(57)【要約】  ホイールローダの牽引力制御部は、判定条件が牽引力制御中に満たされたときに、最大牽引力を増大させる。判定条件は、作業局面が掘削であることと、車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作量が所定のアクセル閾値以上であることと、インチング操作量が所定のインチング操作閾値以下であることとを含む。
2013145340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームとバケットとを有する作業機と、
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される走行用油圧モータと、
前記エンジンの目標回転速度を設定するために操作されるアクセル操作部材と、
車速を低減させるために操作されるインチング操作部材と、
最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される牽引力制御操作部材と、
車速を検出する車速検出部と、
作業局面が掘削であるか否かを判定する作業局面判定部と、
前記車速が所定の速度閾値以下であるか否かを判定する車速判定部と、
前記アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であるか否かを判定するアクセル操作判定部と、
前記インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であるか否かを判定するインチング操作判定部と、
前記牽引力制御がオン状態であるときには、前記牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力を低減させる牽引力制御部と、
を備え、
前記牽引力制御部は、前記作業局面が掘削であることと、前記車速が前記所定の速度閾値以下であることと、前記アクセル操作部材の操作量が前記所定のアクセル閾値以上であることと、前記インチング操作部材の操作量が前記所定のインチング操作閾値以下であることとを含む判定条件が前記牽引力制御中に満たされたときに、最大牽引力を増大させる、
ホイールローダ。
【請求項２】
前記ブームの水平方向に対する角度であるブーム角度が所定の角度閾値より小さいか否かを判定するブーム角度判定部をさらに備え、
前記判定条件は、前記ブーム角度が所定の角度閾値より小さいことをさらに含む、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項３】
前記判定条件は、他の条件が満たされている状態の継続時間が所定の時間閾値以上であることをさらに含む、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項４】
前記牽引力制御部は、前記牽引力制御において、牽引力の制御レベルを、前記牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力が小さくなる第１レベルに設定し、
前記牽引力制御部は、前記判定条件が前記牽引力制御中に満たされたときには、最大牽引力の制御レベルを、前記第１レベルよりも最大牽引力が大きくなる第２レベルに変更する、
請求項１から３のいずれかに記載のホイールローダ。
【請求項５】
前記第２レベルの最大牽引力は、前記牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい、
請求項４に記載のホイールローダ。
【請求項６】
前記第１レベルの最大牽引力の大きさを変更するための牽引力レベル変更部をさらに備える、
請求項４に記載のホイールローダ。
【請求項７】
前記牽引力制御部は、前記牽引力制御中に前記判定条件が満たされなくなったときは、牽引力の制御レベルを前記第１レベルに戻す、
請求項４に記載のホイールローダ。
【請求項８】
前記牽引力制御部は、牽引力の制御レベルを前記第２レベルに変更するときには、牽引力の制御レベルを前記第１レベルに戻すときよりも、牽引力をゆっくりと変化させる、
請求項７に記載のホイールローダ。
【請求項９】
前記作業局面判定部は、車両の走行状態と前記作業機の作動状態とに基づいて、前記作業局面が掘削であるか否かを判定する、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項１０】
牽引力制御部は、前記走行用油圧モータの傾転角を制御することで前記走行用油圧モータの容量を制御し、前記走行用油圧モータの容量の上限容量を制御することにより、前記最大牽引力の制御を行う、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項１１】
前記牽引力制御部は、前記作業局面が掘削ではないときには、前記最大牽引力の増大を行わない、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項１２】
前記牽引力制御部は、前記車速が前記所定の速度閾値以下ではないときには、前記最大牽引力の増大を行わない、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項１３】
前記牽引力制御部は、前記アクセル操作部材の操作量が前記所定の操作閾値以上ではないときには、前記最大牽引力の増大を行わない、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項１４】
前記牽引力制御部は、前記インチング操作部材の操作量が前記所定のインチング操作閾値以下ではないときには、前記最大牽引力の増大を行わない、
請求項１に記載のホイールローダ。
【請求項１５】
前記牽引力制御部は、前記ブーム角度が前記所定の角度閾値より小さくないときには、前記最大牽引力の増大を行わない、
請求項２に記載のホイールローダ。
【請求項１６】
前記牽引力制御部は、前記継続時間が前記所定の時間閾値以上ではないときには、前記最大牽引力の増大を行わない、
請求項３に記載のホイールローダ。
【請求項１７】
ブームとバケットとを有する作業機と、エンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される走行用油圧モータと、前記エンジンの目標回転速度を設定するために操作されるアクセル操作部材と、車速を低減させるためのインチング操作部材と、最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される牽引力制御操作部材と、を備えるホイールローダの制御方法であって、
車速を検出するステップと、
作業局面が掘削であるか否かを判定するステップと
前記車速が所定の速度閾値以下であるか否かを判定するステップと
前記アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であるか否かを判定するステップと
前記インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であるか否かを判定するステップと
前記牽引力制御がオン状態であるときには、前記牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力を低減させるステップと
前記作業局面が掘削であることと、前記車速が前記所定の速度閾値以下であることと、前記アクセル操作部材の操作量が前記所定のアクセル閾値以上であることと、前記インチング操作部材の操作量が前記所定のインチング操作閾値以下であることとを含む判定条件が前記牽引力制御中に満たされたときに、最大牽引力を増大させるステップと、
を備えるホイールローダの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイールローダ及びホイールローダの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダには、いわゆるＨＳＴ（Hydro Static Transmission）を搭載しているものがある。ＨＳＴ式のホイールローダは、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出された作動油によって走行用油圧モータを駆動する。これにより、ホイールローダが走行する。このようなＨＳＴ式のホイールローダでは、エンジン回転速度、油圧ポンプの容量、走行用油圧モータの容量などを制御することによって、車速および牽引力を制御することができる（特許文献１参照）。【０００３】
上記のホイールローダでは、オペレータは、牽引力制御の実行を選択することができる。牽引力制御では、例えば、走行用油圧モータの容量を最大容量よりも小さい上限容量に制限する。これにより、最大牽引力が低減される。オペレータは、牽引力が大き過ぎることによってスリップ或いはストールなどの現象が生じるときに、牽引力制御の実行を選択する。これにより、最大牽引力が低減され、スリップ或いはストールなどの現象の発生が抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４４９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ある種のホイールローダは、オペレータが、牽引力制御での最大牽引力のレベルを選択できるように構成されている。オペレータは、牽引力制御での最大牽引力のレベルを予め選択しておく。オペレータが、牽引力制御の実行スイッチを操作すると、最大牽引力が、選択されたレベルに制限される。これにより、オペレータは、例えば路面の状態に応じて、適切な牽引力のレベルを選択することができる。【０００６】
しかし、掘削作業時に必要な牽引力は一定ではなく、作業の状況に応じて必要な牽引力が異なる。このため、ストールやスリップなどの現象を発生させないために、どのようなレベルの最大牽引力が最適であるのかを、オペレータが予め選択することは容易ではない。従って、上記のようなホイールローダでは、掘削作業時に作業状況が変化するごとに、オペレータが最大牽引力のレベルを選択しなおさなければならない。このため操作が煩雑となり、ホイールローダの操作性が低下する。【０００７】
本発明の課題は、掘削作業時に十分な牽引力を得ることができると共に操作性の低下を抑えることができるホイールローダ及びホイールローダの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係るホイールローダは、作業機と、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材と、インチング操作部材と、牽引力制御操作部材と、車速検出部と、作業局面判定部と、車速判定部と、アクセル操作判定部と、インチング操作判定部と、牽引力制御部と、を備える。作業機は、ブームとバケットとを有する。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。インチング操作部材は、車速を低減させるために操作される。牽引力制御操作部材は、最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される。車速検出部は、車速を検出する。作業局面判定部は、作業局面が掘削であるか否かを判定する。車速判定部は、車速が所定の速度閾値以下であるか否かを判定する。アクセル操作判定部は、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であるか否かを判定する。インチング操作判定部は、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であるか否かを判定する。牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態であるときには、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力を低減させる。牽引力制御部は、判定条件が牽引力制御中に満たされたときに、最大牽引力を増大させる。判定条件は、作業局面が掘削であることと、車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であることと、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であることとを含む。【０００９】
本発明の第２の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、ブーム角度判定部をさらに備える。ブーム角度判定部は、ブーム角度が所定の角度閾値より小さいか否かを判定する。ブーム角度は、ブームの水平方向に対する角度である。判定条件は、ブーム角度が所定の角度閾値より小さいことをさらに含む。【００１０】
本発明の第３の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、判定条件は、他の条件が満たされている状態の継続時間が所定の時間閾値以上であることをさらに含む。【００１１】
本発明の第４の態様に係るホイールローダは、第１から第３の態様のいずれかのホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力の制御レベルを第１レベルに設定する。第１レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。牽引力制御部は、判定条件が牽引力制御中に満たされたときには、最大牽引力の制御レベルを第２レベルに変更する。第２レベルの最大牽引力は、第１レベルの最大牽引力よりも大きい。【００１２】
本発明の第５の態様に係るホイールローダは、第４の態様のホイールローダであって、第２レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。【００１３】
本発明の第６の態様に係るホイールローダは、第４の態様のホイールローダであって、第１レベルの最大牽引力の大きさを変更するための牽引力レベル変更部をさらに備える。【００１４】
本発明の第７の態様に係るホイールローダは、第４の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力制御中に判定条件が満たされなくなったときは、牽引力の制御レベルを第１レベルに戻す。【００１５】
本発明の第８の態様に係るホイールローダは、第７の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力の制御レベルを第２レベルに変更するときには、牽引力の制御レベルを第１レベルに戻すときよりも、牽引力をゆっくりと変化させる。【００１６】
本発明の第９の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、作業局面判定部は、車両の走行状態と作業機の作動状態とに基づいて、作業局面が掘削であるか否かを判定する。【００１７】
本発明の第１０の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、走行用油圧モータの傾転角を制御することで走行用油圧モータの容量を制御する。牽引力制御部は、走行用油圧モータの容量の上限容量を制御することにより、最大牽引力の制御を行う。【００１８】
本発明の第１１の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、作業局面が掘削ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。【００１９】
本発明の第１２の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、車速が所定の速度閾値以下ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。【００２０】
本発明の第１３の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。【００２１】
本発明の第１４の態様に係るホイールローダは、第１の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。【００２２】
本発明の第１５の態様に係るホイールローダは、第２の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、ブーム角度が所定の角度閾値より小さくないときには、最大牽引力の増大を行わない。【００２３】
本発明の第１６の態様に係るホイールローダは、第３の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、継続時間が所定の時間閾値以上ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。【００２４】
本発明の第１７の態様に係る制御方法は、ホイールローダの制御方法である。ホイールローダは、ブームとバケットとを有する作業機と、エンジンと、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される走行用油圧モータと、エンジンの目標回転速度を設定するために操作されるアクセル操作部材と、車速を低減させるためのインチング操作部材と、最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される牽引力制御操作部材と、を備えるホイールローダの制御方法であって、作業機と、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材と、インチング操作部材と、牽引力制御操作部材とを備える。作業機は、ブームとバケットとを有する。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。インチング操作部材は、車速を低減させるために操作される。牽引力制御操作部材は、最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される。本態様の制御方法は、次のステップを備える。第１ステップでは車速を検出する。第２ステップでは、作業局面が掘削であるか否かを判定する。第３ステップでは、車速が所定の速度閾値以下であるか否かを判定する。第４ステップでは、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であるか否かを判定する。第５ステップでは、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であるか否かを判定する。第６ステップでは、牽引力制御がオン状態であるときには、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力を低減させる。第７ステップでは、判定条件が牽引力制御中に満たされたときに、最大牽引力を増大させる。判定条件は、作業局面が掘削であることと、車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であることと、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であることとを含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御中に判定条件が満たされたときに、最大牽引力が自動的に増大される。判定条件は、作業局面が掘削であることと、車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であることと、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であることとを含む。車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であることは、アクセル操作部材の操作量に対して、車速が十分に出ていないことを意味する。例えば、アクセルペダルを大きく踏み込んでいるにもかかわらず、車両が、ほぼ停止している状態であるときに、上記の条件が満たされる。インチング操作部材は、オペレータが、エンジン回転速度を低下させずに車速を低下させたいときに操作される。このため、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であることは、オペレータが、車速を低減させることを意図していないことを意味する。従って、判定条件が満たされているときには、掘削作業中にオペレータが、より大きな牽引力を出そうとしてアクセル操作部材を操作しているにも関わらず、ホイールローダが、ほぼ停止している状態となっている。本態様に係るホイールローダでは、このような状態で最大牽引力が自動的に増大されることにより、掘削作業時に十分な牽引力を得ることができる。また、オペレータが最大牽引力のレベルを変更するための操作を行う必要がないので、操作性の低下を抑えることができる。【００２６】
本発明の第２の態様に係るホイールローダでは、ブーム角度が所定の角度閾値より小さいか否かを判定することにより、ブームを下ろした状態を検出する。これにより、牽引力制御部は、より大きな牽引力が必要な状態であるか否かを判定することができる。【００２７】
本発明の第３の態様に係るホイールローダでは、継続時間を考慮することにより、牽引力の増大が短時間に頻繁に繰り返されることを防止することができる。これにより、ホイールローダの操作性の低下が抑えられる。【００２８】
本発明の第４の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御によって、最大牽引力が第１レベルの最大牽引力に低減される。そして、判定条件が満たされたときには、最大牽引力が、第１レベルの最大牽引力から第２レベルの最大牽引力に自動的に増大される。これにより、掘削作業時に十分な牽引力を得ることができると共に操作性の低下を抑えることができる。【００２９】
本発明の第５の態様に係るホイールローダでは、第２レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。従って、判定条件が満たされたときに、最大牽引力が過剰に増大されることを防止することができる。【００３０】
本発明の第６の態様に係るホイールローダでは、牽引力レベル変更部によって、第１レベルの最大牽引力の大きさを変更することができる。そして、判定条件が満たされたときには、最大牽引力が、第１レベルの最大牽引力よりも大きな値に自動的に増大される。これにより、オペレータは、作業状況に応じて、必要な最大牽引力を、より細かく設定することができる。【００３１】
本発明の第７の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御中に判定条件が満たされなくなったときに、最大牽引力が第１レベルの最大牽引力に戻る。これにより、作業状況に応じた適切な最大牽引力を得ることができる。【００３２】
本発明の第８の態様に係るホイールローダでは、最大牽引力を増大させるときに、急激な牽引力の増大を抑えることができる。これにより、スリップの発生、或いは、操作性の低下を抑えることができる。また、最大牽引力を低減させるときには、迅速に牽引力が低減される。これにより、例えば、ホイールローダが掘削中に牽引力の出過ぎによってブームが上がらない状態に陥ったときに、このような状態から迅速に抜け出すことができる。【００３３】
本発明の第９の態様に係るホイールローダでは、車両の走行状態と作業機の作動状態とに基づいて、作業局面が掘削であるか否かを精度よく判定することができる。【００３４】
本発明の第１０の態様に係るホイールローダでは、走行用油圧モータの上限容量を制御することによって最大牽引力を制御することができる。【００３５】
本発明の第１１の態様に係るホイールローダでは、作業局面が掘削ではないときには、牽引力の増大が必要ではないので、通常の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。【００３６】
本発明の第１２の態様に係るホイールローダでは、車速が所定の速度閾値以下ではないときには、牽引力の増大が必要ではないので、通常の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。【００３７】
本発明の第１３の態様に係るホイールローダでは、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上ではないときには、上述した最大牽引力の増大を行わない。これにより、牽引力の増大が必要ではないときには、通常の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。【００３８】
本発明の第１４の態様に係るホイールローダでは、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下ではないときには、上述した最大牽引力の増大を行わない。これにより、牽引力の増大が必要ではないときには、通常の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。【００３９】
本発明の第１５の態様に係るホイールローダでは、ブーム角度が所定の角度閾値より小さくないときには、上述した最大牽引力の増大を行わない。これにより、牽引力の増大が必要ではないときには、通常の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。【００４０】
本発明の第１６の態様に係るホイールローダでは、継続時間が所定の時間閾値以上ではないときには、上述した最大牽引力の増大を行わない。これにより、牽引力の増大が短時間に頻繁に繰り返されることを防止することができる。【００４１】
本発明の第１７の態様に係るホイールローダの制御方法では、牽引力制御中に判定条件が満たされたときに、最大牽引力が自動的に増大される。判定条件は、作業局面が掘削であることと、車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であることと、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であることとを含む。車速が所定の速度閾値以下であることと、アクセル操作部材の操作量が所定のアクセル閾値以上であることは、アクセル操作部材の操作量に対して、車速が十分に出ていないことを意味する。例えば、アクセルペダルを大きく踏み込んでいるにもかかわらず、車両が、ほぼ停止している状態であるときに、上記の条件が満たされる。インチング操作部材は、オペレータが、エンジン回転速度を低下させずに車速を低下させたいときに操作される。このため、インチング操作部材の操作量が所定のインチング操作閾値以下であることは、オペレータが、車速を低減させることを意図していないことを意味する。従って、判定条件が満たされているときには、掘削作業中にオペレータが、より大きな牽引力を出そうとしてアクセル操作部材を操作しているにも関わらず、ホイールローダが、ほぼ停止している状態となっている。本態様に係るホイールローダの制御方法では、このような状態で最大牽引力が自動的に増大されることにより、掘削作業時に十分な牽引力を得ることができる。また、オペレータが最大牽引力のレベルを変更するための操作を行う必要がないので、操作性の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るホイールローダの側面図。
【図２】ホイールローダに搭載された油圧駆動機構の構成を示すブロック図。
【図３】エンジンの出力トルク線を示す図。
【図４】ポンプ容量−駆動回路圧特性の一例を示す図。
【図５】モータ容量−駆動回路圧特性の一例を示す図。
【図６】ホイールローダの車速−牽引力線図の一例を示す図。
【図７】牽引力比率情報の一例を示す図。
【図８】車体コントローラの構成を示すブロック図。
【図９】牽引力制御中に最大牽引力を自動的に増大させるための判定処理を示すフローチャート。
【図１０】ブーム角度の定義を示すための作業機の側面図。
【図１１】モータ容量を変化させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示す図。
【図１２】作業局面が掘削であるか否かを判定するための処理を示すフローチャート。
【図１３】ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定するための処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の一実施形態に係るホイールローダ５０について、図面を用いて説明する。図１は、ホイールローダ５０の側面図である。ホイールローダ５０は、車体５１と、作業機５２と、複数のタイヤ５５と、キャブ５６と、を備えている。作業機５２は、車体５１の前部に装着されている。作業機５２は、ブーム５３とバケット５４とリフトシリンダ１９とバケットシリンダ２６とを有する。ブーム５３は、バケット５４を持ち上げるための部材である。ブーム５３は、リフトシリンダ１９によって駆動される。バケット５４は、ブーム５３の先端に取り付けられている。バケット５４は、バケットシリンダ２６によってダンプおよびチルトされる。キャブ５６は、車体５１上に載置されている。
【００４４】
図２は、ホイールローダ５０に搭載された油圧駆動機構３０の構成を示すブロック図である。油圧駆動機構３０は、主として、エンジン１、第１油圧ポンプ４、第２油圧ポンプ２、チャージポンプ３、走行用油圧モータ１０、エンジンコントローラ１２ａ、車体コントローラ１２、駆動油圧回路２０を有している。油圧駆動機構３０では、第１油圧ポンプ４がエンジン１によって駆動されることにより作動油を吐出する。走行用油圧モータ１０が、第１油圧ポンプ４から吐出された作動油によって駆動される。そして、走行用油圧モータ１０が上述したタイヤ５５を回転駆動することにより、ホイールローダ５０が走行する。すなわち、油圧駆動機構３０では、いわゆる１ポンプ１モータのＨＳＴシステムが採用されている。
【００４５】
エンジン１は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン１で発生した出力トルクが、第２油圧ポンプ２、チャージポンプ３、第１油圧ポンプ４等に伝達される。油圧駆動機構３０には、エンジン１の実回転速度を検出するエンジン回転速度センサ１ａが設けられている。また、エンジン１には、燃料噴射装置１ｂが接続されている。後述するエンジンコントローラ１２ａは、燃料噴射装置１ｂを制御することにより、エンジン１の出力トルク（以下、「エンジントルク」と呼ぶ）と回転速度とを制御する。
【００４６】
第１油圧ポンプ４は、エンジン１によって駆動されることにより作動油を吐出する。第１油圧ポンプ４は、可変容量型の油圧ポンプである。第１油圧ポンプ４から吐出された作動油は、駆動油圧回路２０を通って走行用油圧モータ１０へと送られる。具体的には、駆動油圧回路２０は、第１駆動回路２０ａと第２駆動回路２０ｂとを有する。作動油が、第１油圧ポンプ４から第１駆動回路２０ａを介して走行用油圧モータ１０に供給されることにより、走行用油圧モータ１０が一方向（例えば、前進方向）に駆動される。作動油が、第１油圧ポンプ４から第２駆動回路２０ｂを介して走行用油圧モータ１０に供給されることにより、走行用油圧モータ１０が他方向（例えば、後進方向）に駆動される。
【００４７】
駆動油圧回路２０には、駆動回路圧検出部１７が設けられている。駆動回路圧検出部１７は、第１駆動回路２０ａ又は第２駆動回路２０ｂを介して走行用油圧モータ１０に供給される作動油の圧力（以下、「駆動回路圧」）を検出する。具体的には、駆動回路圧検出部１７は、第１駆動回路圧センサ１７ａと第２駆動回路圧センサ１７ｂとを有する。第１駆動回路圧センサ１７ａは、第１駆動回路２０ａの油圧を検出する。第２駆動回路圧センサ１７ｂは、第２駆動回路２０ｂの油圧を検出する。第１駆動回路圧センサ１７ａと第２駆動回路圧センサ１７ｂとは、検出信号を車体コントローラ１２に送る。また、第１油圧ポンプ４には、第１油圧ポンプ４の吐出方向を制御するためのＦＲ切換部５とポンプ容量制御シリンダ６とが接続されている。
【００４８】
ＦＲ切換部５は、車体コントローラ１２からの制御信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ６への作動油の供給方向を切り換える電磁制御弁である。ＦＲ切換部５は、ポンプ容量制御シリンダ６への作動油の供給方向を切り換えることにより、第１油圧ポンプ４の吐出方向を切り換える。具体的には、ＦＲ切換部５は、第１油圧ポンプ４の吐出方向を第１駆動回路２０ａへの吐出と第２駆動回路２０ｂへの吐出とに切り換える。これにより、走行用油圧モータ１０の駆動方向が変更される。ポンプ容量制御シリンダ６は、ポンプパイロット回路３２を介して作動油を供給されることにより駆動され、第１油圧ポンプ４の傾転角を変更する。
【００４９】
ポンプパイロット回路３２には、ポンプ容量制御部７が配置されている。ポンプ容量制御部７は、ポンプ容量制御シリンダ６をポンプパイロット回路３２と作動油タンクとのいずれかに接続する。ポンプ容量制御部７は、車体コントローラ１２からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。ポンプ容量制御部７は、ポンプ容量制御シリンダ６内の作動油の圧力を制御することにより、第１油圧ポンプ４の傾転角を調整する。
【００５０】
ポンプパイロット回路３２は、カットオフ弁４７を介してチャージ回路３３と作動油タンクとに接続されている。カットオフ弁４７のパイロットポートは、シャトル弁４６を介して第１駆動回路２０ａと第２駆動回路２０ｂとに接続されている。シャトル弁４６は、第１駆動回路２０ａの油圧と第２駆動回路２０ｂの油圧とのうち大きい方をカットオフ弁４７のパイロットポートに導入する。すなわち、カットオフ弁４７のパイロットポートには駆動回路圧が印加される。カットオフ弁４７は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧より低いときには、チャージ回路３３とポンプパイロット回路３２とを連通させる。これにより、作動油がチャージ回路３３からポンプパイロット回路３２に供給される。カットオフ弁４７は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧以上になると、ポンプパイロット回路３２を作動油タンクに連通させて、ポンプパイロット回路３２の作動油を作動油タンクに逃がす。これにより、ポンプパイロット回路３２の油圧が低下することにより、第１油圧ポンプ４の容量が低減され、駆動回路圧の上昇が抑えられる。
【００５１】
チャージポンプ３は、エンジン１によって駆動され、駆動油圧回路２０へと作動油を供給するためのポンプである。チャージポンプ３は、チャージ回路３３に接続されている。チャージポンプ３は、チャージ回路３３を介してポンプパイロット回路３２に作動油を供給する。チャージ回路３３は、第１チェック弁４１を介して第１駆動回路２０ａに接続されている。第１チェック弁４１は、チャージ回路３３から第１駆動回路２０ａへの作動油の流れを許容するが、第１駆動回路２０ａからチャージ回路３３への作動油の流れを規制する。また、チャージ回路３３は、第２チェック弁４２を介して第２駆動回路２０ｂに接続されている。第２チェック弁４２は、チャージ回路３３から第２駆動回路２０ｂへの作動油の流れを許容するが、第２駆動回路２０ｂからチャージ回路３３への作動油の流れを規制する。また、チャージ回路３３は、第１リリーフ弁４３を介して第１駆動回路２０ａに接続されている。第１リリーフ弁４３は、第１駆動回路２０ａの油圧が所定の圧力より大きくなったときに開かれる。チャージ回路３３は、第２リリーフ弁４４を介して第２駆動回路２０ｂに接続されている。第２リリーフ弁４４は、第２駆動回路２０ｂの油圧が所定の圧力より大きくなったときに開かれる。また、チャージ回路３３は、低圧リリーフ弁４５を介して作動油タンクに接続されている。低圧リリーフ弁４５は、チャージ回路３３の油圧が所定のリリーフ圧より大きくなったときに開かれる。これにより、駆動回路圧が所定のリリーフ圧を越えないように調整される。また、低圧リリーフ弁４５の所定のリリーフ圧は、第１リリーフ弁４３のリリーフ圧、及び、第２リリーフ弁４４のリリーフ圧と比べて、かなり低い。従って、駆動回路圧がチャージ回路３３の油圧より低くなったときには、第１チェック弁４１又は第２チェック弁４２を介して、作動油がチャージ回路３３から駆動油圧回路２０へ供給される。
【００５２】
第２油圧ポンプ２は、エンジン１によって駆動される。第２油圧ポンプ２から吐出された作動油は、作業機用油圧回路３１を介してリフトシリンダ１９に供給される。これにより、作業機５２が駆動される。第２油圧ポンプ２の吐出圧は、吐出圧センサ３９によって検出される。吐出圧センサ３９は、検出信号を車体コントローラ１２に送る。作業機用油圧回路３１には、作業機制御弁１８が設けられている。作業機制御弁１８は、作業機操作部材２３の操作量に応じて駆動される。作業機制御弁１８は、パイロットポートに印加されるパイロット圧に応じて、リフトシリンダ１９に供給される作動油の流量を制御する。作業機制御弁１８のパイロットポートに印加されるパイロット圧は、作業機操作部材２３のパイロット弁２３ａによって制御される。パイロット弁２３ａは、作業機操作部材２３の操作量に応じたパイロット圧を作業機制御弁１８のパイロットポートに印加する。これにより、作業機操作部材２３の操作量に応じてリフトシリンダ１９が制御される。作業機制御弁１８のパイロットポートに印加されるパイロット圧は、ＰＰＣ圧センサ２１によって検出される。また、リフトシリンダ１９に供給される作動油の圧力は、ブーム圧センサ２２によって検出される。ＰＰＣ圧センサ２１及びブーム圧センサ２２は、検出信号を車体コントローラ１２に送る。また、リフトシリンダ１９には、ブーム角度検出部３８が設けられている。ブーム角度検出部３８は、後述するブーム角度を検出する。ブーム角度検出部３８は、ブーム５３の回転角度を検出するセンサである。或いは、ブーム角度検出部３８は、リフトシリンダ１９のストローク量を検出し、ストローク量からブーム５３の回転角度が演算されてもよい。ブーム角度検出部３８は、検出信号を車体コントローラ１２に送る。なお、バケットシリンダ２６も、リフトシリンダ１９と同様に、制御弁によって制御されるが、図２においては図示を省略している。
【００５３】
走行用油圧モータ１０は、可変容量型の油圧モータである。走行用油圧モータ１０は、第１油圧ポンプ４から吐出された作動油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。走行用油圧モータ１０には、モータシリンダ１１ａと、モータ容量制御部１１ｂとが設けられている。モータシリンダ１１ａは、走行用油圧モータ１０の傾転角を変更する。モータ容量制御部１１ｂは、車体コントローラ１２からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。モータ容量制御部１１ｂは、車体コントローラ１２からの制御信号に基づいてモータシリンダ１１ａを制御する。モータシリンダ１１ａとモータ容量制御部１１ｂとは、モータパイロット回路３４に接続されている。モータパイロット回路３４は、チェック弁４８を介して第１駆動回路２０ａに接続されている。チェック弁４８は、第１駆動回路２０ａからモータパイロット回路３４への作動油の流れを許容するが、モータパイロット回路３４から第１駆動回路２０ａへの作動油の流れを規制する。モータパイロット回路３４は、チェック弁４９を介して第２駆動回路２０ｂに接続されている。チェック弁４９は、第２駆動回路２０ｂからモータパイロット回路３４への作動油の流れを許容するが、モータパイロット回路３４から第２駆動回路２０ｂへの作動油の流れを規制する。チェック弁４８，４９により、第１駆動回路２０ａと第２駆動回路２０ｂとのうち大きい方の油圧、すなわち駆動回路圧の作動油が、モータパイロット回路３４に供給される。モータ容量制御部１１ｂは、車体コントローラ１２からの制御信号に基づいて、モータパイロット回路３４からモータシリンダ１１ａへの作動油の供給方向および供給流量を切り換える。これにより、車体コントローラ１２は、走行用油圧モータ１０の容量を任意に変えることができる。また、走行用油圧モータ１０の上限容量及び下限容量を任意に設定することができる。
【００５４】
油圧駆動機構３０には、車速センサ１６が設けられている。車速センサ１６は、車速を検出する。車速センサ１６は、検出信号を車体コントローラ１２に送る。車速センサ１６は、例えば、タイヤ駆動軸の回転速度を検出することにより、車速を検出する。車速センサ１６は、本発明の車速検出部に相当する。
【００５５】
ホイールローダ５０は、アクセル操作部材１３ａと、前後進切換操作部材１４と、牽引力制御操作部材１５と、インチング操作部２７と、設定操作装置２４とを備えている。
【００５６】
アクセル操作部材１３ａは、オペレータがエンジン１の目標回転速度を設定するための部材である。アクセル操作部材１３ａは、例えばアクセルペダルであり、オペレータによって操作される。アクセル操作部材１３ａは、アクセル操作量センサ１３と接続されている。アクセル操作量センサ１３は、ポテンショメータなどで構成されている。アクセル操作量センサ１３は、アクセル操作部材１３ａの操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を示す検出信号をエンジンコントローラ１２ａへと送る。オペレータは、アクセル操作量を調整することによって、エンジン１の回転速度を制御することができる。
【００５７】
前後進切換操作部材１４は、オペレータによって操作され、前進位置と後進位置と中立位置とに切り換えられる。前後進切換操作部材１４は、前後進切換操作部材１４の位置を示す検出信号を車体コントローラ１２に送る。オペレータは、前後進切換操作部材１４を操作することによって、ホイールローダ５０の前進と後進とを切り換えることができる。
【００５８】
牽引力制御操作部材１５は、例えばスイッチである。牽引力制御操作部材１５は、オペレータによって操作され、牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される。牽引力制御は、ホイールローダ５０の最大牽引力を低下させる制御である。最大牽引力とは、車速に応じて変化する牽引力（図６参照）のピークとなる値である。なお、以下の説明において、牽引力制御がオフ状態であるとは、牽引力制御が実行されていない状態を意味する。また、牽引力制御がオン状態であるとは、牽引力制御が実行されている状態を意味する。牽引力制御については後に詳細に説明する。牽引力制御操作部材１５は、牽引力制御操作部材１５の選択位置を示す検出信号を車体コントローラ１２へ送る。
【００５９】
インチング操作部２７は、インチング操作部材２７ａとインチング操作センサ２７ｂとを有する。インチング操作部材２７ａは、オペレータによって操作される。インチング操作部材２７ａは例えばペダルである。インチング操作部材２７ａは、後述するようにインチング操作の機能と、プレーキ操作の機能とを兼ねる。インチング操作センサ２７ｂは、インチング操作部材２７ａの操作量（以下、「インチング操作量」と呼ぶ）を検出して、検出信号を車体コントローラ１２に送信する。インチング操作部材２７ａが操作されと、車体コントローラ１２は、インチング操作センサ２７ｂからの検出信号に基づいてポンプ容量制御部７を制御する。車体コントローラ１２は、インチング操作部材２７ａの操作量に応じてポンプパイロット回路３２の油圧を低下させる。これにより、駆動回路圧が低下して、走行用油圧モータ１０の回転速度が低下する。インチング操作部２７は、例えば、エンジン１の回転速度を上昇させたいが走行速度の上昇は抑えたいときなどにおいて使用される。すなわち、アクセル操作部材１３ａの操作によってエンジン１の回転速度を上昇させると、ポンプパイロット回路３２の油圧も上昇する。このとき、インチング操作部材２７ａを操作することにより、ポンプパイロット回路３２の油圧の上昇を制御することができる。これにより、第１油圧ポンプ４の容量の増大を抑え、走行用油圧モータ１０の回転速度の上昇を抑えることができる。言い換えれば、インチング操作部材２７ａは、エンジン回転速度を低下させずに、車速や牽引力を低減させるために操作される。
【００６０】
また、インチング操作部材２７ａには、ブレーキ弁２８が連結されている。ブレーキ弁２８は、油圧ブレーキ装置２９への作動油の供給を制御する。インチング操作部材２７ａは油圧ブレーキ装置２９の操作部材を兼ねている。インチング操作部材２７ａの操作量が所定量に達するまではインチング操作センサ２７ｂからの検出信号に基づいて上述したインチング操作のみが行われる。そして、インチング操作部材２７ａの操作量が所定量に達すると、ブレーキ弁２８の操作が開始され、これにより油圧ブレーキ装置２９において制動力が発生する。インチング操作部材２７ａの操作量が所定量以上では、インチング操作部材２７ａの操作量に応じて油圧ブレーキ装置２９の制動力が制御される。
【００６１】
設定操作装置２４は、ホイールローダ５０の各種の設定を行うための装置である。設定操作装置２４は、例えばタッチパネル機能付のディスプレイ装置である。後述するように、牽引力制御では、牽引力の制御レベルが、第１レベルに設定される。第１レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。オペレータは、設定操作装置２４を操作することにより、牽引力制御における第１レベルの最大牽引力の大きさを複数段階のレベルから選択して設定することができる。設定操作装置２４は、第１レベルの最大牽引力の大きさを変更するための牽引力レベル変更部に相当する。
【００６２】
エンジンコントローラ１２ａは、ＣＰＵなどの演算装置や各種のメモリなどを有する電子制御部である。エンジンコントローラ１２ａは、設定された目標回転速度が得られるように、エンジン１を制御する。図３にエンジン１の出力トルク線を示す。エンジン１の出力トルク線は、エンジン１の回転速度と、各回転速度においてエンジン１が出力できる最大のエンジントルクの大きさとの関係を示す。図３において、実線Ｌ１００は、アクセル操作量が１００％であるときのエンジン出力トルク線を示している。このエンジン出力トルク線は、例えばエンジン１の定格又は最大のパワー出力に相当する。なお、アクセル操作量が１００％とは、アクセル操作部材１３ａが最大に操作されている状態を意味する。また、破線Ｌ７５は、アクセル操作量が７５％であるときのエンジン出力トルク線を示している。エンジンコントローラ１２ａは、エンジントルクがエンジン出力トルク線以下となるようにエンジン１の出力を制御する。このエンジン１の出力の制御は、例えば、エンジン１への燃料噴射量の上限値を制御することにより行われる。
【００６３】
車体コントローラ１２は、ＣＰＵなどの演算装置や各種のメモリなどを有する電子制御部である。車体コントローラ１２は、各検出部からの検出信号に基づいて各制御弁を電子制御することにより、第１油圧ポンプ４の容量と走行用油圧モータ１０の容量とを制御する。
【００６４】
具体的には、車体コントローラ１２は、エンジン回転速度センサ１ａが検出したエンジン回転速度に基づいて指令信号をポンプ容量制御部７に出力する。これにより、ポンプ容量と駆動回路圧との関係が規定される。図４に、ポンプ容量−駆動回路圧特性の一例を示す。ポンプ容量−駆動回路圧特性は、ポンプ容量と駆動回路圧との関係を示す。図中のＬ１１〜Ｌ１６は、エンジン回転速度に応じて変更されるポンプ容量−駆動回路圧特性を示すラインである。具体的には、車体コントローラ１２が、エンジン回転速度に基づいてポンプ容量制御部７の流量を制御することにより、ポンプ容量−駆動回路圧特性がＬ１１〜Ｌ１６に変更される。これにより、ポンプ容量がエンジン回転速度及び駆動回路圧に対応した大きさに制御される。
【００６５】
車体コントローラ１２は、エンジン回転速度センサ１ａおよび駆動回路圧検出部１７からの検出信号を処理して、モータ容量の指令信号をモータ容量制御部１１ｂに出力する。ここでは、車体コントローラ１２は、車体コントローラ１２に記憶されているモータ容量−駆動回路圧特性を参照して、エンジン回転速度の値と駆動回路圧の値とからモータ容量を設定する。車体コントローラ１２は、この設定したモータ容量に対応する傾転角の変更指令をモータ容量制御部１１ｂに出力する。図５に、モータ容量−駆動回路圧特性の一例を示す。図中の実線Ｌ２１は、エンジン回転速度がある値の状態における、駆動回路圧に対するモータ容量を定めたラインである。ここでのモータ容量は、走行用油圧モータ１０の傾転角に対応している。駆動回路圧がある一定の値以下の場合までは傾転角は最小（Ｍｉｎ）である。その後、駆動回路圧の上昇に伴って傾転角も次第に大きくなる（実線の傾斜部分Ｌ２２）。そして、傾転角が最大（Ｍａｘ）となった後は、駆動回路圧が上昇しても傾転角は最大傾転角Ｍａｘを維持する。傾斜部分Ｌ２２は、駆動回路圧の目標圧力を規定している。すなわち、車体コントローラ１２は、駆動回路圧が目標圧力よりも大きくなると走行用油圧モータの容量を増大させる。また、駆動回路圧が、目標圧力よりも小さくなると走行用油圧モータの容量を低減させる。目標圧力は、エンジン回転速度に応じて定められる。すなわち、図５に示す傾斜部分Ｌ２２は、エンジン回転速度の増減に応じて上下するように設定される。具体的には、傾斜部分Ｌ２２は、エンジン回転速度が低ければ、駆動回路圧がより低い状態から傾転角が大きくなり、駆動回路圧がより低い状態で最大傾転角に達するように制御される（図５における下側の破線の傾斜部分Ｌ２３参照）。反対にエンジン回転速度が高ければ、駆動回路圧がより高くなるまで最小傾転角（Ｍｉｎ）を維持し、駆動回路圧がより高い状態で最大傾転角（Ｍａｘ）に達するように制御される（図５における上側の破線の傾斜部分Ｌ２４参照）。これにより、図６に示すように、ホイールローダ５０は、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる。なお、図５において傾斜部分Ｌ２２は、理解の容易のために、傾斜を強調して示しているが、実際には略水平である。従って、駆動回路圧が、目標圧力に達すると、モータ容量は、最小値（或いは最小制限値）と、最大値（或いは最大制限値）との間で切り換わる。ただし、駆動回路圧が目標圧力に達したときに即時に指令値が変更されるのではなく、時間遅れが生じる。この時間遅れが、傾斜部Ｌ２２が存在する理由である。
【００６６】
車体コントローラ１２は、牽引力制御操作部材１５が操作されることにより、牽引力制御を実行する。車体コントローラ１２は、走行用油圧モータ１０の上限容量を変更することによって、車両の最大牽引力を変更する。例えば、図５に示すように、上限容量をＭａｘからＭａ，Ｍｂ，Ｍｃのいずれかに変更するように、車体コントローラ１２は、モータ容量制御部１１ｂに指令信号を出力する。上限容量がＭａに変更されると、車速−牽引力特性は図６のラインＬａのように変化する。このように、牽引力制御が行われていない状態の車速−牽引力特性を示すラインＬ１と比べて最大牽引力が低下する。上限容量がＭｂに変更されると、車速−牽引力特性はラインＬｂのように変化して、最大牽引力がさらに低下する。また、上限容量がＭｃに変更されると、車速−牽引力特性はラインＬｃのように変化して、さらに最大牽引力が低下する。
【００６７】
牽引力制御では、車両の最大牽引力が、予め設定された第１レベルの最大牽引力に低減される。上述した設定操作装置２４は、牽引力制御における第１レベルの最大牽引力の大きさを複数のレベルから選択して設定することができる。具体的には、設定操作装置２４は、レベルＡ、レベルＢ、レベルＣの３段階のレベルから第１レベルとして設定するレベルを選択することができる。レベルＡは、上述した上限容量Ｍａに対応する牽引力のレベルである。レベルＢは、上述した上限容量Ｍｂに対応する牽引力のレベルである。レベルＣは、上述した上限容量Ｍｃに対応する牽引力のレベルである。
【００６８】
図７は、牽引力比率とアクセル操作量との関係を規定する牽引力比率情報を示している。牽引力比率とは、牽引力制御がオフ状態であるときの最大牽引力を１００％としたときの牽引力制御での最大牽引力の割合を示している。図７において、Ｌｖ１は、第１レベルの牽引力比率情報（以下、「第１牽引力比率情報」と呼ぶ）である。第１牽引力比率情報Ｌｖ１において、アクセル操作量が所定の閾値Ａ２以下であるときには、牽引力比率はＲ１で一定である。アクセル操作量が所定の閾値Ａ２より大きいときには、アクセル操作量に応じて牽引力比率が増大する。車体コントローラ１２は、牽引力制御において牽引力の制御レベルが第１レベルに設定されると、第１牽引力比率情報Ｌｖ１で示されるような最大牽引力が得られるように、走行用油圧モータ１０の上限容量を制御する。
【００６９】
車体コントローラ１２は、牽引力制御中に所定の判定条件が満たされたときには、牽引力の制御レベルを、第１レベルから第２レベルに変更する。図７において、Ｌｖ２は、第２レベルの牽引力比率情報（以下、「第２牽引力比率情報」と呼ぶ）である。第２レベルＬｖ２の牽引力比率は、第１レベルＬｖ１の牽引力比率よりも大きい。第２レベルＬｖ２の牽引力比率は、第１レベルＬｖ１の牽引力比率よりも所定の変化量ｄＲ分、大きい。変化量ｄＲは、５％以上、１５％以下が好ましい。変化量ｄＲは例えば１０％である。車体コントローラ１２は、牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、第２牽引力比率情報Ｌｖ２で示されるような最大牽引力が得られるように、走行用油圧モータ１０の上限容量を制御する。これにより、最大牽引力が自動的に増大される。以下、牽引力制御において最大牽引力を自動的に増大させるための判定処理について詳細に説明する。
【００７０】
図８に示すように、車体コントローラ１２は、牽引力制御部６１と、作業局面判定部６２と、車速判定部６３と、アクセル操作判定部６４と、ブーム角度判定部６５と、インチング操作判定部６６と、継続時間判定部６７と、変更フラグ判定部６８とを有する。図９は、牽引力制御中に牽引力の制御レベルを第１レベルから第２レベルに変更するための判定処理を示すフローチャートである。車体コントローラ１２は、牽引力制御操作部材１５を操作することにより、牽引力制御がオン状態に設定されると、図９に示す処理を実行する。
【００７１】
ステップＳ１０１において、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを第１レベルに設定する。また、ステップＳ１０２において、牽引力制御部６１は、変更フラグをオフに設定する。変更フラグは、牽引力の制御レベルを第１レベルから第２レベルに上げる場合にオンに設定される。変更フラグは、牽引力の制御レベルを第１レベルから第２レベルに上げない場合にオフに設定される。すなわち、変更フラグがオフの場合には、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを第１レベルに維持する。また、ステップＳ１０３において、牽引力制御部６１は、タイマー計測を開始する。タイマーは、後述する判定条件が満たされている継続時間を計測する。判定条件は、牽引力の制御レベルを第１レベルから第２レベルに上げるための条件である。
【００７２】
次に、ステップＳ１０４において、作業局面判定部６２が、掘削フラグがオンであるか否かを判定する。掘削フラグがオンであることは、作業局面が掘削であることを意味する。作業局面判定部６２は、車両の走行状態と作業機５２の作動状態とに基づいて、作業局面が掘削であるか否かを判定する。作業局面判定部６２は、作業局面が掘削であると判定したときに、掘削フラグをオンに設定する。作業局面判定部６２は、作業局面が掘削以外の作業であると判定したときに、掘削フラグをオフに設定する。具体的な作業局面の判定処理については後述する。
【００７３】
ステップＳ１０５において、車速判定部６３が、車速が所定の速度閾値Ｖ１以下であるか否かを判定する。車速判定部６３は、車速センサ１６からの検出信号に基づいて、上記の判定を行う。速度閾値Ｖ１は、車両が停止していると見なすことができる程度に小さい値である。例えば、速度閾値Ｖ１は２ｋｍ／ｈ以下である。好ましくは、速度閾値Ｖ１は、１ｋｍ／ｈ以下である。
【００７４】
ステップＳ１０６において、アクセル操作判定部６４が、アクセル操作量が所定のアクセル閾値Ａ１以上であるか否かを判定する。アクセル操作判定部６４は、アクセル操作量センサ１３からの検出信号に基づいて、上記の判定を行う。アクセル閾値Ａ１は、アクセル操作部材１３ａが最大限に操作されていると見なすことができる程度に大きな値である。アクセル閾値Ａ１は、上述した閾値Ａ２（図７参照）よりも大きな値である。例えば、アクセル操作量の最大値を１００％としたときに、アクセル閾値Ａ１は、８０％以上であることが好ましい。さらに好ましくは、アクセル閾値Ａ１は、９０％以上である。
【００７５】
ステップＳ１０７において、ブーム角度判定部６５が、ブーム角度が所定の角度閾値Ｂ１より小さいか否かを判定する。ブーム角度判定部６５は、ブーム角度検出部３８からの検出信号に基づいて、上記の判定を行う。ブーム角度は、図１０に示すように、側面視において、水平方向を０度として、ブームピン５７とバケットピン５８とを結ぶ線と、水平方向との間のなす角θである。水平方向よりも下方の角度は、マイナスの値であり、水平方向よりも上方の角度は、プラスの値であるものとする。ブーム角度は、上方に向かって増大するように定義される。角度閾値Ｂ１は、掘削作業中にとりうるブーム角度に相当する。例えば、角度閾値Ｂ１は、０度以下である。好ましくは、角度閾値Ｂ１は、−１０度以下である。ブーム角度が０度より大きいときには、ブームが水平よりも高い位置に持ち上げられており、そのような状態では、ブームを土砂に押し込む場合と比べて、大きな牽引力が不要であるからである。
【００７６】
ステップＳ１０８において、インチング操作判定部６６が、インチング操作量が所定のインチング操作閾値Ｃ１以下であるか否かを判定する。インチング操作閾値Ｃ１は、インチング操作部材２７ａが操作されていないと見なすことができる程度に小さな値である。例えば、インチング操作量の最大値を１００％としたときに、インチング操作閾値Ｃ１は、２０％以下であることが好ましい。より好ましくは、インチング操作閾値Ｃ１は、１５％以下である。
【００７７】
ステップＳ１０４からステップＳ１０８の条件のうち少なくとも１つの条件が満たされないときには、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを第１レベルに設定する。すなわち、牽引力の制御レベルが第１レベルである状態でステップＳ１０４からステップＳ１０８の条件のうち少なくとも１つの条件が満たされないときには、牽引力の制御レベルが第１レベルに維持される。牽引力の制御レベルが第２レベルである状態でステップＳ１０４からステップＳ１０８の条件のうち少なくとも１つの条件が満たされなくなったときには、牽引力の制御レベルが第２レベルから第１レベルに戻される。従って、牽引力制御部６１は、作業局面が掘削ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。牽引力制御部６１は、車速が所定の速度閾値Ｖ１以下ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。牽引力制御部６１は、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値Ａ１以上ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。牽引力制御部６１は、ブーム角度が所定の角度閾値Ｂ１より小さくないときには、最大牽引力の増大を行わない。牽引力制御部６１は、インチング操作部材２７ａの操作量が所定のインチング操作閾値Ｃ１以下ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。なお、ステップＳ１１０において、タイマーがリセットされる。
【００７８】
ステップＳ１０４からステップＳ１０８の条件の全てが満たされているときには、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、継続時間判定部６７が、タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ１以上であるか否かを判定する。すなわち、継続時間判定部６７は、ステップＳ１０４からステップＳ１０８の各条件が満たされている状態の継続時間が、所定の時間閾値Ｄ１以上であるか否かを判定する。時間閾値Ｄ１は、各条件が一時的に満たされているのではないと見なすことができる程度の時間が設定される。例えば、時間閾値Ｄ１は、１秒以下の値である。好ましくは、時間閾値Ｄ１は、０．５秒以下の値である。タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ１以上ではないときには、ステップＳ１０４からステップＳ１１２の判定が繰り返される。すなわち、牽引力制御部６１は、継続時間が所定の時間閾値Ｄ１に達するまでは、最大牽引力の増大を行わない。
【００７９】
また、ステップＳ１１２において、変更フラグ判定部６８は、変更フラグがオフであるか否かを判定する。すなわち、変更フラグ判定部６８は、牽引力の制御レベルが第１レベルであるか否かを判定する。変更フラグがオフである場合、すなわち、牽引力の制御レベルが第１レベルである場合には、ステップＳ１１３に進む。
【００８０】
ステップＳ１１３では、牽引力制御部６１は、変更フラグをオンに設定する。また、ステップＳ１１４において、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを、第１レベルから第２レベルに変更する。これにより、牽引力制御部６１は、図７に示す第２牽引力比率情報Ｌｖ２に基づいて最大牽引力を制御する。ただし、図７に示すように、第２レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。
【００８１】
牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを、第１レベルから第２レベルに上げるときには、第２レベルから第１レベルに戻すときよりも、最大牽引力をゆっくりと変化させる。すなわち、牽引力制御部６１は、牽引力制御において最大牽引力を増大させるときには、最大牽引力を低減させるときよりも、牽引力をゆっくりと変化させる。図１１（ａ）は、モータ容量を増大させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。すなわち、図１１（ａ）は、最大牽引力を増大させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。図１１（ｂ）は、モータ容量を減少させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。すなわち、図１１（ｂ）は、最大牽引力を減少させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。図１１に示すように、時間Ｔ１は時間Ｔ２よりも大きい。従って、牽引力制御部６１は、最大牽引力を増大させるときには、最大牽引力を減少させるときよりも、モータ容量の指令値をゆっくりと変化させる。
【００８２】
なお、図９に示すステップＳ１１２において、変更フラグがオフではない場合には、牽引力の制御レベルが第２レベルに維持されると共に、ステップＳ１０４からステップＳ１１２の判定が繰り返される。そして、ステップＳ１０４からステップＳ１０８の条件のいずれかが満たされなくなったときに、ステップＳ１０９において、牽引力の制御レベルが第２レベルから第１レベルに戻される。
【００８３】
図１２は、掘削フラグがオンであるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。すなわち、図１２は、作業局面が掘削であるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。図１２に示すように、ステップＳ２０１において、作業局面判定部６２は、掘削フラグをオフに設定する。ステップＳ２０２において、作業局面判定部６２は、ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定する。ブーム圧低下フラグがオンであることは、バケットが空荷状態であることを意味する。ブーム圧低下フラグの判定処理については後述する。
【００８４】
ステップＳ２０３において、ブーム角度が所定の角度閾値Ｂ２より小さいか否かが判定される。角度閾値Ｂ２は、バケットが地面上に置かれているときのブーム角度に相当する。角度閾値Ｂ２は、上述した角度閾値Ｂ１より小さい。
【００８５】
Ｓ２０４において、作業局面判定部６２は、ブーム圧が、第１ブーム圧判定値以上であるか否かを判定する。ブーム圧は、リフトシリンダ１９を伸長させるときにリフトシリンダ１９に供給される油圧である。ブーム圧は、上述したブーム圧センサ２２によって検出される。第１ブーム圧判定値は、掘削中にとりうるブーム圧の値である。第１ブーム圧判定値は、実験或いはシミュレーションによって予め求められて設定される。第１ブーム圧判定値は、ブーム角度に応じた値である。車体コントローラ１２は、第１ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すブーム圧判定値情報（以下、「第１ブーム圧判定値情報」と呼ぶ）を記憶している。第１ブーム圧判定値情報は、例えば、第１ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すテーブル或いはマップである。作業局面判定部６２は、第１ブーム圧判定値情報を参照することにより、ブーム角度に応じた第１ブーム圧判定値を決定する。
【００８６】
ステップＳ２０２からステップＳ２０４の全ての条件が満たされたときには、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、作業局面判定部６２は、掘削フラグをオンに設定する。すなわち、作業局面判定部６２は、ステップＳ２０２からステップＳ２０４の全ての条件が満たされたときに作業局面が掘削であると判定する。ステップＳ２０２からステップＳ２０４の全ての条件が満たされたときには、ホイールローダ５０が掘削の準備段階に入ったと見なすことができるからである。ステップＳ２０２，Ｓ２０４，Ｓ２０４の条件のうち少なくとも１つが満たされていないときには、ステップＳ２０２からステップＳ２０４の判定が繰り返される。
【００８７】
また、ステップＳ２０６において、作業局面判定部６２は、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。次に、ステップＳ２０７において、作業局面判定部６２は、ＦＮＲ認識値がＦであるか否かを判定する。ＦＮＲ認識値は、車両が前進状態と後進状態と中立状態とのいずれであるのかを示す情報である。ＦＮＲ認識値がＦであることは、車両が前進状態であることを意味する。ＦＮＲ認識値がＲであることは、車両が後進状態であることを意味する。ＦＮＲ認識値がＮであることは、車両が中立状態であることを意味する。作業局面判定部６２は、前後進切換操作部材１４からの検出信号に基づいて、ＦＮＲ認識値がＦであるか否かを判定する。ＦＮＲ認識値がＦではないときには、ステップＳ２０９に進む。ステップＳ２０９では、作業局面判定部６２は、掘削フラグをオフに設定する。すなわち、車両が後進状態又は中立状態であるときには、掘削フラグがオフに設定される。ステップＳ２０７において、ＦＮＲ認識値がＦであるときには、ステップＳ２０８に進む。
【００８８】
ステップＳ２０８では、作業局面判定部６２は、ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定する。ブーム圧低下フラグがオンであるときには、ステップＳ２０９に進む。ブーム圧低下フラグがオンではないときには、ステップＳ２０７に戻る。従って、一旦、作業局面が掘削であると判定されると、その後、前後進切換操作部材１４が前進位置から後進位置に切り換えられるまで、又は、前後進切換操作部材１４が前進位置から中立位置に切り換えられるまでは、ステップＳ２０２からステップＳ２０４の条件が満たされなくなっても、掘削フラグがオンに維持される。なお、前後進切換操作部材１４が前進位置に維持されていても、ブーム圧低下フラグがオンに設定されたときには、掘削フラグはオフに変更される。
【００８９】
図１３は、ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。図１３に示すように、ステップＳ３０１において、作業局面判定部６２は、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。
【００９０】
ステップＳ３０２において、作業局面判定部６２は、第１タイマーの計測を開始する。ここでは、第１タイマーは、ブーム圧低下フラグをオンに設定するための条件が満たされている継続時間を計測する。
【００９１】
ステップＳ３０３において、作業局面判定部６２は、ブーム圧が、第２ブーム圧判定値より小さいか否かを判定する。第２ブーム圧判定値は、バケットが空荷状態であるときに、とりうるブーム圧の値である。車体コントローラ１２は、第２ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すブーム圧判定値情報（以下、「第２ブーム圧判定値情報」と呼ぶ）を記憶している。第２ブーム圧判定値情報は、例えば、第２ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すテーブル或いはマップである。作業局面判定部６２は、第２ブーム圧判定値情報を参照することにより、ブーム角度に応じた第２ブーム圧判定値を決定する。第２ブーム圧判定値情報では、ブーム角度が０度より大きいときには、第２ブーム圧判定値は、ブーム角度が０度であるときの値で一定である。ブーム角度が０度以上であるときのブーム圧の増加率は、ブーム角度が０度より小さいときのブーム圧の増加率よりも小さく、ブーム角度が０度より大きいときの第２ブーム圧判定値は、ブーム角度が０度であるときの第２ブーム圧判定値で近似できるからである。
【００９２】
ステップＳ３０４において、作業局面判定部６２は、第１タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ２以上であるか否かを判定する。すなわち、継続時間判定部６７は、ステップＳ３０３の条件が満たされている状態の継続時間が、所定の時間閾値Ｄ２以上であるか否かを判定する。時間閾値Ｄ２は、ステップＳ３０３の条件が一時的に満たされているのではないと見なすことができる程度の時間が設定される。時間閾値Ｄ２は、上述した時間閾値Ｄ１よりも大きい。第１タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ２以上ではないときには、ステップＳ３０３の判定が繰り返される。ステップＳ３０４において、第１タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ２以上であるときには、ステップＳ３０５に進む。
【００９３】
ステップＳ３０５では、作業局面判定部６２は、ブーム圧低下フラグをオンに設定する。そして、ステップＳ３０６において、作業局面判定部６２は、第１タイマーの計測を終了する。なお、ステップＳ３０３において、ブーム圧が、第２ブーム圧判定値より小さくないときには、ステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０７において、作業局面判定部６２は、第１タイマーをリセットする。
【００９４】
ステップＳ３０８において、作業局面判定部６２は、第２タイマーの計測を開始する。そして、ステップＳ３０９において、作業局面判定部６２は、掘削フラグがオンであるか否かを判定する。掘削フラグがオンであるときには、ステップＳ３１０に進む。
【００９５】
ステップＳ３１０では、作業局面判定部６２は、第２タイマーの計測を終了する。そして、ステップＳ３０１に戻り、作業局面判定部６２は、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。
【００９６】
ステップＳ３０９において、掘削フラグがオンではないときには、ステップＳ３１１に進む。ステップＳ３１１では、作業局面判定部６２は、ブーム圧が、第２ブーム圧判定値より小さいか否かを判定する。ブーム圧が、第２ブーム圧判定値より小さいときには、ステップＳ３１２に進む。
【００９７】
ステップＳ３１２において、作業局面判定部６２は、第２タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ３以上であるか否かを判定する。第２タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ３以上であるときには、ステップＳ３１０に進む。上記と同様に、ステップＳ３１０において、作業局面判定部６２は、第２タイマーの計測を終了し、ステップＳ３０１において、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。ステップＳ３１２において、第２タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値Ｄ３以上ではないときには、ステップＳ３０９に戻る。
【００９８】
なお、ステップＳ３１１において、ブーム圧が、第２ブーム圧判定値より小さくないときには、ステップＳ３１３に進む。ステップＳ３１３において、作業局面判定部６２は、第２タイマーをリセットして、ステップＳ３０９に戻る。
【００９９】
本実施形態に係るホイールローダ５０では、牽引力制御中に上述した判定条件が満たされたときに、牽引力の制御レベルを第１レベルから第２レベルに上げる。これにより、最大牽引力が増大される。判定条件は、掘削作業中にオペレータが、より大きな牽引力を出そうとしてアクセル操作部材１３ａを操作しているにも関わらず、ホイールローダ５０が、ほぼ停止している状態となっているときに満たされる。従って、ホイールローダ５０がこのような状態に陥ったときには、オペレータが牽引力制御を解除しなくても、最大牽引力が自動的に増大される。このため、本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削作業時に十分な牽引力を得ることができると共に操作性の低下を抑えることができる。
【０１００】
上述した判定処理では、判定条件が満たされている状態の継続時間が考慮される。このため、制御レベルの変更が短時間に頻繁に繰り返されることを防止することができる。これにより、ホイールローダ５０の操作性の低下が抑えられる。
【０１０１】
判定条件が満たされたときに、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを、第１レベルから第２レベルに上げるが、第２レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。従って、判定条件が満たされたときに、最大牽引力が過剰に増大されることを防止することができる。
【０１０２】
オペレータは、設定操作装置２４を操作することによって、第１レベルの最大牽引力の大きさを変更することができる。そして、判定条件が満たされたときには、牽引力制御部６１は、最大牽引力を、第１レベルの最大牽引力よりも大きな値に増大する。これにより、オペレータは、作業状況に応じて、必要な最大牽引力を、より細かく設定することができる。
【０１０３】
牽引力制御中に判定条件が満たされなくなったときには、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを第１レベルに戻す。これにより、作業状況に応じた適切な最大牽引力を得ることができる。
【０１０４】
牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを第１レベルから第２レベルに上げるときには、第２レベルから第１レベルに戻すときよりも、ゆっくりとポンプ容量を変化させる。このため、牽引力の急激な増大を抑えることができる。これにより、スリップの発生、或いは、操作性の低下を抑えることができる。また、牽引力制御部６１は、牽引力の制御レベルを第２レベルから第１レベルに戻すときには、第１レベルから第２レベルに上げるときよりもポンプ容量を迅速に変化させる。これにより、本実施形態に係るホイールローダ５０では、例えば、掘削中に牽引力の出過ぎによってブームが上がらない状態に陥ったとしても、このような状態から迅速に抜け出すことができる。
【０１０５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１０６】
上記の実施形態では、１つの油圧ポンプと走行用油圧モータ１０を含む１ポンプ１モータのＨＳＴシステムを搭載したホイールローダ５０を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、１つの第１油圧ポンプと２つの走行用油圧モータを含む、１ポンプ２モータのＨＳＴシステムを搭載したホイールローダに対して、本発明を適用してもよい。
【０１０７】
上記の実施形態では、インチング操作部材２７ａは、ブレーキペダルを兼ねている。しかし、ブレーキペダルとは別の部材としてインチング操作部材が設けられてもよい。
【０１０８】
上記の実施形態では、設定操作装置２４は、第１レベルの最大牽引力の大きさを３段階に変更することができる。しかし、設定操作装置２４は、第１レベルの最大牽引力の大きさを３段階以外の複数段階に変更可能であってもよい。或いは、設定操作装置２４は、第１レベルの最大牽引力の大きさを連続的に任意の大きさに変更可能であってもよい。或いは、設定操作装置２４が省略されてもよい。すなわち、第１レベルの最大牽引力の大きさは、変更不能であってもよい。
【０１０９】
判定条件は、上記の条件のみに限らず、他の条件が追加されてもよい。或いは、上述した判定条件の一部が変更されてもよい。
【０１１０】
上記の実施形態では、牽引力制御部６１は、モータ容量の上限容量を変更することによって最大牽引力を低減しているが、他の方法によって最大牽引力を低減してもよい。例えば、牽引力制御部６１は、駆動回路圧を制御することに、最大牽引力を低減してもよい。駆動回路圧は、例えば、第１油圧ポンプ４の容量を制御することによって制御される。
【０１１１】
上記の実施形態では、アクセル操作量の増大に応じて牽引力比率が増大するように牽引力比率情報が設定されているが、アクセル操作量に関わらず牽引力比率が一定となるように、牽引力比率情報が設定されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明によれば、掘削作業時に十分な牽引力を得ることができると共に操作性の低下を抑えることができるホイールローダ及びホイールローダの制御方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１    エンジン
４    第１油圧ポンプ
１０  走行用油圧モータ
１３ａ  アクセル操作部材
１５  牽引力制御操作部材
１６  車速センサ
２４  設定操作装置
２７ａ  インチング操作部材
５０  ホイールローダ
５２  作業機
６１  牽引力制御部
６２  作業局面判定部
６３  車速判定部
６４  アクセル操作判定部
６５  ブーム角度判定部
６６  インチング操作判定部
【図１】
2013145340.tif 000003
【図２】
2013145340.tif 000004
【図３】
2013145340.tif 000005
【図４】
2013145340.tif 000006
【図５】
2013145340.tif 000007
【図６】
2013145340.tif 000008
【図７】
2013145340.tif 000009
【図８】
2013145340.tif 000010
【図９】
2013145340.tif 000011
【図１０】
2013145340.tif 000012
【図１１】
2013145340.tif 000013
【図１２】
2013145340.tif 000014
【図１３】
2013145340.tif 000015
【国際調査報告】
2013145340.tif 000016
2013145340.tif 000017
2013145340.tif 000018