作业车辆及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种作业车辆，特别涉及一种混合动力型作业车辆及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 作为轮式装载机等作业车辆，公知的是设置有具有液力变矩器和多级式变速装置 的动力传递装置（以下，称为"液力变矩式变速装置"）的作业车辆。另一方面，近年来，作为 代替液力变矩式变速装置的动力传递装置，提出了利用来自发动机的驱动力和来自马达的 驱动力来行驶的混合动力型作业车辆。作为混合动力型作业车辆的动力传递装置，例如在 专利文献1中公开了HMT(液压-机械式变速装置），或者，EMT(电子-机械式变速装置）。
[0003] HMT具有：行星齿轮机构、与行星齿轮机构的旋转元件连接的第一泵/马达和第二 泵/马达。第一泵/马达和第二泵/马达根据作业车辆的行驶状况，作为液压马达和液压 泵中的任一个而发挥作用。HMT构成为通过使这些泵/马达的转速发生变化，而能够使输出 轴的转速无级地变化。
[0004] 在EMT中，代替HMT中的液压马达，而使用电动马达。即，EMT具有第一发电机/ 马达和第二发电机/马达。第一发电机/马达和第二发电机/马达根据作业车辆的行驶状 况，作为电动马达和发电机中的任一个发挥作用。与HMT同样地，EMT构成为通过使这些发 电机/马达的转速发生变化，而能够使输出轴的转速无级地变化。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :(日本）特开2006-329244号公报
【发明内容】
[0008] 作业车辆具有前进后退操作部件，操作人员通过将前进后退操作部件的位置切换 至前进位置和后退位置，从而切换作业车辆的前进和后退。即，在前进后退操作部件位于前 进位置时，作业车辆前进，在前进后退操作部件位于后退位置时，作业车辆后退。
[0009] 但是，在作业车辆上坡中，操作人员松开加速踏板时，或者，作业车辆在坡道停车 中，从踩制动踏板变换为踩加速踏板时，有时会产生作业车辆向与前进后退操作部件的位 置对应的行进方向相反的方向行进的状况（以下，称为"逆行"）。
[0010] 在上述混合动力型作业车辆中，在由于逆行而使动力传递装置的输出轴旋转时， 其旋转会传递到马达。因此，在作业车辆以一定速度以上逆行时，马达可能会过旋转而受到 损伤。
[0011] 另外，如上所述的逆行能够通过操作人员适当进行加速操作和制动操作来防止。 但是，这需要相当纯熟的技艺，并不是对于所有操作人员来说都是轻而易举的。
[0012] 本发明的课题在于提供一种能够容易地防止由于逆行而导致马达过旋转的作业 车辆及其控制方法。
[0013] 用于解决技术课题的技术方案
[0014] 本发明一方式的作业车辆具有：发动机、液压泵、工作装置、行驶装置、动力传递装 置、控制部、前进后退操作部件、加速操作部件、加速操作量检测部、车速检测部。液压泵被 发动机驱动。工作装置被从液压泵排出的工作油驱动。行驶装置被发动机驱动。动力传递 装置将来自发动机的驱动力传递到行驶装置。
[0015] 控制部控制动力传递装置。前进后退操作部件是用于切换车辆的前进和后退的部 件，至少被有选择性地切换到前进位置和后退位置。加速操作检测部检测加速操作部件的 操作量。车速检测部检测车速。
[0016] 动力传递装置具有：输入轴、输出轴、齿轮机构、马达。齿轮机构具有行星齿轮机 构，将输入轴的旋转传递到输出轴。马达与行星齿轮机构的旋转元件连接。动力传递装置 构成为通过使马达的转速变化，使相对于输入轴的输出轴的转速比变化。
[0017] 控制部具有：存储部、要求牵引力确定部、指令扭矩确定部、逆行判定部、牵引力辅 助部。存储部存储有要求牵引力特性。要求牵引力特性规定输出转速与要求牵引力的关 系。输出转速为动力传递装置的输出轴的转速。要求牵引力特性被设定为根据加速操作部 件的操作量的增大而增大要求牵引力。要求牵引力确定部基于要求牵引力特性确定与输出 转速对应的要求牵引力。指令扭矩确定部确定向马达输送的指令扭矩，以获得要求牵引力。 逆行判定部在向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向的逆向的车速为规定的速度 阈值以上时，判定车辆正在逆行。牵引力辅助部在判定车辆正在逆行时，进行牵引力辅助控 制。在牵引力辅助控制中，牵引力辅助部使向与前进后退操作部件的位置对应的行进方向 的要求牵引力增大。
[0018] 本方式的作业车辆在以规定的速度阈值以上的车速逆行时，利用牵引力辅助控制 使要求牵引力增大。由此，自动降低逆行的车速，能够容易地防止因逆行而导致的马达的过 旋转。
[0019] 优选的是，马达是与行星齿轮机构的第一旋转元件连接的第一马达。动力传递装 置还具有与行星齿轮机构的第二旋转元件连接的第二马达。在车速为〇时，第二马达的转 速比第一马达的转速大。另外，在车辆逆行时，向逆向的车速越大，则第二马达的转速越大。 指令扭矩确定部确定向第一马达输送的指令扭矩和向第二马达输送的指令扭矩，以获得要 求牵引力。在这种情况下，在第一马达再生的能量的一部分能够在第二马达消耗，该能量的 其他一部分能够返回发动机。由此，能够降低发动机的油耗。
[0020] 优选的是，作业车辆还具有：辅助马达、马达切换机构、倾斜角检测部。辅助马达是 用于辅助马达的马达。马达切换机构是用于将辅助马达切换为辅助马达的状态和不辅助马 达的状态的机构。倾斜角检测部检测车辆的倾斜角。控制部还具有：马达辅助判定部、马达 切换控制部。马达辅助判定部判定车辆的倾斜角是否为规定的角度阈值以上。马达切换控 制部是在车辆的倾斜角为规定的角度阈值以上时控制马达切换机构而使辅助马达成为对 马达进行辅助的状态。
[0021] 在这种情况下，在作业车辆在陡斜面上逆行时，辅助马达辅助第一马达。因此，在 陡斜面上，能够迅速产生用于抑制逆行的牵引力。
[0022] 优选的是，在牵引力辅助控制中，牵引力辅助部根据向逆向的车速的增大而使要 求牵引力增大。在这种情况下，逆行的速度越大，产生越大的牵引力，从而能够迅速抑制逆 行。
[0023]优选的是，从牵引力辅助控制开始、到向逆向的车速成为规定的速度范围以内时， 与向逆向的车速比规定的速度范围大时相比，要求牵引力缓慢增大。在这种情况下，抑制牵 引力辅助控制的开始时的牵引力的大的变动。由此，能够抑制作业车辆产生振动。
[0024]优选的是，逆行判定部在前进后退操作部件的位置位于前进位置、向后方的车速 为规定的速度阈值以上时，判定车辆正在逆行。在这种情况下，能够容易地抑制向后方的逆 行。
[0025]优选的是，逆行判定部在前进后退操作部件的位置位于后退位置、并且向前方的 车速为规定的速度阈值以上时，判定车辆正在逆行。在这种情况下，能够容易地抑制向前方 的逆行。
[0026]本发明其他方式的作业车辆的控制方法为具有发动机、液压泵、工作装置、行驶装 置、动力传递装置、前进后退操作部件、加速操作部件、加速操作量检测部、车速检测部的作 业车辆的控制方法。液压泵被发动机驱动。工作装置被从液压泵排出的工作油驱动。行驶 装置被发动机驱动。动力传递装置将来自发动机的驱动力传递到行驶装置。
[0027] 前进后退操作部件是用于切换车辆的前进和后退的部件，至少被有选择性地切换 到前进位置和后退位置。加速操作检测部检测加速操作部件的操作量。车速检测部检测车 速。
[0028]动力传递装置具有输入轴、输出轴、齿轮机构、马达。齿轮机构具有行星齿轮机构， 将输入轴的旋转传递到输出轴。马达与行星齿轮机构的旋转元件连接。动力传递装置构成 为通过使马达的转速变化，使相对于输入轴的输出轴的转速比变化。
[0029]本方式的控制方法具有：第一步骤、第二步骤、第三步骤、第四步骤。在第一步骤 中，基于要求牵引力特性确定与输出转速对应的要求牵引力。要求牵引力特性规定输出转 速与要求牵引力之间的关系。输出转速为动力传递装置的输出轴的转速。要求牵引力特性 被设定为根据加速操作部件的操作量的增大来增大要求牵引力。在第二步骤中，确定向马 达输送的指令扭矩，以获得要求牵引力。在第三步骤中，在向与前进后退操作部件的位置对 应的行进方向的逆向的车速为规定的速度阈值以上时，判定车辆正在逆行。在第四步骤中， 在判定车辆正在逆行时，进行牵引力辅助控制。在牵引力辅助控制中，使向与前进后退操作 部件的位置对应的行进方向的要求牵引力增大。
[0030]在本方式的作业车辆的控制方法中，在以规定的速度阈值以上的车速逆行时，利 用牵引力辅助控制使要求牵引力增大。由此，自动降低逆行的车速，能够容易地防止因逆行 而导致的马达的过旋转。
[0031] 发明效果
[0032]在作业车辆中，能够容易地防止因逆行而导致的马达的过旋转。
【附图说明】
[0033] 图1是本发明的实施方式的作业车辆的侧视图。
[0034] 图2是表示作业车辆的结构的示意图。
[0035] 图3是表示动力传递装置的结构的示意图。
[0036] 图4是表示第一马达和第二马达的转速相对于转速比的变化的图。
[0037] 图5是表示利用控制部进行的处理的控制框图。
[0038] 图6是表示利用控制部进行的处理的控制框图。
[0039] 图7是表示利用逆行判定部进行的逆行的判定处理的图。
[0040] 图8是表示第一马达的转速与P增益的关系的曲线图。
[0041] 图9是表示利用牵引力辅助控制的车速-牵引力特性的图。
[0042] 图10是图9的车速-牵引力特性的放大图。
[0043]图11是表示逆行时的第一马达和第二马达的转速与车速的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0044] 以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。图1是本发明的实施方式的作业车辆1的 侧视图。如图1所示，作业车辆1具有：车架2、工作装置3、行驶轮4、5、驾驶室6。作业车 辆1为轮式装载机，通过旋转驱动行驶轮4、5而行驶。作业车辆1能够利用工作装置3进 行挖掘等作业。
[0045] 在车架2上安装有工作装置3和行驶轮4、5。工作装置3被来自后述的工作装置 泵23(参照图2)的工作油驱动。工作装置3具有大臂11、铲斗12。大臂11安装在车架2 上。工作装置3具有提升缸13和铲斗缸14。提升缸13和铲斗缸14为液压缸。提升缸13 的一端安装在车架2上。提升缸13的另一端安装在大臂11上。提升缸13利用来自工作 装置泵23的工作油伸缩，从而使大臂11上下摆动。铲斗12安装在大臂11的前端。铲斗 缸14的一端安装在车架2上。铲斗缸14的另一端经由曲拐15安装在铲斗12上。铲斗缸 14利用来自工作装置泵23的工作油伸缩，从而使铲斗12上下摆动。
[0046] 在车架2上安装有驾驶室6。驾驶室6载置在车架2上。在驾驶室6内配置有供 操作人员坐的座椅、后述操作装置等。车架2具有前架16和后架17。前架16和后架17在 左右方向上能够摆动地相互安装。
[0047] 作业车辆1具有转向缸18。转向缸18安装在前架16和后架17上。转向缸18为 液压缸。转向缸18利用来自后述的转向泵30的工作油伸缩，从而使作业车辆1的行进方 向向左右变更。
[0048] 图2是表示作业车辆1的结构的示意图。如图2所示，作业车辆1具有：发动机 21、PT022、动力传递装置24、行驶装置25、操作装置26、控制部27等。
[0049] 发动机21例如为柴油发动机。发动机21的输出通过调节向发动机21的气缸内 喷射的燃料量来进行控制。燃料量的调节通过控制部27控制安装于发动机21的燃料喷射 装置28来进行。作业车辆1具有发动机转速检测部31。发动机转速检测部31检测发动机 转速，并向控制部27输送表示发动机转速的检测信号。
[0050] 作业车辆1具有工作装置泵23、转向泵30、变速器泵29。工作装置泵23、转向泵 30、变速器泵29为液压泵。PTO(PowerTak