作业车辆的控制装置

摘要

本发明提供作业车辆的控制器，其具有：转速控制部，根据加速踏板的操作量控制原动机的转速；速度比检测部，用于检测液力变矩器的输入轴与输出轴的速度比，该液力变矩器设置于原动机与车轮之间并将原动机的旋转传递至车轮；判断部，当通过速度比检测部检测出的液力变矩器速度比不足规定值时，或者当通过速度比检测部检测出的液力变矩器速度比在规定值以上、且基于加速踏板的操作的发动机目标转速大于预定的设定值时，判断部判断为油耗恶化条件成立；和报知部，用于报知基于判断部的判断结果。

权利要求

1.一种作业车辆的控制装置，其特征在于，具有：

转速控制部，根据加速踏板的操作量控制原动机的转速；

速度比检测部，用于检测液力变矩器的输入轴与输出轴的速度比，所述液力变矩器设置于所述原动机与车轮之间并将所述原动机的旋转传递至车轮；

判断部，当通过所述速度比检测部检测出的液力变矩器速度比不足规定值时，或者当通过所述速度比检测部检测出的液力变矩器速度比在规定值以上、且基于所述加速踏板的操作的发动机目标转速大于预定的设定值时，所述判断部判断为油耗恶化条件成立；

报知部，用于报知基于所述判断部的判断结果；

自动变速控制部，在比1速度级大的最低速度级以上的范围内，根据由所述速度比检测部检测出的速度比改变变速器的速度级；和手动变速控制部，在1速度级以上的范围内，通过手动操作改变变速器的速度级，所述自动变速控制部当液力变矩器速度比降低至比所述规定值大的降档基准值时进行降档。

2.根据权利要求1所述的作业车辆的控制装置，其特征在于，所述报知部具有将基于所述判断部的判断结果在驾驶室内进行显示的显示装置。

3.根据权利要求1或2所述的作业车辆的控制装置，其特征在于，所述判断部当所述液力变矩器速度比不足规定值的状态持续了规定时间以上时，或者当所述液力变矩器速度比在规定值以上、且所述发动机目标转速大于所述设定值的状态持续了规定值时间以上时，判断为油耗恶化条件成立。

说明书

作业车辆的控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及具有液力变矩器的轮式装载机等作业车辆的控制装置。

背景技术

[0002] 公知有一种能够在车辆驾驶中促使操作员进行改善油耗的驾驶的装置(例如参照专利文献1)。在该专利文献1所记载的装置中，将实际油耗与预先设定的目标值进行比较，在判断出实际油耗大于目标值的情况下发出警报。实际油耗通过燃料消耗量除以行驶距离而算出。

[0003] 专利文献1：日本特开平4-366729号公报

[0004] 但是，轮式装载机等的作业车辆由于在行驶的同时进行作业，所以采用将通过燃料消耗量除以行驶距离得到的实际油耗作为基准来促使进行改善油耗的驾驶的办法，难以在整个作业过程中改善油耗。

发明内容

[0005] 根据本发明的第1方式，作业车辆的控制装置具有：转速控制部，根据加速踏板的操作量控制原动机的转速；速度比检测部，用于检测液力变矩器的输入轴与输出轴的速度比，该液力变矩器设置于原动机与车轮之间并将原动机的旋转传递至车轮；判断部，当通过速度比检测部检测出的液力变矩器速度比不足规定值时，或者当通过速度比检测部检测出的液力变矩器速度比在规定值以上、且基于加速踏板的操作的发动机目标转速大于预定的设定值时，判断部判断为油耗恶化条件成立；和报知部，用于报知基于判断部的判断结果。

[0006] 根据本发明的第2方式，优选的是，在第1方式的作业车辆的控制装置中，报知部具有将基于判断部的判断结果在驾驶室内进行显示的显示装置。

[0007] 根据本发明的第3方式，优选的是，在第1或第2方式的作业车辆的控制装置中，判断部当液力变矩器速度比不足规定值的状态持续了规定时间以上时，或者当液力变矩器速度比在规定值以上、且发动机目标转速大于设定值的状态持续规定值时间以上时，判断为油耗恶化条件成立。

[0008] 根据本发明的第4方式，优选的是，在第1至第3中的任一方式的作业车辆的控制装置中，具有：自动变速控制部，在比1速度级大的最低速度级以上的范围内，根据由速度比检测部检测出的速度比改变变速器的速度级；和手动变速控制部，在1速度级以上的范围内，通过手动操作改变变速器的速度级，自动变速控制部当液力变矩器速度比降低至比规定值大的降档基准值时进行降档。

[0009] 根据本发明，由于当液力变矩器速度比不足规定值时，或者当液力变矩器速度比在规定值以上、且基于加速踏板的操作的发动机目标转速大于预定的设定值时，判断为油耗恶化条件成立，并且报知该判断结果，因此能够贯穿整个作业过程促使操作员进行改善油耗的驾驶。

附图说明

[0010] 图1是作为本发明实施方式的作业车辆的一例的轮式装载机的侧视图。

[0011] 图2是表示本发明实施方式的控制装置的概略结构的图。

[0012] 图3(a)是表示驾驶室内的结构的俯视图，(b)是操作杆的主视图。

[0013] 图4是表示基于液力变矩器速度比基准的变速时序的图。

[0014] 图5是表示液力变矩器速度比与液力变矩器效率之间关系的图。

[0015] 图6是表示各速度级的车速与行驶驱动力之间关系的图。

[0016] 图7是表示加速踏板踏入量与发动机目标转速之间关系的图。

[0017] 图8是表示基于本实施方式的控制装置的转矩特性的图。

[0018] 图9是表示图2的控制器中的处理的一例的流程图。

[0019] 图10是表示第2实施方式的控制器中的处理的一例的流程图。

具体实施方式

[0020] 第1实施方式

[0021] 下面，参照图1-图9针对本发明第1实施方式的作业车辆的控制装置进行说明。

[0022] 图1是应用了本实施方式的控制装置的作为作业车辆的一例的轮式装载机的侧视图。轮式装载机100由具有斗杆111、铲斗112、轮胎113等的前部车身110和具有驾驶室121、发动机室122、轮胎123等的后部车身120构成。斗杆111通过斗杆缸114的驱动在上下方向上转动(俯仰运动)，铲斗112通过铲斗缸115的驱动在上下方向上转动(倾倒或铲起)。前部车身110与后部车身120通过中央销101以彼此能够自由转动的方式连结，前部车身110通过转向缸(未图示)的伸缩相对于后部车身120左右弯折。

[0023] 图2是表示本实施方式的控制装置的概略结构的图。在发动机1的输出轴上连结有液力变矩器2的输入轴，液力变矩器2的输出轴连结在变速器3上。液力变矩器2是由公知的泵轮、涡轮、导轮构成的流体离合器，发动机1的旋转经由液力变矩器2传递至变速器3。变速器3具有改变其速度级的液压离合器，液力变矩器2的输出轴的旋转通过变速器3而变速。变速后的旋转经由传动轴4、轮轴5传递至轮胎113、123，车辆行驶。另外，虽然省略了图示，但是，在发动机1的输出轴上连结有由发动机1驱动的作业用液压泵。根据操作杆的操作量从作业用液压泵向作业用执行机构(斗杆缸等)供给液压油。作业用执行机构由来自液压泵的液压油驱动。

[0024] 控制器10构成为包括具有CPU、ROM、RAM以及其他周边电路等的运算处理装置。控制器10被输入信号，所述信号分别来自：操作量检测器12，用于检测加速踏板11的踏入操作量S；车速检测器13，用于检测变速器3的输出轴的转速，即检测车速；转速检测器14，用于检测液力变矩器2的输入轴的转速Ni；转速检测器15，用于检测液力变矩器2的输出轴的转速Nt；变速切换开关7，用于选择通过手动变速的手动变速模式或自动变速的自动变速模式；换档开关8，用于指示自动变速模式时的速度级的上限及手动变速模式时的速度级；和前进后退切换开关9，用于指示车辆前进后退。

[0025] 图3(a)是表示驾驶室内结构的俯视图。在驾驶席30右侧的侧方控制面板31上配置有变速切换开关7。在侧方控制面板31的前方设置有一对操作杆32，该一对操作杆32用于输入作业用执行机构的驱动指令。在方向盘的侧方分别设置有换档开关8和前进后退切换开关9。在驾驶席30的前方设有监视面板33，在监视面板33上设有节能状态显示部22，该节能状态显示部22用于报知是否处于节能驾驶状态(节能驾驶)。在节能状态显示部22中，在节能驾驶时显示节能标识，在非节能驾驶时不显示节能标识。如图3(b)所示，在操作杆34的把持部的顶部设有指示手动降档的瞬时式强制降档(kick down)开关34。

[0026] 液力变矩器2具有使输出转矩相对于输入转矩增大的功能，即，具有使转矩比为1以上的功能。转矩比伴随着液力变矩器2的输入轴与输出轴的转速之比、即液力变矩器速度比e(输出转速Nt/输入转速Ni)的增加而变小。例如，在发动机转速恒定的状态下，若在行驶中行驶负荷增大，则液力变矩器2的输出转速Nt即车速降低，液力变矩器速度比e变小。此时，由于转矩比增加，因此车辆能够以更大的驱动力(牵引力)行驶。

[0027] 变速器3是具有与1速至4速的各速度级相对应的电磁阀的自动变速器。这些电磁阀通过从控制器10向电磁线圈控制部21输出的控制信号而被驱动。即，当从控制器10输出控制信号(升档信号、降档信号)时，电磁线圈控制部21响应于该控制信号而向电磁阀输出控制信号，从而驱动电磁阀。由此，在自动变速模式时，速度级能够在2速至4速之间自动变更。另外，1速和2速之间无法自动变速，只能够通过手动变速。

[0028] 在自动变速控制中，有液力变矩器速度比基准控制和车速基准控制两种方式，其中，液力变矩器速度比基准控制是，一旦液力变矩器速度比e达到规定值就变速；车速基准控制是，一旦车速达到规定值就变速。在本实施方式中，对通过液力变矩器速度比基准控制来控制变速器3的速度级的情况进行说明。

[0029] 图4是表示基于液力变矩器速度比基准控制的变速的时序的图。当行驶负荷降低，液力变矩器速度比e增加，并且液力变矩器速度比e达到预定的规定值eu以上时，由控制器10输出升档信号。由此，速度级上升1级，液力变矩器速度比e减少。相反地，当行驶负荷升高，液力变矩器速度比e降低，并且液力变矩器速度比e达到预定的规定值ed以下时，由控制器10输出降档信号。由此，速度级下降1级，液力变矩器速度比e增加。

[0030] 此时，将通过换档开关8选择的速度级作为上限自动变速。例如，当通过换档开关8选择了3速时，速度级为2速或3速，当选择了2速时，速度级固定于2速。当通过换档开关8选择了1速时，或者在2速状态下操作强制降档开关34时，速度级成为1速。

[0031] 图5是表示液力变矩器速度比e与液力变矩器效率之间关系的图。如图5所示，液力变矩器效率的特性大致呈抛物线状，液力变矩器速度比e在0附近以及1附近时，效率η差。在本实施方式中，设定规定值ed、eu使得能够在液力变矩器效率η处于较大范围内时自动变速。进一步地，设定规定值e1(＜ed)作为速度比，在液力变矩器速度比e小于规定值e1的情况下，如后所述向节能状态显示部22输出控制信号，以将处于油耗恶化状态的情况报知操作员。另外，在液力变矩器效率η低的状态下，不仅油耗恶化，而且，由于燃料消耗量增多所以发动机冷却水温和液力变矩器油的油温会上升，容易发生过热。

[0032] 各速度级的车速与驱动力之间关系如图6所示，若在同一速度级进行比较，则车速慢时驱动力大(低速高转矩)，车速快时驱动力小(高速低转矩)。而且，在同一车速下，速度级越小，越能够得到大的驱动力。2速度级与3速度级的特性交点及3速度级与4速度级的特性交点是变速点，图4的规定值ed、eu设定在该交点上。由此能够进行变速冲击小的顺畅的变速动作。另外，在本实施方式中构成为在2速以上自动变速，但是也可以构成为在1速以上自动变速，在该情况下，如图所示地将1速度级与2速度级的特性交点设定在规定值ed、eu上即可。

[0033] 图7是表示加速踏板11的踏入量与发动机目标转速之间关系的图。加速踏板11的踏入量变大时发动机目标转速变大，并且踏板最大踏入时的发动机目标转速为额定转速。控制器10向发动机控制部输出与该发动机目标转速对应的控制信号，将发动机转速控制为发动机目标转速。

[0034] 在本实施方式中，为了促使操作员以燃料消耗率好的状态驱动发动机1，预先设定作为节能驾驶的基准的阈值Na(例如额定转速的85％)。然后，判断对应于阈值Na的踏板踏入量AS与实际的踏板踏入量S的大小关系，并报知操作员以使其进行节能的驾驶。此时，如后所述也考虑液力变矩器效率η。

[0035] 图8是表示发动机转速与转矩之间关系的行驶性能形图(转矩线图)。图中，特性A是发动机输出转矩，特别地，特性A0是最大程度地踏入加速踏板11而成的额定转速时的发动机输出转矩，特性A1是使踏板踏入量为阈值AS情况下的发动机输出转矩。特性A1是使特性A0向低速侧移动而成的特性。

[0036] 在图8中，特性B0、B1、Bd、Bu分别是液力变矩器速度比e为0、e1、ed、eu时的变速器3的输入转矩(变速器转矩)。变速器转矩随着发动机转速N的上升而分别增大。而且，随着液力变矩器速度比e变大，变速器转矩变小。

[0037] 特性A0、A1与特性B0、B1、Bd、Bu的交点是匹配点，发动机转速为该匹配点的值。若使发动机目标转速从额定转速下降至阈值Na，则与发动机转速下降的量相对应地，各速度级的最高车速及加速性能被抑制。由此，如果操作员将踏板踏入量抑制在设定值AS以下，则能够实现节能驾驶。

[0038] 图9是表示控制器10中的处理的一例的流程图。该流程图所示出的处理例如从发动机钥匙开关的启动开始。在步骤S1，读入来自各种检测器12-15及开关7-9的信号。在步骤S2，判断通过操作量检测器12检测出的踏板踏入量S是否在设定值AS以下，即判断发动机目标转速是否在阈值Na以下。

[0039] 若步骤S2的判断结果是肯定的，则进入步骤S3，判断根据转速检测器14、15的检测值Ni、Nt运算出的液力变矩器速度比e是否在规定值e1以上。若步骤S3的判断结果是肯定的，则进入步骤S4，使计时器进行计时。在步骤S5，判断踏板操作量S在设定值AS以下且液力变矩器速度比e在规定值e1以上的状态是否持续了规定时间t0，即判断油耗恶化条件的成立与否。若步骤S5的判断结果是肯定的，则油耗恶化条件未成立从而进入步骤S6，若判断结果是否定的，则返回至步骤S1。在步骤S6，向节能状态显示部22输出控制信号，显示(ECO显示)节能标识。

[0040] 另一方面，在步骤S2若判断为踏板操作量S大于设定值AS，或者在步骤S3若判断为液力变矩器速度比e小于规定值e1，则油耗恶化条件成立从而进入步骤S7。在步骤S7，使计时器复位。接着，在步骤S8，向节能状态显示部22输出控制信号，不显示(ECO不显示)节能标识。

[0041] 本实施方式的主要动作总结如下。若踏板操作量S在设定值AS以下且液力变矩器速度比e在规定值e1以上的状态持续规定时间t0，则在节能状态显示部22显示节能标识(步骤S6)。由此操作员能够认识到现在正在进行节能驾驶。若在液力变矩器速度比e在规定值e1以上的状态下，踏板操作量S大于设定值AS，则节能标识为不显示。由此操作员能够认识到过度踏入加速踏板11的情况，从而能够促使操作员将加速踏板11的操作量抑制在设置值AS以下以进行节能驾驶。

[0042] 在以2速度级进行行驶负荷高的陡坡的上坡行驶和铲掘作业时，若液力变矩器速度比e不足规定值e1，则即使踏板操作量S在设置值AS以下，节能标识也为不显示。由此操作员能够认识到正在以液力变矩器效率η低的状态驾驶。此后，若操作员通过换档开关8或强制降档开关34的操作而将速度级降档至1速，则液力变矩器效率η升高，显示节能标识，从而能够进行节能驾驶。

[0043] 即，在液力变矩器效率η低的状态下，液力变矩器内的动力损失大，发动机1的燃料消耗量增加。因此，即使踏板操作量S在设定值AS以下也不能说正在进行节能驾驶，为了进行节能驾驶，需要降低速度级。关于这一点，在本实施方式中，由于通过节能标识的显示/不显示来报知液力变矩器效率η是否处于低的状态，所以操作员能够在最合适的时机降低速度级，从而能够容易地进行节能驾驶。

[0044] 根据本实施方式能够实现以下的作用效果。

[0045] (1)当基于加速踏板11操作的发动机目标转速大于设定值Na时，或者当发动机目标转速在设定值Na以下且液力变矩器速度比e不足规定值e1时(油耗恶化条件成立)，节能状态显示部22的节能标识为不显示。由此，操作员能够容易地认识到是否正在进行节能驾驶，从而能够进行节能驾驶。当即使液力变矩器速度比e在规定值e1以上，基于加速踏板11操作的发动机目标转速也还是大于设定值Na时，判断为油耗恶化条件成立，从而节能状态显示部22的节能标识为不显示。

[0046] (2)由于以加速踏板11的踏入量和液力变矩器速度比e为基准来判断油耗恶化条件是否成立，并在节能状态显示部22显示判断结果，所以能够贯穿整个作业过程促使操作员进行改善油耗的驾驶。

[0047] (3)由于通过节能标识的显示/不显示向操作员报知油耗恶化条件的成立与否，所以操作员能够容易地判断是否正在进行节能驾驶。

[0048] (4)由于从液力变矩器速度比e在规定值e1以上且发动机目标转速大于设定值Na的状态持续了规定值时间t0以上时开始，判断为油耗恶化条件不成立，换言之，油耗恶化条件解除，所以节能状态显示部22的显示稳定，从而操作员能够正确地判断是否处于节能驾驶。

[0049] (5)由于将自动变速的最低速度设定为2速，所以从2速到1速无法自动降档，便于操作。

[0050] (6)由于将规定值e1设定得比成为降档基准的液力变矩器速度比ed低，所以，若加速踏板踏入量S在规定值AS以下，则在通常的自动变速范围内节能标识不会为不显示，能够仅在有必要通过手动降档的情况下将节能标识设定为不显示。

[0051] 第2实施方式

[0052] 对第2实施方式的作业车辆的控制装置进行说明。第2实施方式的作业车辆的控制装置，与第1实施方式的作业车辆的控制装置相比，只是控制器10中的处理不同。由于其他的结构与第1实施方式相同，所以省略其说明，下面针对控制器10的处理进行说明。

[0053] 图10是表示第2实施方式中的控制器10中的处理的流程图。图10与第1实施方式的图9相对应。对于与第1实施方式的图9相同的处理标注相同的步骤编号。

[0054] 该流程图所示出的处理与第1实施方式相同地例如从发动机钥匙开关的启动开始。在步骤S1，读入来自各种检测器12-15及开关7-9的信号。在步骤S21，判断根据转速检测器14、15的检测值Ni、Nt运算出的液力变矩器速度比e是否在规定值e1以上。

[0055] 若步骤S21的判断结果是肯定的，则进入步骤S31，判断通过操作量检测器12检测出的踏板踏入量S是否在设定值AS以下，即判断发动机目标转速是否在阈值Na以下。若步骤S31的判断结果是肯定的，则进入步骤S41。在步骤S41，使计时器复位。在步骤S6，向节能状态显示部22输出控制信号，显示(ECO显示)节能标识。

[0056] 另一方面，在步骤S21若判断为液力变矩器速度比e小于规定值e1，或者在步骤S31若判断为踏板操作量S大于设定值AS，则进入步骤S71。在步骤S71，使计时器进行计时。在步骤S51，判断液力变矩器速度比e不足规定值e1的状态、或者液力变矩器速度比e在规定值e1以上且踏板操作量S大于设定值AS的状态是否持续了规定时间t0。若步骤S51的判断结果是肯定的，则油耗恶化条件成立从而计入步骤S8，若判断结果是否定的，则返回至步骤S1。在步骤S8，向节能状态显示部22输出控制信号，不显示(ECO不显示)节能标识。

[0057] 根据本实施方式能够实现以下的作用效果。

[0058] (1)当液力变矩器速度比e不足规定值e1时，或者当液力变矩器速度比e在规定值e1以上且基于加速踏板11操作的发动机目标转速大于设定值Na时(油耗恶化条件成立)，节能状态显示部22的节能标识为不显示。由此，操作员能够容易地认识到是否正在进行节能驾驶，从而能够进行节能驾驶。

[0059] (2)当液力变矩器速度比e不足规定值e1的状态持续了规定时间t0以上时，或者当液力变矩器速度比e在规定值e1以上且发动机目标转速大于设定值Na的状态持续了规定值时间t0以上时，判断为耗油量恶化条件成立，因此节能状态显示部22的显示稳定，从而操作员能够正确地判断是否处于节能驾驶。

[0060] 其他的作用效果，与第1实施方式相同。

[0061] 另外，在上述实施方式中，通过在作为控制装置的节能状态显示部22中显示或不显示节能标识来报知油耗恶化条件是否成立，但是报知机构的结构并不限于此。也可以通过例如声音报知。若在液力变矩器速度比e不足规定值e1时，或者液力变矩器速度比e在规定值e1以上且发动机目标转速大于设定值Na时，判断为油耗恶化条件，则作为判断机构的控制器10中的处理并不限于上述内容。即，也可以将持续规定时间t从油耗恶化条件中除去。此外，在油耗恶化条件成立的情况下，取代不显示节能标识的做法，也可以通过显示或声音(包括语音、警报音)来表示油耗恶化的情况。

[0062] 在自动变速模式中，在2速至4速的范围内根据液力变矩器速度比e来变更变速器3的速度级，但自动变速机构的结构并不限于此。在手动变速模式中，通过换档开关8的操作而在1速至4速的范围内变更变速器3的速度级，但手动变速机构的结构并不限于此。将规定值e1设定得比成为降档基准的液力变矩器速度比ed低，但规定值e1的设定并不限于此。

[0063] 只要能够根据加速踏板11的操作量来控制发动机转速，转速控制机构的结构并不限于上述内容。将发动机1的旋转通过液力变矩器2、变速器3、传动轴4、轮轴5而传递至轮胎6，但行驶驱动装置的结构可以为任何形式。根据转速检测器14、15的检测值检测出液力变矩器速度比e，但速度比检测机构的结构并不限于此。

[0064] 以上，针对将本发明应用于轮式装载机的例子进行了说明。但是在其他的作业车辆上也能够同样地应用本发明。即，只要能够实现本发明的特征、功能，本发明不受实施方式的控制装置限定。

[0065] 以下优先权基础申请的公开内容作为引用文字写入此处。

[0066] 日本国专利申请2009年第146199号(2009年6月19日申请)。