(57)【要約】【課題】積込み作業において前進走行しながら作業機を上方向に動作させる際、オペレータの技量によらずに作業機を動作させることが可能な作業車両を提供する。【解決手段】ホイールローダ１において、リフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁４８と、リフトアーム操作レバー１２３の操作量に応じた出力電流を方向制御弁４８へ出力する電磁比例弁４９と、車体とダンプトラック１０２との間の距離Ｌを測定するミリ波レーダ３２と、リフトアーム２１の角度を検出する角度センサ３１と、電磁制御弁４９を制御するコントローラ５と、を備え、コントローラ５は、車体がダンプトラック１０２に接近している場合に、測定距離Ｌｍおよび検出角度θｃｕに基づいてリフトアーム２１の必要な上げ操作量αｕｐを算出し、算出されたリフトアーム２１の必要な上げ操作量αｕｐに対応した指令信号を電磁比例弁４９に対して出力する。【選択図】図８
2020165108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の車輪を有する車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力により駆動されて前記複数の車輪に走行駆動力を与える走行用電動機と、前記車体の前後進を切り換える前後進切換装置と、前記車体に対して上下方向に回動可能に取り付けられたリフトアームおよび前記リフトアームに対して上下方向に回動可能に取り付けられたバケットを有する作業機と、前記作業機を操作するための電気式の操作装置と、前記作業機を駆動する油圧アクチュエータと、前記エンジンにより駆動されて前記油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量型の作業用油圧ポンプと、前記作業用油圧ポンプから吐出して前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、前記操作装置の操作量に応じた出力電流を前記方向制御弁へ出力する電磁比例弁と、前記電磁比例弁を制御するコントローラと、を備えた作業車両において、
前記車体と前記バケットに積込まれた荷が積み込まれる対象との間の距離を測定する距離測定装置と、
前記リフトアームの前記車体に対する角度を検出する角度センサと、を備え、
前記コントローラは、
前記前後進切換装置から出力された切換信号および前記距離測定装置で測定された測定距離に基づいて、前記荷が積込まれる対象に対して前記車体が接近しているか否かを判定し、
前記荷が積込まれる対象に対して前記車体が接近していることが判定された場合に、前記距離測定装置で測定された測定距離および前記角度センサで検出された検出角度に基づいて、前記リフトアームの必要な上げ操作量を算出し、
算出された前記リフトアームの必要な上げ操作量に対応した指令信号を前記電磁比例弁に対して出力する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項２】
請求項１に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記距離測定装置で測定された測定距離に応じた前記リフトアームの目標角度および前記角度センサで検出された検出角度に基づいて、前記リフトアームの角度偏差量を算出し、
算出された前記リフトアームの角度偏差量に基づいて、前記リフトアームの必要な上げ操作量を算出する
ことを特徴とする作業車両。
【請求項３】
請求項２に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記車体と前記荷が積込まれる対象との間の距離が短くなるにつれて前記リフトアームの目標角度が大きくなる複数の特性テーブルを記憶しており、
前記距離測定装置で測定された測定距離および前記角度センサで検出された検出角度に基づいて、記憶されている前記複数の特性テーブルから一の特性テーブルを選択し、
選択された前記一の特性テーブルに基づいて、前記リフトアームの目標角度を算出する
ことを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂や鉱物等を掘削してダンプトラック等に荷を積込むための作業機を備えた作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダやフォークリフト等の作業車両において、エンジンに接続された発電機から電動機へ電力を供給して電動機を回転させることにより走行する作業車両が知られている。この作業車両は、エンジンの駆動力ではなく電動機の駆動力により走行しているため、車速はエンジンの回転速度の影響を受けることなく制御することができる。したがって、作業車両では、車速と作業機の動作速度とを独立して任意に調整することが可能となっている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されたハイブリッド式ホイールローダでは、走行駆動装置と作業機とによる複合作業において、コントロールレバーのレバー操作量に基づいて油圧ポンプの傾転を制御し、かつアクセルペダルのペダル操作量に基づいて走行モータの駆動を制御すると共に、アクセルペダルのペダル操作量およびコントロールレバーのレバー操作量の両方に基づいてエンジン回転数を制御することにより、走行駆動装置側と作業機側との負荷配分を調整して効率的な運転を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６６４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のハイブリッド式ホイールローダでは、積込み作業においてダンプトラックまで前進走行しながら作業機を上方向に動作させる際には、オペレータ自身はアクセルペダルおよびコントロールレバーの両方を同時に操作する必要があり、その操作は複雑であるため熟練を要する。また、作業サイクルタイムを短縮して作業効率を向上させるために、ダンプトラックまでのホイールローダの走行距離を短くすることがあるが、この場合には、車体がダンプトラックに近接した状況で作業機を上昇させることになるため、オペレータはダンプトラックへの作業機の接触に気を遣うことになり操作がさらに難しくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、積込み作業において前進走行しながら作業機を上方向に動作させる際、オペレータの技量によらずに作業機を動作させることが可能な作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、複数の車輪を有する車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力により駆動されて前記複数の車輪に走行駆動力を与える走行用電動機と、前記車体の前後進を切り換える前後進切換装置と、前記車体に対して上下方向に回動可能に取り付けられたリフトアームおよび前記リフトアームに対して上下方向に回動可能に取り付けられたバケットを有する作業機と、前記作業機を操作するための電気式の操作装置と、前記作業機を駆動する油圧アクチュエータと、前記エンジンにより駆動されて前記油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量型の作業用油圧ポンプと、前記作業用油圧ポンプから吐出して前記油圧アクチュエータに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、前記操作装置の操作量に応じた出力電流を前記方向制御弁へ出力する電磁比例弁と、前記電磁比例弁を制御するコントローラと、を備えた作業車両において、前記車体と前記バケットに積込まれた荷が積み込まれる対象との間の距離を測定する距離測定装置と、前記リフトアームの前記車体に対する角度を検出する角度センサと、を備え、前記コントローラは、前記前後進切換装置から出力された切換信号および前記距離測定装置で測定された測定距離に基づいて、前記荷が積込まれる対象に対して前記車体が接近しているか否かを判定し、前記荷が積込まれる対象に対して前記車体が接近していることが判定された場合に、前記距離測定装置で測定された測定距離および前記角度センサで検出された検出角度に基づいて、前記リフトアームの必要な上げ操作量を算出し、算出された前記リフトアームの必要な上げ操作量に対応した指令信号を前記電磁比例弁に対して出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、積込み作業において前進走行しながら作業機を上方向に動作させる際、オペレータの技量によらずに作業機を動作させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るホイールローダの外観を示す側面図である。
【図２】ホイールローダによるＶシェープローディングについて説明する説明図である。
【図３】ホイールローダのライズラン操作を説明する説明図である。
【図４】ホイールローダの駆動システム構成を示す図である。
【図５】コントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。
【図６】車体とダンプトラックとの間の距離とリフトアーム目標角度との関係を示し、（ａ）は長い距離でリフトアームをゆっくり上昇させる場合に用いられる第１特性テーブル、（ｂ）は短い距離でリフトアームをすばやく上昇させる場合に用いられる第２特性テーブルである。
【図７】リフトアーム角度偏差量とリフトアーム上げ操作量との関係を示すグラフである。
【図８】コントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】変形例に係るホイールローダの駆動システム構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係るホイールローダの全体構成およびその動作について、図１〜３を参照して説明する。
【００１１】
＜ホイールローダ１の全体構成＞
まず、ホイールローダ１の全体構成について、図１を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の外観を示す側面図である。
【００１３】
ホイールローダ１は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵されるアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、車体の前部となる前フレーム１Ａと車体の後部となる後フレーム１Ｂとが、センタジョイント１０によって左右方向に回動自在に連結されており、前フレーム１Ａが後フレーム１Ｂに対して左右方向に屈曲する。
【００１４】
前フレーム１Ａには左右一対の前輪１１Ａが、後フレーム１Ｂには左右一対の後輪１１Ｂが、それぞれ設けられており、車体全体で４つの車輪を備える。なお、図１では、４つの車輪のうち、左側の前輪１１Ａおよび左側の後輪１１Ｂのみを示している。また、以下の説明において、左右一対の前輪１１Ａおよび左右一対の後輪１１Ｂをまとめて「複数の車輪１１Ａ，１１Ｂ」とする場合がある。
【００１５】
ホイールローダ１は、例えば露天掘り鉱山等において、前フレーム１Ａに取り付けられた作業機２を用いて土砂や鉱物等を掘削し、ダンプトラック等へ荷を積込む荷役作業を行う作業車両である。
【００１６】
作業機２は、前フレーム１Ａに取り付けられたリフトアーム２１と、伸縮することによりリフトアーム２１を前フレーム１Ａに対して上下方向に回動させる２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒと、リフトアーム２１の先端部に取り付けられたバケット２３と、伸縮することによりバケット２３をリフトアーム２１に対して上下方向に回動させるバケットシリンダ２４と、リフトアーム２１に回動可能に連結されてバケット２３とバケットシリンダ２４とのリンク機構を構成するベルクランク２５と、２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒやバケットシリンダ２４へ圧油を導く複数の配管と、を有している。
【００１７】
２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒおよびバケットシリンダ２４はそれぞれ、作業機２を駆動する油圧アクチュエータの一態様である。なお、図１では、車体の左右方向に並ぶ２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒのうち、左側に配置されたリフトアームシリンダ２２Ｌのみを破線で示している。
【００１８】
リフトアーム２１は、２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒそれぞれのボトム室に作動油が供給されてロッド２２０が伸びることにより上方向に回動し、２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒそれぞれのロッド室に作動油が供給されてロッド２２０が縮むことにより下方向に回動する。リフトアーム２１の車体に対する角度は、リフトアーム２１の一側部（図１では左側部）に取り付けられた角度センサ３１で検出される。
【００１９】
同様にして、バケット２３は、バケットシリンダ２４のボトム室に作動油が供給されてロッド２４０が伸びることによりチルト（リフトアーム２１に対して上方向に回動）し、バケットシリンダ２４のロッド室に作動油が供給されてロッド２４０が縮むことによりダンプ（リフトアーム２１に対して下方向に回動）する。なお、バケット２３は、例えばブレード等の各種アタッチメントに交換することが可能であり、バケット２３を用いた掘削作業の他に、押土作業や除雪作業等の各種作業を行うこともできる。
【００２０】
また、後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、後述するエンジンやコントローラ、油圧ポンプ等の各機器を内部に収容する機械室１３と、車体が傾倒しないように作業機２とのバランスを保つためのカウンタウェイト１４と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、運転室１２は前部に、カウンタウェイト１４は後部に、機械室１３は運転室１２とカウンタウェイト１４との間に、それぞれ配置されている。
【００２１】
＜荷役作業時におけるホイールローダ１の動作＞
次に、荷役作業時のホイールローダ１の動作について、図２および図３を参照して説明する。ホイールローダ１では、「Ｖシェープローディング」という方法で掘削作業および積込み作業を行う。
【００２２】
図２は、ホイールローダ１によるＶシェープローディングについて説明する説明図である。図３は、ホイールローダ１のライズラン操作を説明する説明図である。
【００２３】
まず、ホイールローダ１は、掘削対象である地山１０１に向かって前進し、バケット２３を地山１０１に突入させて掘削作業を行う（図２に示す矢印Ｘ１）。掘削作業が終わると、ホイールローダ１は、元の場所に一旦後退する（図２に示す矢印Ｘ２）。
【００２４】
次に、ホイールローダ１は、ダンプトラック１０２に向かって前進し、ダンプトラック１０２の手前で停止する（図２に示す矢印Ｙ１）。ダンプトラック１０２は、バケット２３に積込まれた荷が積み込まれる対象の一態様である。なお、図２では、ダンプトラック１０２の手前で停止している状態のホイールローダ１を破線で示している。
【００２５】
具体的には、図３に示すように、オペレータはアクセルペダルをいっぱいまで踏み込む（フルアクセル）と共に、リフトアーム２１の上げ操作を行う（図３に示す右側の状態）。次に、オペレータは、フルアクセルの状態のままにしてリフトアーム２１をさらに上昇させながら、同時にブレーキペダルを少し踏み込んでダンプトラック１０２に衝突しないよう車速を調整する（図３に示す中央の状態）。そして、オペレータはブレーキペダルをいっぱいまで踏み込んでダンプトラック１０２の手前で停止し、バケット２３をダンプさせてバケット２３内の積荷（土砂や鉱物等）をダンプトラック１０２へ積み込む（図３に示す左側の状態）。このように、積込み作業時においてホイールローダ１で行われる図３に示す一連の操作を「ライズラン操作」という。
【００２６】
図２に示すように、積込み作業が終わると、ホイールローダ１は、元の場所に後退する（図２に示す矢印Ｙ２）。このように、ホイールローダ１は、地山１０１とダンプトラック１０２との間でＶ字状に往復走行し、掘削作業および積込み作業を行う。ホイールローダ１の前フレーム１Ａには、距離測定装置としてミリ波レーダ３２が取り付けられており（図１参照）、車体とダンプトラック１０２との間の距離Ｌ（以下、単に「離間距離Ｌ」とする）を測定している。なお、距離測定装置は、必ずしもミリ波レーダ３２である必要はなく、例えばステレオカメラやレーザーレーダ等であってもよい。
【００２７】
＜ホイールローダ１の駆動システム＞
次に、ホイールローダ１の駆動システムについて、図４を参照して説明する。
【００２８】
図４は、ホイールローダ１の駆動システム構成を示す図である。
【００２９】
ホイールローダ１は、ハイブリッド式の走行駆動システムによって車体の走行が制御されており、エンジン４０と、発電電動機４１と、Ｍ／Ｇインバータ４２と、走行用フロントインバータ４３Ａおよび走行用リアインバータ４３Ｂと、蓄電素子としてのキャパシタ４４と、コンバータ４５と、走行用フロント電動機４６Ａおよび走行用リア電動機４６Ｂと、を備える。なお、以下の説明において、「走行用フロントインバータ４３Ａおよび走行用リアインバータ４３Ｂ」をまとめて「走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂ」とし、「走行用フロント電動機４６Ａおよび走行用リア電動機４６Ｂ」をまとめて「走行用電動機４６Ａ，４６Ｂ」とする場合がある。
【００３０】
発電電動機４１は、エンジン４０の出力軸に連結され、エンジン４０により駆動されて発電機として機能し、３相交流電力を発生する。Ｍ／Ｇインバータ４２は、発電電動機４１で発生した３相交流電力を直流電力に変換して、走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂのそれぞれに供給する。なお、キャパシタ４４の充電率が低下している場合には、Ｍ／Ｇインバータ４２で変換された直流電力の一部がコンバータ４５を介してキャパシタ４４に供給され、キャパシタ４４が充電される。
【００３１】
Ｍ／Ｇインバータ４２および走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂはそれぞれ、直流電力を交流電力に、または、交流電力を直流電力に変換する。また、Ｍ／Ｇインバータ４２および走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂはそれぞれ、コンバータ４５を介してキャパシタ４４に接続されている。
【００３２】
キャパシタ４４は、例えば数１０ｋＷ程度の電気的な仕事によって発生する電力を蓄電し、所望の期間に蓄電された電荷を放電することが可能な電気二重層キャパシタであって、Ｍ／Ｇインバータ４２や走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂから出力された直流電力により充電される。コンバータ４５は、キャパシタ４４の充放電電圧を昇圧または降圧する。
【００３３】
走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂはそれぞれ、Ｍ／Ｇインバータ４２で変換された直流電力およびキャパシタ４４から出力された直流電力を３相交流電力に変換して、走行用電動機４６Ａ，４６Ｂにそれぞれ供給する。
【００３４】
走行用電動機４６Ａ，４６Ｂはそれぞれ、走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂから供給された３相交流電力により駆動し、回転トルクを発生する。走行用電動機４６Ａ，４６Ｂでそれぞれ発生した回転トルクは、プロペラシャフト１５Ａ，１５Ｂ、デファレンシャルギア１６Ａ，１６Ｂ、およびアクスル１７Ａ，１７Ｂをそれぞれ介して複数の車輪１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ伝達される。すなわち、走行用電動機４６Ａ，４６Ｂはそれぞれ、発電電動機４１で発電された電力により駆動されて複数の車輪１１Ａ，１１Ｂに走行駆動力を与える。
【００３５】
ここで、走行用電動機４６Ａ，４６Ｂの回転数、すなわち車速は運転室１２（図１参照）内に設けられたアクセルペダル１２１の踏込量に応じて制御される。具体的には、オペレータがアクセルペダル１２１を踏み込むと、アクセルペダル１２１に取り付けられた踏込量センサ１２１Ａにより踏込量が検出されてコントローラ５に入力され、コントローラ５は、踏込量センサ１２１Ａで検出された踏込量に応じた要求トルクを走行用電動機４６Ａ，４６Ｂが出力するように、エンジン４０、Ｍ／Ｇインバータ４２、および走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂをそれぞれ制御する。
【００３６】
ホイールローダ１の進行方向、すなわち前進または後進の切り換えは、運転室１２（図１参照）内に設けられた前後進切換装置としての前後進切換スイッチ１２２により行われ、前後進切換スイッチ１２２は、前進または後進に係る切換信号をコントローラ５に出力する。
【００３７】
一方、回生制動の運転時には、複数の車輪１１Ａ，１１Ｂから伝達される回転トルクにより走行用電動機４６Ａ，４６Ｂが回転して３相交流電力が発生する。発生した３相交流電力は、走行用インバータ４３Ａ，４３Ｂにより直流電力に変換され、コンバータ４５を介してキャパシタ４４に充電される。
【００３８】
また、ホイールローダ１は、作業機２を駆動させるための作業用油圧回路ＨＣを備えている。作業用油圧回路ＨＣには、２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒと、バケットシリンダ２４と、エンジン４０により駆動されて２つのリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒおよびバケットシリンダ２４のそれぞれに作動油を供給する作業用油圧ポンプ４７と、作業用油圧ポンプ４７から吐出してリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒおよびバケットシリンダ２４のそれぞれに流入する作動油の流れ（方向および流量）を制御する方向制御弁４８と、方向制御弁４８を制御する電磁比例弁４９と、が設けられている。
【００３９】
作業用油圧ポンプ４７は、傾転角に応じて押し退け容積が制御される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプであって、吐出流量はエンジン４０の回転数により変化する。傾転角は、コントローラ５から出力された指令信号にしたがってレギュレータ４７Ａにより調整される。
【００４０】
リフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒおよびバケットシリンダ２４はそれぞれ、運転室１２（図１参照）内に設けられた電気式のリフトアーム操作レバー１２３およびバケット操作レバー１２４の操作にしたがって駆動する。これらリフトアーム操作レバー１２３およびバケット操作レバー１２４はそれぞれ、作業機２を操作するための電気式の操作装置に相当する。
【００４１】
電磁比例弁４９は、リフトアーム操作レバー１２３およびバケット操作レバー１２４それぞれの操作量に応じた出力電流を方向制御弁４８へ出力し、方向制御弁４８を制御する。例えば、オペレータがリフトアーム操作レバー１２３をリフトアーム２１の上げ操作方向に操作すると、その上げ操作量に応じた電流が操作信号としてコントローラ５に入力される。そして、コントローラ５からの出力電流が電磁比例弁４９を介して方向制御弁４８に出力されると、方向制御弁４８の内部のスプールが当該出力電流に応じてストロークする。これにより、作業用油圧ポンプ４７から吐出された作動油は、リフトアーム操作レバー１２３の操作に応じた方向および流量にしたがってリフトアームシリンダ２２Ｌ，２２Ｒに流入する。
【００４２】
バケット２３の操作についても、リフトアーム２１の操作と同様に、バケット操作レバー１２４の操作量に応じた出力電流が電磁比例弁４９を介して方向制御弁４８に出力することによって方向制御弁４８のスプールが制御され、バケットシリンダ２４へ流出入する作動油の方向および流量が調整される。
【００４３】
このように、ホイールローダ１では、作業機２の車体に対する上下方向の動作速度はリフトアーム操作レバー１２３の操作量のみで制御され、車速はアクセルペダル１２１の踏込量のみで制御されるため、作業機２の駆動システムと走行駆動システムとは独立して制御することが可能となっている。しかしながら、前述した積込み作業時におけるライズラン操作では、前進走行しながらリフトアーム２１を上昇させるため、離間距離Ｌに応じた車速とリフトアーム２１の上げ動作速度とのバランスが重要になる。そこで、ホイールローダ１では、離間距離Ｌに応じたリフトアーム２１の上げ動作速度となるよう、コントローラ５で電磁比例弁４９を制御することにより、リフトアーム２１の上げ操作を自動で調整している。
【００４４】
＜コントローラ５の構成＞
次に、コントローラ５の構成について、図５〜７を参照して説明する。
【００４５】
図５は、コントローラ５が有する機能を示す機能ブロック図である。図６は、車体とダンプトラック１０２との間の距離Ｌとリフトアーム目標角度θｔａｒとの関係を規定した特性テーブルの一例を示しており、図６（ａ）は長い距離でリフトアーム２１をゆっくり上昇させる場合、図６（ｂ）は短い距離でリフトアーム２１をすばやく上昇させる場合である。図７は、リフトアーム角度偏差量Δθとリフトアーム上げ操作量αｕｐとの関係を示すグラフである。
【００４６】
コントローラ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、および出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、前後進切換スイッチ１２２といった各種の操作装置、ならびに角度センサ３１およびミリ波レーダ３２といった各種のセンサ等が入力Ｉ／Ｆに接続され、電磁比例弁４９等が出力Ｉ／Ｆに接続されている。
【００４７】
このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された演算プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された演算プログラムを実行することにより、演算プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ５の機能を実現する。
【００４８】
なお、本実施形態では、コントローラ５をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限らず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、ホイールローダ１の側で実行される演算プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。
【００４９】
図５に示すように、コントローラ５は、データ取得部５１と、判定部５２と、特性テーブル選択部５３と、記憶部５４と、算出部５５と、指令信号出力部５６と、を含む。
【００５０】
データ取得部５１は、前後進切換スイッチ１２２から出力された切換信号、ミリ波レーダ３２で測定された車体とダンプトラック１０２との間の距離Ｌｍ（以下、「測定距離Ｌｍ」とする）、および角度センサ３１で検出されたリフトアーム２１の車体に対する角度θｃｕ（以下、「検出角度θｃｕ」とする）に関するデータをそれぞれ取得する。
【００５１】
判定部５２は、接近判定部５２Ａと、上限判定部５２Ｂと、を含む。接近判定部５２Ａは、データ取得部５１で取得された切換信号および測定距離Ｌｍに基づいて、車体が前進走行によりダンプトラック１０２に対して接近しているか否かを判定する。上限判定部５２Ｂは、データ取得部５１で取得された検出角度θｃｕが上限角度θｌｉｍに達したか、すなわちリフトアーム２１が上方向に上がりきったか否かを判定する。
【００５２】
特性テーブル選択部５３は、データ取得部５１で取得された測定距離Ｌｍと検出角度θｃｕに基づいて、離間距離Ｌとリフトアーム２１の目標角度θｔａｒ（以下、単に「目標角度θｔａｒ」とする）との関係を規定した複数の特性テーブルから一の特性テーブルを選択する。
【００５３】
複数の特性テーブルはいずれも、離間距離Ｌと目標角度θｔａｒとが比例関係にあり、離間距離Ｌが短くなるにつれて目標角度θｔａｒが大きくなる。例えば、図６（ａ）に示す特性テーブルは、ホイールローダ１がダンプトラック１０２から比較的遠く離れた地点（離間距離Ｌ＝Ｌ１）からリフトアーム２１をゆっくり上昇させる場合に選択され、図６（ｂ）に示す特性テーブルは、図６（ａ）に示す場合よりもホイールローダ１がダンプトラック１０２に接近した地点（離間距離Ｌ＝Ｌ２＜Ｌ１）からリフトアーム２１をすばやく上昇させる場合に選択される。
【００５４】
記憶部５４はメモリであって、このメモリには、リフトアーム２１の上限角度θｌｉｍおよび複数の特性テーブルがそれぞれ記憶されている。なお、図６では、複数の特性テーブルのうち２つの特性テーブルのみを例示しているが、記憶部５４には、図６に示す２つの特性テーブルの他に、ホイールローダ１の仕様やオペレータの好み、作業現場の環境等に合わせた種々の特性テーブルが複数記憶されている。
【００５５】
算出部５５は、リフトアーム目標角度算出部５５Ａと、リフトアーム角度偏差量算出部５５Ｂと、リフトアーム上げ操作量算出部５５Ｃと、を含む。
【００５６】
リフトアーム目標角度算出部５５Ａは、特性テーブル選択部５３で選択された一の特性テーブルに基づいて、測定距離Ｌｍに応じたリフトアーム目標角度θｔａｒを算出する。リフトアーム角度偏差量算出部５５Ｂは、リフトアーム目標角度算出部５５Ａで算出された目標角度θｔａｒおよびデータ取得部５１で取得された検出角度θｃｕに基づいて、リフトアーム２１の角度偏差量Δθ（以下、単に「角度偏差量Δθ」とする）を算出する。具体的には、角度偏差量Δθは、目標角度θｔａｒから現在のリフトアーム２１の角度である検出角度θｃｕを減算したものである（Δθ＝θｔａｒ−θｃｕ）。
【００５７】
リフトアーム上げ操作量算出部５５Ｃは、リフトアーム角度偏差量算出部５５Ｂで算出された角度偏差量Δθに基づいて、リフトアーム２１の必要な上げ操作量αｕｐ（以下、単に「上げ操作量αｕｐ」とする）を算出する。図７に示すように、角度偏差量Δθと上げ操作量αｕｐとは比例関係にあり、角度偏差量Δθが大きくなるにつれて上げ操作量αｕｐも増加する。リフトアーム上げ操作量算出部５５Ｃは、図７に示す角度偏差量Δθと上げ操作量αｕｐとの関係から、リフトアーム角度偏差量算出部５５Ｂで算出された角度偏差量Δθに応じた上げ操作量αｕｐを算出する。
【００５８】
指令信号出力部５６は、リフトアーム上げ操作量算出部５５Ｃで算出された上げ操作量αｕｐに対応した指令信号（上げ指令信号）を電磁比例弁４９に対して出力する。これにより、コントローラ５は、離間距離Ｌに応じた上げ動作速度となるように、リフトアーム２１の上げ操作を自動で調整している。
【００５９】
＜コントローラ５内での処理＞
次に、コントローラ５内で実行される具体的な処理の流れについて、図８を参照して説明する。
【００６０】
図８は、コントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【００６１】
まず、データ取得部５１は、前後進切換スイッチ１２２から出力された切換信号、ミリ波レーダ３２で測定された測定距離Ｌｍ、および角度センサ３１で検出された検出角度θｃｕをそれぞれ取得する（ステップＳ５０１）。
【００６２】
次に、接近判定部５２Ａは、ステップＳ５０１で取得された切換信号および測定距離Ｌｍに基づいて、車体が前進走行によりダンプトラック１０２に対して接近しているかを判定する（ステップＳ５０２）。
【００６３】
ステップＳ５０２において車体が前進走行によりダンプトラック１０２に対して接近していることが判定された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、すなわち、前後進切換スイッチ１２２が前進に切り換わっており、かつ測定距離Ｌｍが短くなっていることが判定された場合、特性テーブル選択部５３は、ステップＳ５０１で取得された測定距離Ｌｍおよび検出角度θｃｕに基づいて複数の特性テーブルから一の特性テーブルを選択する（ステップＳ５０３）。一方、ステップＳ５０２において車体が前進走行によりダンプトラック１０２に接近していることが判定されなかった場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）は、ステップＳ５０１に戻る。
【００６４】
次に、リフトアーム目標角度算出部５５Ａは、ステップＳ５０３で選択された一の特性テーブルに基づいて目標角度θｔａｒを算出する（ステップＳ５０４）。続いて、リフトアーム角度偏差量算出部５５Ｂは、ステップＳ５０４で算出された目標角度θｔａｒおよびステップＳ５０１で取得された検出角度θｃｕに基づいて角度偏差量Δθ（＝θｔａｒ−θｃｕ）を算出する（ステップＳ５０５）。
【００６５】
続いて、リフトアーム上げ操作量算出部５５Ｃは、ステップＳ５０５で算出された角度偏差量Δθに基づいて上げ操作量αｕｐを算出する（ステップＳ５０６）。そして、指令信号出力部５６は、ステップＳ５０６で算出された上げ操作量αｕｐに対応した指令信号（上げ指令信号）を電磁比例弁４９に対して出力する（ステップＳ５０７）。
【００６６】
次に、上限判定部５２Ｂは、検出角度θｃｕが上限角度θｌｉｍに達したか否かを判定する（ステップＳ５０８）。ステップＳ５０８において検出角度θｃｕが上限角度θｌｉｍに達したと判定された場合（ステップＳ５０８／ＹＥＳ）、指令信号出力部５６は、リフトアーム２１の上げ操作を停止させる停止指令信号を電磁比例弁４９に対して出力し（ステップＳ５０９）、コントローラ５は処理を終了する。
【００６７】
ステップＳ５０８において検出角度θｃｕが上限角度θｌｉｍに達していないことが判定された場合（ステップＳ５０８／ＮＯ）、検出角度θｃｕが上限角度θｌｉｍに達するまでステップＳ５０３に戻って処理を繰り返す。
【００６８】
このように、ホイールローダ１では、積込み作業時のライズラン操作において、コントローラ５が、測定距離Ｌｍおよび検出角度θｃｕに基づいて、車体がダンプトラック１０２の手前（ホイールローダ１がダンプトラック１０２に荷を積込む際に停車する位置）に到着した時にリフトアーム２１が上限角度θｌｉｍまで上がりきるために必要な上げ操作量αｕｐを算出し、自動でリフトアーム２１の上げ操作を制御するため、オペレータがアクセルペダル１２１とリフトアーム操作レバー１２３とを同時に操作するといった複雑な操作が不要となる。
【００６９】
また、コントローラ５では、測定距離Ｌｍに応じて精度良く上げ操作量αｕｐが算出されるため、離間距離Ｌが短い場合、すなわち車体がダンプトラック１０２に近接した状況であってもリフトアーム２１を的確に上昇させることができ、オペレータはダンプトラック１０２への作業機２の接触に気を遣う必要がなくなる。したがって、ホイールローダ１では、積込み作業時のライズラン操作において、オペレータの技量によらずに作業機２を上方向に動作させることができる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、コントローラ５は、離間距離Ｌと目標角度θｔａｒとの関係を規定する複数の特性テーブルから測定距離Ｌｍおよび検出角度θｃｕに基づく適切な一の特性テーブルを選択し、選択された一の特性テーブルにしたがって目標角度θｔａｒを算出するため、ホイールローダ１の仕様やオペレータの好み、作業現場の環境等に合わせてリフトアーム２１の上げ操作を細かく精度良く制御することが可能となる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、変形例の１つとして、作業機側および走行側の両方を電動駆動とした電動車両にも本発明を適用することができる。図９は、変形例に係るホイールローダ１の駆動システム構成を示す図である。
【００７２】
具体的には、図９に示すように、上記実施形態におけるエンジン４０、発電電動機４１、およびＭ／Ｇインバータ４２を、出力軸が作業用油圧ポンプ４７に連結されたポンプ駆動用電動機４００、およびポンプ駆動用電動機４００を制御するポンプ駆動用インバータ４２０に替えると共に、上記実施形態におけるキャパシタ４４およびコンバータ４５をバッテリ４５０に替えたものであってもよい。さらに、図９に示す走行用インバータ４３０および走行用電動機４６０のように、走行用のインバータおよび走行用の電動機をそれぞれ、１つの機器により構成したものとしてもよい。
【００７３】
上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、本実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、本実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７４】
例えば、上記実施形態では、作業車両の一態様としてホイールローダについて説明したが、これに限らず、例えばフォークリフト等についても本発明を適用することが可能である。
【００７５】
また、上記実施形態では、ホイールローダ１は、発電機としても電動機としても機能する発電電動機４１を備えていたが、少なくとも走行用電動機４６Ａ，４６Ｂに供給するための電力を発電する発電機を備えていればよい。したがって、ホイールローダ１は、キャパシタ４４やコンバータ４５についても必ずしも備えている必要はない。
【００７６】
また、上記実施形態では、コントローラ５は、複数の特性テーブルから選択された一の特性テーブルに基づいて算出された目標角度θｔａｒを用いて上げ操作量αｕｐを算出していたが、少なくとも測定距離Ｌｍおよび検出角度θｃｕに基づいて上げ操作量αｕｐが算出されていれば、その算出方法については特に制限はない。
【符号の説明】
【００７７】
１：ホイールローダ（作業車両）
２：作業機
５：コントローラ
１１Ａ：前輪（車輪）
１１Ｂ：後輪（車輪）
２１：リフトアーム
２２：リフトアームシリンダ（油圧アクチュエータ）
２４：バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
３１：角度センサ
３２：ミリ波レーダ（距離測定装置）
４０：エンジン
４１：発電電動機（発電機）
４６Ａ：走行用フロント電動機（走行用電動機）
４６Ｂ：走行用リア電動機（走行用電動機）
４７：作業用油圧ポンプ
４８：方向制御弁
４９：電磁比例弁
１０２：ダンプトラック（荷が積み込まれる対象）
１２２：前後進切換スイッチ（前後進切換装置）
１２３：リフトアーム操作レバー（操作装置）
１２４：バケット操作レバー（操作装置）
Ｌｍ：測定距離
αｕｐ：上げ操作量（必要な上げ操作量）
θｃｕ：検出角度
θｔａｒ：目標角度
Δθ：角度偏差量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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