(57)【要約】【課題】走行・掘削いずれの作業においてもスリップ防止のための自動デフロック制御機能を有するホイールローダの差動制御装置を提供する。【解決手段】本発明のホイールローダ１では、アクスル装置１２に備えられる左右のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値をトルク測定装置で測定し、ホイールローダ１の走行状態または掘削状態において、トルク値が小さい方または大きい方のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに取り付けられた車輪がスリップしたり破損しないように、アクスル制御装置５０が差動制限機構４０の差動制限量（ロック率）を可変制御するようにした。【選択図】図６
2018154253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前軸と後軸のいずれか一方または両方に、走行用アクスルの差動装置を制御する差動制限機構を備えたホイールローダの差動制限装置において、
前記差動制限機構の差動制限量を調整する比例油圧装置と、各車輪の前記差動装置から延出する２つのアクスルシャフトに作用するトルクを測定するトルク測定装置と、前記トルク測定装置の検出値に基づいて前記差動制限機構の制御を行うコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で第１閾値未満のときに前記差動制限量を一定値に保ち、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第１閾値以上かつ第２閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に下げ、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第２閾値以上かつ第３閾値未満のときに前記差動制限量を０に保つように、
前記左右の車輪をそれぞれ制御することを特徴とするホイールローダの差動制限装置。
【請求項２】
請求項１に記載のホイールローダの差動制限装置において、
前記コントローラは、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの大きい車輪側のトルクが、掘削状態で前記第３閾値以上かつ第４閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に上げ、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの大きい車輪側のトルクが、掘削状態で前記第４閾値以上かつ第５閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に下げ、
前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの大きい車輪側のトルクが、掘削状態で前記第５閾値になったときに、前記差動制限量を０にしてトルクが前記第５閾値より大きくならないように、
前記左右の車輪をそれぞれ制御することを特徴とするホイールローダの差動制限装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のホイールローダの差動制限装置において、
前記トルク測定装置は、前記アクスルシャフトの長手方向の両端部を支持する一対のハブベアリングのうち、一方のハブベアリングのインナー軸受けに付設されたセンサと、他方のハブベアリングのアウター軸受けに付設されたセンサの位相差に基づいて、当該アクスルシャフトに作用するトルクを算出することを特徴とするホイールローダの差動制限装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事現場や鉱山等で掘削作業に用いられるホイールローダの差動制限装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダは、後部車体の前側に前部車体が左右方向へ揺動可能に連結され、前部車体にはアームやバケット等からなる作業装置が取り付けられている。一方、後部車体にはエンジン、トルクコンバータ、トランスミッション、油圧ポンプ等が搭載され、エンジンの動力はトルクコンバータを介してトランスミッションに伝達される。さらに、前部車体と後部車体には、トランスミッションの出力軸にプロブラシャフトを介して接続されることにより、左右の車輪を回転駆動するアクスル装置が設けられている。
【０００３】
この種のホイールローダにおいて、エンジンからの駆動力を左右の車輪（ホイール）に分配する差動機構に、駆動トルクの大きさに応じて差動を制限する差動制限機構を備えたものが知られている。この差動制限機構では、駆動トルクが大きくなるにつれて差動が制限され、駆動トルクが小さくなるにつれて差動の制限が解除されるように構成されており、駆動トルクの大きさに応じて差動制限トルクが一義的に決定される。
【０００４】
しかし、ホイールローダでは、作業現場や作業内容によって路面状態や駆動状態が大きく変わるため、車両がスリップしやすい状態にあるときには、通常走行時を想定して設定された差動制限トルクでは足りずに、スリップが発生してしまうことになる。よって、ホイールローダのような建設車両では、路面の状態や駆動状態に応じて差動制御トルクを適宜調整できることが望ましく、そのような差動制限装置として、特許文献１には、エンジンからの駆動力を左右の駆動輪に分配する差動機構と、差動機構の差動を制限する差動制限機構と、差動制限機構を制御するコントローラとを備え、このコントローラが圧力センサで検出した油圧を参照して差動制限機構を制御するように構成されたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５２５６０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された差動制限装置では、ホイールローダが掘削作業をしている状態におけるスリップを防止するために、自動的な差動制限（デフロック）制御を行うことは可能であるが、掘削状態以外の走行時のスリップ防止機能がなく、路面摩擦係数の小さい軟弱地等での走行時にスリップしてしまう。
【０００７】
また、例えばホイールローダの掘削状態においても、後軸が浮上して前軸の片方の車輪（タイヤ）がスリップ状態となると、他方の車輪にエンジンの全出力が加わるので、タイヤの摩擦力（軸重×摩擦係数）以上となる過大負荷状態でスリップしてしまう。このときのスリップは高い摩擦力の状態下でのスリップであり、通常のスリップよりもタイヤの摩耗が非常に大きくなり、タイヤの寿命が短くなってしまう。さらに、このようなスリップ状態においては、前軸片輪にエンジンの全出力が加わる過大負荷状態となるため、アクスルシャフト（車軸）が破損してしまう可能性がある。なお、このような事態を防止するためにアクスルの強度を高めると、アクスルが必要以上に大型化してしまうので経済的ではない。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、走行・掘削いずれの作業においてもスリップ防止のための自動デフロック制御機能を有するホイールローダの差動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、代表的な本発明は、前軸と後軸のいずれか一方または両方に、走行用アクスルの差動装置を制御する差動制限機構を備えたホイールローダの差動制御装置において、前記差動制限機構の差動制限量を調整する比例油圧装置と、各車輪の前記差動装置から延出する２つのアクスルシャフトに作用するトルクを測定するトルク測定装置と、前記トルク測定装置の検出値に基づいて前記差動制限機構の制御を行うコントローラとを備え、前記コントローラは、前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で第１閾値未満のときに前記差動制限量を一定値に保ち、前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第１閾値以上かつ第２閾値未満のときに、トルクの増加に応じて前記差動制限量を連続的に下げ、前記トルク測定装置で検出された左右の車輪のうちトルクの小さい車輪側のトルクが、走行状態で前記第２閾値以上かつ第３閾値未満のときに前記差動制限量を０に保つように、前記左右の車輪をそれぞれ制御することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるホイールローダの差動制限装置では、ホイールローダの走行・掘削いずれの作業においても、スリップ防止のための自動デフロック制御機能を有することができる。なお、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】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図。
【図２】図１のホイールローダに備えられる前側アクスル装置の斜視図。
【図３】アクスル装置の内部構造を示す断面図。
【図４】アクスル装置に設けられたアクスル制御装置（ＣＮＴ）の構成図。
【図５】アクスル制御装置により実行されるアクスル制御プログラムのブロック図。
【図６】アクスルシャフトに作用するトルク値と差動制限量との関係を示す説明図。
【図７】アクスル制御装置の動作手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係るホイールローダの差動制御装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように、実施形態に係るホイールローダ１は、後部車体２と、後部車体２の前側に左右方向へ揺動可能に連結された前部車体３と、後部車体２の左右方向の両側に設けられた後輪４（右側のみ図示）と、前部車体３の左右方向の両側に設けられた前輪５（右側のみ図示）と、前部車体３の前側に俯仰動可能に取り付けられた作業装置６と、後述するアクスル装置１１，１２とにより構成されている。
【００１４】
後部車体２には、駆動源となるエンジン７、トルクコンバータ８、トランスミッション９、及び図示しない油圧ポンプ等が搭載されている。トランスミッション９は、前後方向に延びる一方のプロペラシャフト９ａを介して後側アクスル装置１１に接続され、他方のプロペラシャフト９ｂを介して前側アクスル装置１２に接続されている。また、後部車体２の上側には、オペレータが搭乗するキャブ１０が設けられている。
【００１５】
後部車体２の下側に位置して設けられた後側アクスル装置１１は左右方向に延びて形成され、その左右の端部に後輪４（タイヤ）がそれぞれ取り付けられている。一方、前部車体３の下側に位置して設けられた前側アクスル装置１２は左右方向に延びて形成され、その左右の端部に前輪５（タイヤ）がそれぞれ取り付けられている。ここで、後側アクスル装置１１と前側アクスル装置１２はほぼ同じに構成されているため、以下、前側アクスル装置１２の構成についてのみ詳細に説明し、後側アクスル装置１１の構成の説明は省略する。
【００１６】
前側アクスル装置１２はプロペラシャフト９ｂ（図１参照）に接続されることにより左右の前輪５を回転駆動するものであり、図２と図３に示すように、この前側アクスル装置１２は、ケーシング１３、入力軸１８、ピニオンギヤ２０、回転軸２５ａ，２５ｂ、デファレンシャル機構２１、ブレーキ機構２７及びアクスルシャフト３１ａ，３１ｂ等により構成されている。
【００１７】
ケーシング１３は前側アクスル装置１２の外形をなすものであり、このケーシング１３は、回転軸２５ａ，２５ｂ及びアクスルシャフト３１ａ，３１ｂの回転軸線（回転中心線）となる軸線に沿って左右方向に延びる筒状体として形成されている。ケーシング１３は左右方向の中間部に配置され、デファレンシャルケース１４（以下、デフケース１４という）及び左右のアクスルチューブ１７により構成されている。
【００１８】
デフケース１４は本体ケース１５と蓋体１６とにより構成されており、このデフケース１４の内部にデファレンシャル機構２１等が収容されている。本体ケース１５は、デフケース１４の本体部分を構成するものであり、略円筒状の中空体として形成されている。蓋体１６は、本体ケース１５の上側を閉塞するものであり、略長方形状の板体として形成されている。この蓋体１６は、その周囲が本体ケース１５の上面に対して取付け、取外し可能にボルト止めされている。
【００１９】
アクスルチューブ１７は、デフケース１４から左右方向の外側に向けて延びており、デフケース１４側となる基端側から前輪５側となる先端側に向け徐々に細くなるように形成されている。左右のアクスルチューブ１７は、内部にアクスルシャフト３１ａ，３１ｂ等が配置されるものであり、左右方向に延びる筒状体として形成されている。各アクスルチューブ１７は、その基端側がデフケース１４を構成する本体ケース１５にボルト止めされており、アクスルチューブ１７の基端側の内部は後述する遊星歯車減速機構３３を収容する減速歯車機構室となっている。
【００２０】
入力軸１８は本体ケース１５に軸受１９を介して回転可能に設けられており、この入力軸１８は、外部に突出したフランジ部分がプロペラシャフト９ｂに接続されている。本体ケース１５のギヤ室１５ａ内に配置された入力軸１８の先端部はピニオンギヤ２０となっており、このピニオンギヤ２０は入力軸１８を介して本体ケース１５に回転可能に取り付けられている。ここで、ピニオンギヤ２０（入力軸１８）は、後述するリングギヤ２６の回転中心から前後方向の後側に延びて配置されている。
【００２１】
デフケース１４（本体ケース１５）内に収容されたデファレンシャル機構２１は、入力軸１８とピニオンギヤ２０を介して伝わるトランスミッション９の出力軸の回転力を左右の前輪５に分配するものである。すなわち、デファレンシャル機構２１は、本体ケース１５に回転可能に支持されたギヤケース２２と、このギヤケース２２内に固定されたスパイダ２２ａに回転可能に設けられた複数のピニオンギヤ２３と、各ピニオンギヤ２３に噛合する２個のサイドギヤ２４と、基端側（一端側）がサイドギヤ２４とスプライン結合され、先端側（他端側）がアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに向けて左右方向へ延びる２本の回転軸２５ａ，２５ｂとから構成されている。また、ギヤケース２２の外周側には取付フランジ２２ｂが拡径して設けられ、この取付フランジ２２ｂにリングギヤ２６が取り付けられている。
【００２２】
回転軸２５ａ，２５ｂはデフケース１４内をサイドギヤ２４からアクスルチューブ１７内まで延びており、この回転軸２５ａ，２５ｂの先端側には後述する太陽歯車３４が設けられている。回転軸２５ａ，２５ｂは駆動源となるエンジン７と接続され、前述した軸線を回転軸線（回転中心軸線）として回転することにより、エンジン７の回転力をアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに伝達するものである。
【００２３】
リングギヤ２６はデファレンシャル機構２１の一部を構成するベベルギヤであり、このリングギヤ２６はピニオンギヤ２０に噛合することによりトランスミッション９と連結されている。リングギヤ２６は、本体ケース１５の左側寄りに配置され、ギヤケース２２の取付フランジ２２ｂにボルト止めされている。
【００２４】
このように構成されたデファレンシャル機構２１は、トランスミッション９による回転力が、入力軸１８（ピニオンギヤ２０）とリングギヤ２６を介してギヤケース２２に伝わると、各ピニオンギヤ２３とサイドギヤ２４を介して左右方向に配置された回転軸２５ａ，２５ｂに配分して左右の前輪５を駆動するものである。
【００２５】
ブレーキ機構２７は本体ケース１５の左右のブレーキ室１５ｂ内にそれぞれ設けられており、これら各ブレーキ機構２７は例えば湿式多板型のブレーキ機構として構成されている。ブレーキ機構２７は、回転軸２５ａ，２５ｂの外周側にスプライン結合され、軸線を中心とする円環状の板体からなる複数枚のブレーキディスク２８と、このブレーキディスク２８の外周側に位置して該ブレーキディスク２８に対面すると共に本体ケース１５に対して回転不能に取り付けられたブレーキプレート２９と、外部からの油圧力によってブレーキプレート２９をブレーキディスク２８に押し付けるピストン３０とから構成されている。
【００２６】
このように構成された各ブレーキ機構２７は、オペレータがキャブ１０内のブレーキペダル（図示せず）を足踏み操作し、油圧力によってピストン３０を移動させてブレーキプレート２９をブレーキディスク２８に押し付けることにより、摩擦力で制動力を発生させて前輪５にブレーキをかけることができる。
【００２７】
アクスルシャフト３１ａ，３１ｂは、左右のアクスルチューブ１７内を左右方向に延びており、ハブベアリング３２を介して対応するアクスルチューブ１７に回転可能に支持されている。各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの基端側にはキャリア３８がスプライン結合されており、一方、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの先端側はアクスルチューブ１７から突出し、その端部に前輪５が取り付けられている。これにより、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂは、後述する遊星歯車減速機構３３により減速された回転を前輪５に伝えることができる。
【００２８】
遊星歯車減速機構３３は回転軸２５ａ，２５ｂの回転を減速してアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに伝達するものであり、前述したように、遊星歯車減速機構３３はアクスルチューブ１７の減速歯車機構室内に設けられている。この遊星歯車減速機構３３は、太陽歯車（サンギヤ）３４と、内歯車（リングギヤ）３５と、遊星歯車（プラネットギヤ）３６と、キャリア（プラネタリキャリア）３８と、リテーナプレート３９とを含んで構成されている。
【００２９】
太陽歯車３４は回転軸２５ａ，２５ｂの先端側に設けられ、回転軸２５ａ，２５ｂと一体に回転する。太陽歯車３４はキャリア３８の太陽歯車挿入孔内に位置し、太陽歯車３４は遊星歯車３６に噛合している。内歯車３５はアクスルチューブ１７の内周面に設けられており、内歯車３５に遊星歯車３６が噛合している。この内歯車３５は、内周側に全周に亘って歯車（内歯）が形成された環状のリング部材を、アクスルチューブ１７の基端側にキー結合等により回り止めされた状態で取り付けることにより構成されている。
【００３０】
複数（例えば３個）の遊星歯車３６（１個のみ図示）は内歯車３５と太陽歯車３４とに噛合しており、各遊星歯車３６は内歯車３５と太陽歯車３４との間でそれぞれ周方向に所定の間隔をもって設けられている。各遊星歯車３６は、外周側に全周にわたって歯車（外歯）が形成された円筒部材として構成され、キャリア３８に回転可能に支持されている。
【００３１】
キャリア３８は遊星歯車３６を支持すると共に、内周側にアクスルシャフト３１ａ，３１ｂがスプライン結合されている。キャリア３８は、内歯車３５の歯先円径よりも小径な円筒状の支持部と、この支持部から左右方向の外側（車体外側、前輪５側）に向けて突出する筒部とにより構成されている。
【００３２】
リテーナプレート３９は回転軸２５ａ，２５ｂとアクスルシャフト３１ａ，３１ｂとの間に位置しており、このリテーナプレート３９は略円板状に形成されてキャリア３８の内周側で段部に着座する構成となっている。
【００３３】
前側アクスル装置１２には差動制限機構４０が設けられており、詳細な構成は図示省略されているが、この差動制限機構４０は、多板クラッチ、プレッシャーリング、リアクションプレート、ピストン、油室、油路４２、油圧装置４４等を備えている。多板クラッチは、サイドギヤ２４の回転方向に固定された第１の摩擦プレートと、ギヤケース２２に対して回転方向に固定された第２の摩擦プレートとを有しており、この多板クラッチの軸方向両側にプレッシャーリングとリアクションプレートが配置されている。そして、油圧装置４４から油路４２を介して油室に油圧が供給されると、ピストンがリアクションプレートを押すように移動して多板クラッチが締結されるように構成されている。油圧装置４４は、後述するアクスル制御装置（コントローラ）５０の制御に従って差動制限機構４０のピストンに供給する圧油の圧力を変更し、それに伴って動作する多板クラッチにより差動制限量を設定する。
【００３４】
すなわち、アクスル制御装置５０上で実行されるアクスル制御プログラム６０の制御に従って、油圧装置４４から差動制限機構４０に供給される圧油の圧力が高くなると、多板クラッチの第１および第２の摩擦プレート間の摩擦力が増加するため、回転軸の一方、例えば回転軸２５ｂを介してアクスルシャフト３１ｂ側に分配されるトルク量が増加し、回転軸２５ａを介してアクスルシャフト３１ａ側に分配されるトルク量が減少する。
【００３５】
その反対に、油圧装置４４から差動制限機構４０に供給される圧油の圧力が低くなると、多板クラッチの第１および第２の摩擦プレート間の摩擦力が減少するため、この場合は、左右の回転軸へ分配されるトルクの差が小さくなり、圧油の圧力が０の場合は、回転軸２５ｂを介してアクスルシャフト３１ｂ側に分配されるトルクと、回転軸２５ａを介してアクスルシャフト３１ａ側に分配されるトルクが等しくなる。このように、アクスル制御装置５０、アクスル制御プログラム６０、差動制限機構４０、油路４２及び油圧装置４４等が協同して動作することにより、前側アクスル装置１２の差動制御が実行される。
【００３６】
アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの長手方向の両端部は一対のハブベアリング３２を介してアクスルチューブ１７に回転可能に支持されており、これらハブベアリング３２のうち、外側のハブベアリング３２のアウター軸受けにセンサ１２０ａ，１２０ｂが付設されると共に、内側のハブベアリング３２のインナー軸受けにセンサ１２２ａ，１２２ｂが付設されている。これらセンサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂはトルク測定装置を構成するものであり、このトルク測定装置は、アウター側とインナー側のセンサ１２０ａ，１２２ａから出力される信号の位相差に基づいて一方のアクスルシャフト３１ａ側のトルクを算出し、算出したトルクをアクスル制御装置５０に対して出力する。同様に、トルク測定装置は、アウター側とインナー側のセンサ１２０ｂ，１２２ｂから出力される信号の位相差に基づいて他方のアクスルシャフト３１ｂ側のトルクを算出し、算出したトルクをアクスル制御装置５０に対して出力する。
【００３７】
次に、前述したアクスル制御装置（ＣＮＴ）５０の構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、前側アクスル装置１２がソフトウェア制御される場合には、アクスル制御装置５０は、本体５００、入出力装置５０６、記録装置５１４、センサインターフェース（ＩＦ）５１０及び油圧装置ＩＦ５１２から構成される。
【００３８】
本体５００は、ＣＰＵ５０２、ＲＡＭ等のメモリ５０４及びこれらの周辺回路を含んでいる。入出力装置５０６は、キャブ１０内に設けられるタッチパネル付き液晶表示装置等である。記録装置５１４は、ＤＶＤ装置、ＨＤＤ及び不揮発メモリ等から構成される。
【００３９】
すなわち、アクスル制御装置５０は、通常のコンピュータとしての構成要素と、油圧装置４４を制御するための構成要素とを含んでいる。センサＩＦ５１０は、トルク測定用の各センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂに接続され、これらが測定したトルクの値を受け取る。油圧装置ＩＦ５１２は、アクスル制御プログラム６０の動作に従って油圧装置４４を制御し、差動制限機構４０に供給する圧油供給圧力を調整する。
【００４０】
図５はアクスル制御装置５０により実行されるアクスル制御プログラム６０の構成図であり、同図に示すように、アクスル制御プログラム６０は、動作制御部６００、センサ制御部６０２、測定値読取部６０４、テーブル記憶部６０６、データ比較部６０８、制御量判定部６１０、及び油圧装置制御部６１２から構成される。動作制御部６００は、例えば、記録媒体５１６、あるいは、ネットワーク（図示せず）を介してアクスル制御装置５０のメモリ５０４にロードされ、ＣＰＵ５０２の制御により実行される。
【００４１】
アクスル制御プログラム６０において、動作制御部６００は、アクスル制御プログラム６０の動作の制御、例えば、アクスル制御プログラム６０の各構成要素の初期化、起動、及び例外処理（入出力装置５０６へのエラー表示等）を行う。センサ制御部６０２は、トルク測定用の各センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂに対して動作信号を出力し、対をなすアウター側センサ１２０ａ，１２０ｂとインナー側センサ１２２ａ，１２０ｂから出力される信号の位相差に基づいて、左右のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルク値を算出させる。測定値読取部６０４は、センサ制御部６０２の制御に従って、各センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂが測定したトルク値を読み取り、これをデータ比較部６０８に対して出力する。
【００４２】
図６はテーブル記憶部６０６に記憶されたトルク値と差動制限機構４０の差動制限量（ロック率）との関係を示す説明図であり、同図に示すように、テーブル記憶部６０６は、トルク測定装置で測定されたアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルク値の平均値の内の大きい方（実線）と小さい方（破線）の値と、差動制限機構４０の差動制限量との関係を示すデータをテーブル形式で記憶している。なお、図６に示すように、トルクの第１閾値〜第５閾値の大きさの関係は、第１閾値＜第２閾値＜第３閾値＜第４閾値＜第５閾値となる。
【００４３】
ここで、第１閾値未満の領域Ａは、トルク値の小さい方の車輪が走行状態でスリップする可能性の高い領域である。車体を走行させる際に必要なトルクは車体質量・積荷質量・エンジンからアクスルまでの駆動ラインの効率で決まり、部品精度及び油の粘度（油温）の影響を受ける受け幅がある。第１閾値は最も低負荷で車体を走行させる際に必要なトルクの下限値である。第１閾値から第３閾値までの領域Ｂはホイールローダ１の通常の走行状態に対応し、そのうち第１閾値以上で第２閾値未満の領域Ｃは、トルク値の小さい方の車輪が走行状態でスリップする可能性の低い領域であり、第２閾値は最も低負荷で車体を走行させる際に必要なトルクの上限値である。第２閾値以上で第３閾値未満の領域Ｄは、トルク値の小さい方の車輪が走行状態でスリップする可能性のない領域である。第３閾値は最も高負荷で車体を走行させる際に発生するトルクの上限値である。
【００４４】
また、第３閾値と第５閾値との間の領域Ｅはホイールローダ１の掘削状態に対応し、そのうち第３閾値以上で第４閾値未満の領域Ｆは、トルク値の大きい方の車輪が掘削状態でスリップする可能性のある領域であり、第４閾値は最も高負荷で掘削させる際に発生するトルクの下限値である。第４閾値以上で第５閾値未満の領域Ｇは、トルク値の大きい方の車輪が掘削状態で過大負荷の可能性のある領域であり、第５閾値は最も高負荷で掘削させる際に発生するトルクの上限値である。さらに、第５閾値以上の領域Ｈは、トルク値の大きい方の車輪が掘削状態で最大負荷を超えて破損してしまう領域である。
【００４５】
以下、「アクスルシャフト３１ａに加わるトルクの平均値」を、「アクスルシャフト３１ａのトルク値」と記し、アクスルシャフト３１ｂに加わるトルクの平均値を、「アクスルシャフト３１ｂのトルク値」と記す。つまり、図６に示すように、テーブル記憶部６０６は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、小さい方のトルク値が第１閾値未満であるときに、前側アクスル装置１２に設けられた差動制限機構４０の差動制限量を一定値（例えば第１段階）に保つように設定するデータを記憶する。なお、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値の小さい方が第１閾値未満であることは、ホイールローダ１が図６に示す領域Ａの状態にあることを意味する。
【００４６】
また、テーブル記憶部６０６は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、小さい方のトルク値が第１閾値以上で第２閾値未満のときに、トルク増加に応じて差動制限量を連続的に第１段階から０まで減らし、トルク減少に応じて差動制限量を連続的に０から第１段階まで上げるように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値の小さい方が第１閾値以上で第２閾値未満であることは、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｂ中の領域Ｃの状態にあることを意味する。
【００４７】
また、テーブル記憶部６０６は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、小さい方のトルク値が第２閾値以上で第３閾値未満のときに、差動制限機構４０の差動制限量を０に設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値との小さい方が第２閾値以上で第３閾値未満のということは、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｂ中の領域Ｄの状態にあることを意味する。
【００４８】
一方、図６に示すように、テーブル記憶部６０６は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、大きい方のトルク値が第３閾値以上で第４閾値未満のときに、トルク増大に応じて差動制限量を連続的に０から最大に上げ、トルク減少に応じて差動制限量を連続的に最大から０まで下げるように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値の大きい方が第３閾値以上で第４閾値未満ということは、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｅ中の領域Ｆの状態にあることを意味する。
【００４９】
また、テーブル記憶部６０６は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、大きい方のトルク値が第４閾値以上で第５閾値未満のときに、トルク増大に応じて差動制限量を最大から０まで連続的に下げ、トルク減少に応じて差動制限量を０から最大まで連続的に上げるように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値の大きい方が第４閾値以上で第５閾値未満ということは、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｅ中の領域Ｇの状態にあることを意味する。
【００５０】
また、テーブル記憶部６０６は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、大きい方のトルク値が第５閾値以上のときに、差動制限機構４０の差動制限量を０とするように設定するためのデータを記憶する。なお、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値の大きい方が第５閾値以上ということは、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｈの状態にあることを意味する。テーブル記憶部６０６は、以上のように記憶したデータを、データ比較部６０８における処理のために、データ比較部６０８及び制御量判定部６１０に対して出力する。
【００５１】
データ比較部６０８は、テーブル記憶部６０６に記憶されたデータと、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値の大きい方または小さい方とを比較する。さらに、データ比較部６０８は、ホイールローダ１のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルクが図６に示す領域Ａ〜Ｈのいずれの状態にあるかの判断結果と、判断に用いられたトルクの値とを制御量判定部６１０に対して出力する。
【００５２】
制御量判定部６１０は、データ比較部６０８から受け取った領域Ａ〜Ｈの判断結果と、データ比較部６０８における判断に用いられたトルクの値とに応じて、アクスル装置１２に設けられた差動制限機構４０の差動制限量（ロック率）を決定し、決定した差動制限量を設定するように油圧装置制御部６１２に制御信号を出力する。油圧装置制御部６１２は、制御量判定部６１０からの指示に基づいて油圧装置４４を制御し、図６に示すように、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク量に応じて差動制限機構４０の差動制御量を可変調整する。
【００５３】
次に、アクスル装置１２の差動制御処理について図７を参照しつつ説明する。図７は前側アクスル装置１２に設けられた差動制限機構４０の差動制御動作（Ｓ１０）を示すフローチャートであり、同図に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、アクスル制御プログラム６０の動作制御部６００は、一定周期的（例えば１０ｍｓごと）にアクスル制御プログラム６０の各構成部分を初期化し、起動して、これらの動作を制御する。
【００５４】
ステップ１０２（Ｓ１０２）において、センサ制御部６０２は、トルク測定用の各センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂに対して動作信号を出力し、対をなすアウター側センサ１２０ａ，１２０ｂとインナー側センサ１２２ａ，１２０ｂから出力される信号の位相差に基づいて、左右のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルク値を算出させる。ステップ１０４（Ｓ１０４）において、測定値読取部６０４は、各センサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂで測定されたアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルク値を読み取り、これをデータ比較部６０８に対して出力する。
【００５５】
ステップ１０６（Ｓ１０６）において、データ比較部６０８は、テーブル記憶部６０６に記憶されたテーブルに含まれるデータと、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち大きい方または小さい方とを比較する。さらに、データ比較部６０８は、ホイールローダ１のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルクが、図６に示す領域Ａ〜Ｈのいずれの状態にあるかを判断し、その判断結果と設定すべき差動制限量とを制御量判定部６１０に対して出力する。具体的には、ホイールローダ１のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂに加わるトルクが、図６に示す領域Ａ〜Ｈのいずれの状態にあるかの判断は、以下のＳ１０８，Ｓ１１０，Ｓ１１２，Ｓ１１６，Ｓ１２０の処理により実現される。また、設定すべき差動制限量の決定は、Ｓ１１４，Ｓ１１８，Ｓ１２２，Ｓ１２４の処理により実現される。
【００５６】
すなわち、ステップ１０８（Ｓ１０８）において、データ比較部６０８は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第５閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム６０は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの大きい方のトルク値が第５閾値以上で（ＹＥＳ）、ホイールローダ１が領域ＨにあるときにはＳ１１８の処理に進み、それ以外のとき（ＮＯ）にはＳ１１０の処理に進む。
【００５７】
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、データ比較部６０８は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第４閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム６０は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの大きい方のトルク値が第４閾値以上で（ＹＥＳ）、ホイールローダ１が領域ＧにあるときにはＳ１１４の処理に進み、それ以外のとき（ＮＯ）にはＳ１１２の処理に進む。
【００５８】
ステップ１１２（Ｓ１１２）において、データ比較部６０８は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第３閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム６０は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの大きい方のトルク値が第３閾値以上で（ＹＥＳ）、ホイールローダ１が領域ＦにあるときにはＳ１１４の処理に進み、それ以外のとき（ＮＯ）にはＳ１１６の処理に進む。
【００５９】
ステップ１１４（Ｓ１１４）において、制御量判定部６１０は、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｆにあると判断したときには、差動制限機構４０の差動制限量をトルクの増減に応じて０から最大の第２段階（例えばロック率２）の間で増減させるように、油圧装置制御部６１２に制御信号を出力する。一方、制御量判定部６１０は、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｇにあると判断したときには、差動制限量をトルクの増減に応じて第２段階から０の間で増減させるように、油圧装置制御部６１２に制御信号を出力する。油圧装置制御部６１２は、制御量判定部６１０からの指令に基づいて油圧装置４４を制御し、図６に示すように差動制御量を設定する。さらに、制御量判定部６１０は、各アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、トルク値の大きい方の値が第４閾値であったときには、差動制御量を最大の第２段階（ロック率２）とする。
【００６０】
ステップ１１６（Ｓ１１６）において、データ比較部６０８は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、トルク値の小さい方の値が第２閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム６０は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの小さい方のトルク値が第２閾値以上で（ＹＥＳ）、ホイールローダ１が領域ＤにあるときにはＳ１１８の処理に進み、それ以外のとき（ＮＯ）にはＳ１２０の処理に進む。
【００６１】
ステップ１１８（Ｓ１１８）において、制御量判定部６１０は、ホイールローダ１が、図６に示す領域Ｄ，Ｈにあると判断したときには、差動制限量を０にするように油圧装置制御部６１２に制御信号を出力する。油圧装置制御部６１２は、制御量判定部６１０からの指令に基づいて油圧装置４４を制御し、図６に示すように差動制御量を設定する。
【００６２】
ステップ１２０（Ｓ１２０）において、データ比較部６０８は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値のうち、トルク値の小さい方の値が第１閾値以上であるか否かを判断する。アクスル制御プログラム６０は、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの小さい方のトルク値が第１閾値以上で（ＹＥＳ）、ホイールローダ１が領域ＣにあるときにはＳ１２４の処理に進み、それ以外のとき（ＮＯ）にはＳ１２２の処理に進む。
【００６３】
ステップ１２２（Ｓ１２２）において、制御量判定部６１０は、ホイールローダ１が図６に示す領域Ｃにあると判断したときには、差動制限量をトルクの増減に応じて第１段階（例えばロック率１）から０までの間で増減させるように、油圧装置制御部６１２に制御信号を出力する。油圧装置制御部６１２は、制御量判定部６１０からの指令に基づいて油圧装置４４を制御し、図６に示すように差動制御量を設定する。
【００６４】
ステップ１２４（Ｓ１２４）において、制御量判定部６１０は、ホイールローダ１が図６に示す領域Ａにあると判断したときには、差動制限量を第１段階（ロック率１）とするように、油圧装置制御部６１２に制御信号を出力する。油圧装置制御部６１２は、制御量判定部６１０からの指令に基づいて油圧装置４４を制御し、図６に示すように差動制御量を設定する。
【００６５】
ステップ１２６（Ｓ１２６）において、動作制御部６００は、アクスル制御プログラム６０あるいはホイールローダ１の構成部分に障害が発生したとき等の例外処理（例えば、入出力装置５０６への警告表示、及び入力要求の表示）が必要か否かを判断する。アクスル制御プログラム６０は、例外処理が必要でないとき（ＮＯ）にはＳ１００の処理に戻り、例外処理が必要なとき（ＹＥＳ）にはＳ１２８の処理に進み、障害の種類に応じて予め決められた例外処理を行って処理を終了する。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態に係るホイールローダ１の差動制限装置では、アクスル装置１２に備えられる左右のアクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値をトルク測定装置で測定し、その検出値とホイールローダ１の作動状態に応じて、アクスル制御装置（コントローラ）５０が差動制限機構４０の差動制限量（ロック率）を可変制御するようにしたので、図６の領域Ａ，Ｂに示すように、ホイールローダ１の走行状態でもスリップ防止機能を有し、路面摩擦係数の小さい軟弱地等での走行時のスリップを防止することができる。
【００６７】
また、ホイールローダ１の掘削状態において、後輪４が浮上して前輪５の片方の車輪がスリップ状態となったときでも、図６の領域Ｇ，Ｈで示すように、トルク増大に応じて差動制限機構４０の差動制限量を最大から０まで連続的に下げるようにしたので、片側車輪にエンジン７の全出力が加わる過大負荷状態とはならず、アクスルシャフト３１ａ，３１ｂの破損を防止することができる。
【００６８】
なお、上記の実施形態では、アクスル制御装置５０において実行されるソフトウェアによって本発明を実現する場合を例示したが、アクスル制御プログラム６０の機能を、専用のハードウェアを用いたり、専用のハードウェアとソフトウェアを併用して実現するようにしても良い。
【００６９】
また、上記の実施形態では、図６に示す第１閾値〜第５閾値の間でアクスル制御装置５０が差動制限機構４０の差動制限量を直線的に可変制御する場合を例示したが、ホイールローダ１の走路状態や掘削現場等に応じて、図６に示した差動制限量が曲線的に変化するようにしても良く、第１閾値〜第５閾値の値も任意に設定することが可能である。
【００７０】
また、上記の実施形態では、ハブベアリング３２のインナー軸受けとアウター軸受けに付設したセンサ１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂの位相差に基づいてアクスルシャフト３１ａ，３１ｂのトルク値を測定するように構成したトルク測定装置を例示したが、トルク測定装置の構成はこれに限定されず、磁歪式トルクセンサや接触式トルクセンサ等からなるトルク測定装置を用いることも可能である。
【００７１】
また、上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  ホイールローダ
２  後部車体
３  前部車体
４  後輪
５  前輪
６  作業装置
７  エンジン
８  トルクコンバータ
９  トランスミッション
９ａ，９ｂ  プロペラシャフト
１１，１２  アクスル装置
１７  アクスルチューブ
１８  入力軸
２１  デファレンシャル機構
２５ａ，２５ｂ  回転軸
２７  ブレーキ機構
３１ａ，３１ｂ  アクスルシャフト
３２  ハブベアリング
３３  遊星歯車減速機構
４０  差動制限機構
４２  油路
４４  油圧装置
５０  アクスル制御装置（コントローラ）
６０  アクスル制御プログラム
１２０ａ，１２０ｂ，１２２ａ，１２２ｂ  センサ（トルク測定装置）
【図１】
2018154253.tif 000003
【図２】
2018154253.tif 000004
【図３】
2018154253.tif 000005
【図４】
2018154253.tif 000006
【図５】
2018154253.tif 000007
【図６】
2018154253.tif 000008
【図７】
2018154253.tif 000009