Ｖ３になると自動で低速４輪駆動から高速２輪駆動或いはその逆に切り換えたが、低速・高速の切換スイッチを設け、この切換スイッチを操作することで手動で切り換えてもよい。

本発明の第１の実施の形態によるＨＳＴ走行システムの油圧構成図である。 本発明のＨＳＴ走行システムが搭載される作業機械の一例として、ラフテレンリフトトラック（別名テレスコピックハンドラー）の外観を示す図である。 油圧モータの傾転制御特性の一例を示す図である。 コントローラの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態におけるコントローラの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態によるＨＳＴ走行システムの油圧構成図である。 コントローラの処理内容を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態によるＨＳＴ走行システムの油圧構成図である。 コントローラの処理内容を示すフローチャートである。１ 油圧ポンプ２ エンジン３，４，５，６，７，８ 主管路１０ （前輪側）油圧モータ１０ｂ 傾転量制御手段１０ｃ 回転検出器１０ｄ，１０ｅ 圧力検出器１１ 減速機１２ 走行装置１５ クラッチ１６ 電磁比例減圧弁２０ （後輪側）油圧モータ２０ｂ 傾転量制御手段２０ｃ 回転検出器２１ 減速機２２ 走行装置３０ ＨＳＴ変速装置３１ コントローラ

Claims (3)

1. 油圧ポンプと、
   この油圧ポンプに閉回路接続されかつ互いに並列接続され、前記油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される第１及び第２油圧モータと、
   前記第１油圧モータにクラッチと第１減速機を介して接続された第１走行装置と、
   前記第２油圧モータに第２減速機を介して接続された第２走行装置と、
   前記クラッチを接続状態として前記第１及び第２走行装置の両方を駆動する低速４輪駆動と、前記クラッチを切断状態としかつ前記第１油圧モータをゼロ容量として前記第２走行装置のみを駆動する高速２輪駆動とに切り換える制御手段とを備え、
   前記制御手段は、前記高速２輪駆動から前記低速４輪駆動に切り換えるときは、前記クラッチを接続する前に、前記第１油圧モータの回転数を前記第１走行装置の回転数にマッチングさせる目標回転数を計算し、前記第１油圧モータの回転数が前記目標回転数になるように前記第１油圧モータを容量制御することで前記第１油圧モータを予備駆動し、その後、前記クラッチを接続することを特徴とする作業機械のＨＳＴ走行システム。
2. 請求項１記載の作業機械のＨＳＴ走行システムにおいて、
   前記制御手段は、前記第１油圧モータの両ポートのそれぞれの圧力を検出し、前記第１油圧モータの両ポートが前記第１油圧モータを前記目標回転数の方向に予備駆動できない圧力状態にあるときは、前記第１油圧モータの予備駆動のための容量制御を禁止することを特徴とする作業機械のＨＳＴ走行システム。
3. 請求項１記載の作業機械のＨＳＴ走行システムにおいて、
   前記制御手段は、前記低速４輪駆動から前記高速２輪駆動に切り換えるときは、前記第１油圧モータをゼロ容量に制御するのと同等のタイミングで前記第１油圧モータがゼロ容量となることにより生じる余剰流量を吸収するように前記第２油圧モータの容量を制御し、前記高速２輪駆動から前記低速４輪駆動に切り換えるときは、前記第１油圧モータをゼロ容量から有効容量に制御するのと同等のタイミングで前記第１油圧モータが有効容量となることにより必要となる流量を供給するように前記第２油圧モータの容量を制御することを特徴とする作業機械のＨＳＴ油圧走行システム。

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