(57)【要約】【課題】燃費を向上させ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作業車両及び作業車両の制御方法を提供する。【解決手段】作業車両において、制御部は、作業機を上昇させるリフト力と車両の牽引力との比を所定の閾値と比較する。制御部は、リフト力の増大が必要な場合に牽引力を低減する牽引力低減制御を実行する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
前記駆動源からの駆動力により車両を走行させる走行装置と、
前記駆動源からの駆動力により駆動される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプからの作動油により駆動される作業機と、
車両の牽引力を検出する牽引力検出部と、
前記作業機を上昇させるリフト力を検出するリフト力検出部と、
前記リフト力と前記牽引力との比と、所定の閾値とを比較し、前記リフト力の増大が必要な場合に前記牽引力を低減する牽引力低減制御を実行する制御部と、
を備える作業車両。
【請求項２】
前記比は、前記リフト力に対する前記牽引力の比であり、
前記制御部は、前記牽引力低減制御において、前記比が前記所定の閾値より大きいときに牽引力を低減する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記比は、前記牽引力に対する前記リフト力の比であり、
前記制御部は、前記牽引力低減制御において、前記比が前記所定の閾値より小さいときに牽引力を低減する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項４】
前記作業機を操作するための作業機操作部材と、
前記作業機操作部材の操作量を検出する作業機操作検出部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記作業機操作部材の操作量に応じて前記所定の閾値を変更する、
請求項１から３のいずれかに記載の作業車両。
【請求項５】
前記作業機の姿勢を検出する作業機姿勢検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記作業機の姿勢に応じて前記所定の閾値を変更する、
請求項１から４のいずれかに記載の作業車両。
【請求項６】
前記制御部は、前記走行装置及び前記作業機の作動状態から車両の作業局面が掘削であるか否かを判定し、
前記制御部は、車両の作業局面が掘削であると判定したときに、前記牽引力低減制御を実行する、
請求項１から５のいずれかに記載の作業車両。
【請求項７】
オペレータによって操作されるアクセル操作部材と、
前記アクセル操作部材の操作量を検出するアクセル操作検出部と、
をさらに備え、
前記アクセル操作部材の操作量が所定の操作量閾値より小さいときには、前記制御部は前記牽引力低減制御を実行しない、
請求項１から５のいずれかに記載の作業車両。
【請求項８】
車速を検出する車速検出部をさらに備え、
前記車速が所定の車速閾値より大きいときには、前記制御部は前記牽引力低減制御を実行しない、
請求項１から５のいずれかに記載の作業車両。
【請求項９】
前記作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出部をさらに備え、
前記作業機の高さ位置が所定の高さ閾値より高いときには、前記制御部は前記牽引力低減制御を実行しない、
請求項１から８のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１０】
前記制御部は、前記油圧ポンプがストール状態であるか否かを判定し、前記油圧ポンプがストール状態であるときには、前記牽引力を低減しないときの目標値より小さい一定の目標値になるように前記牽引力を低減する、
請求項１から９のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１１】
前記制御部は、前記油圧ポンプがストール状態であるか否かを判定し、前記油圧ポンプがストール状態ではなく且つ前記作業機操作部材が非操作状態であるときには、前記牽引力を低減しない、
請求項１から９のいずれかに記載の作業車両。
【請求項１２】
前記所定の閾値は、前記作業機を上昇させるための前記作業機操作部材の操作量が大きいほど前記牽引力が小さくなるように設定されている、
請求項４に記載の作業車両。
【請求項１３】
前記作業機姿勢検出部は、前記作業機の高さ位置を検出し、
前記所定の閾値は、前記作業機の高さ位置が高いほど前記牽引力が大きくなるように設定されている、
請求項５に記載の作業車両。
【請求項１４】
駆動源と、前記駆動源からの駆動力により車両を走行させる走行装置と、前記駆動源からの駆動力により駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油により駆動される作業機と、を備える作業車両の制御方法であって、
車両の牽引力を検出するステップと、
前記作業機を上昇させるリフト力を検出するステップと、
前記リフト力と前記牽引力との比と、所定の閾値とを比較するステップと、
前記リフト力の増大が必要な場合に、牽引力を低減する牽引力低減制御を実行するステップと、
を備える作業車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両及び作業車両の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダなどの自走式作業車両においては、牽引力（走行駆動力）と作業機駆動力とを共通の駆動源としてのエンジンから得るようにしている。例えば、牽引力はいわゆるＨＳＴ油圧走行装置により、あるいはトルクコンバータを介して得られる。また作業機駆動力は、エンジンによって駆動される油圧ポンプを介して得られる。
【０００３】
このような作業車両は、一般的に走行と積込等の作業を同時に行う場合が多いので、エンジンの出力を走行側と作業機側に対していかにバランス良く配分するかが重要である。例えば、掘削では、車両を前進させることにより、作業機を土砂の山に押し込むと共に、作業機を上昇させる。これにより、土砂が作業機上に掬い取られる。従って、車両を走行させる牽引力と、作業機を上昇させる作業機駆動力としてのリフト力とのバランスが重要である（図１４（ａ）参照）。しかし、このバランスをうまくとれるように車両の操作を行うには、熟練が必要である。例えば、不慣れなオペレータが、掘削時にアクセルを踏みすぎて作業機を土砂に押し込み過ぎると、車両が前進できずに停止した状態となる。この状態では、車両の牽引力が大きすぎるため、リフト力が小さくなる（図１４（ｂ）参照）。このため、作業機操作部材を最大に操作しても、作業機が上昇できない。また、このような状態では、油圧ポンプを保護するために、作業機に油圧ポンプからの作動油を供給するための油圧回路がリリーフ状態となる。このように車両が動かなくなってしまったストール状態では、エンジンの出力が高い状態が続いてしまうため、燃費（燃料消費量）が増大してしまう。
【０００４】
そこで、上記のように車両がストール状態であるときにも、燃費の増大を抑えるための技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示されている技術では、作業機の動作速度が検出される。そして、車両がストール状態であるときに、動作速度が所定値になるまでエンジンの回転数が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１０６２４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記の従来技術は、車両がストール状態となった後にエンジンの回転数が低減される制御である。このため、車両がストール状態となることを事前に抑えるものではない。従って、不慣れなオペレータの場合は、車両を容易にストール状態とさせてしまい、そのたびにエンジンの回転数が低減されてしまう。このため、操作性が低下する恐れがある。本発明の課題は、燃費を向上させ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作業車両及び作業車両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】
【０００７】
本発明の第１態様に係る作業車両は、駆動源と、走行装置と、油圧ポンプと、作業機と、牽引力検出部と、リフト力検出部と、制御部とを備える。走行装置は、駆動源からの駆動力により車両を走行させる。油圧ポンプは、駆動源からの駆動力により駆動される。作業機は、油圧ポンプからの作動油により駆動される。牽引力検出部は、車両の牽引力を検出する。リフト力検出部は、作業機を上昇させるリフト力を検出する。制御部は、リフト力と牽引力との比と、所定の閾値とを比較する。そして、制御部は、リフト力の増大が必要な場合には牽引力を低減する牽引力低減制御を実行する。
【０００８】
この作業車両では、リフト力と牽引力との比と、所定の閾値とが比較され、リフト力の増大が必要な場合に牽引力を低減する牽引力低減制御が実行される。これにより、車両がストール状態になる前に、作業時における牽引力とリフト力とのバランスを適切に調整することができる。このため、熟練していないオペレータが作業車両を操作する場合であっても、車両がストール状態になることを抑えることができる。これにより、燃費を向上させ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。
【０００９】
本発明の第２態様に係る作業車両は、第１態様に係る作業車両であって、前記比は、リフト力に対する牽引力の比である。そして、制御部は、牽引力低減制御において、前記比が所定の閾値より大きいときに牽引力を低減する。
【００１０】
この作業車両では、牽引力低減制御において、リフト力に対する牽引力の比が所定の閾値と比較され、この比が所定の閾値より大きいときに牽引力が低減される。このため、比が所定の閾値より大きくなったときには、比が所定の閾値以下となるように牽引力が低減される。これにより、車両がストール状態になる前に、作業時における牽引力とリフト力とのバランスを適切に調整することができる。
【００１１】
本発明の第３態様に係る作業車両は、第１態様に係る作業車両であって、前記比は、牽引力に対するリフト力の比である。そして、制御部は、牽引力低減制御において、比が所定の閾値より小さいときに牽引力を低減する。
【００１２】
この作業車両では、牽引力低減制御において、牽引力に対するリフト力の比が算出され、この比が所定の閾値より小さいときに牽引力が低減される。このため、比が所定の閾値より小さくなったときには、比が所定の閾値以上となるように牽引力が低減される。これにより、車両がストール状態になる前に、作業時における牽引力とリフト力とのバランスを適切に調整することができる。
【００１３】
本発明の第４態様に係る作業車両は、第１態様から第３態様のいずれかに係る作業車両であって、作業機操作部材と作業機操作検出部とをさらに備える。作業機操作部材は、作業機を操作するための部材である。作業機操作検出部は、作業機操作部材の操作量を検出する。制御部は、作業機操作部材の操作量に応じて所定の閾値を変更する。
【００１４】
この作業車両では、作業機操作部材の操作量に応じて所定の閾値が変更されるので、牽引力の制御にオペレータの意志を反映させながら車両がストール状態になることを抑えることができる。
【００１５】
本発明の第５態様に係る作業車両は、第１態様から第４態様のいずれかに係る作業車両であって、作業機の姿勢を検出する作業機姿勢検出部をさらに備える。制御部は、作業機の姿勢に応じて所定の閾値を変更する。
【００１６】
この作業車両では、作業機の姿勢に応じて所定の閾値が変更されるので、牽引力の制御に作業機の実際の状況を反映させながら車両がストール状態になることを抑えることができる。
【００１７】
本発明の第６態様に係る作業車両は、第１態様から第５態様のいずれかに係る作業車両であって、制御部は、走行装置及び作業機の作動状態から車両の作業局面が掘削であるか否かを判定する。そして、制御部は、車両の作業局面が掘削であると判定したときに、牽引力低減制御を実行する。
【００１８】
この作業車両では、車両の作業局面が掘削である場合に、牽引力低減制御が実行される。このため、車両に特に高い負荷がかかる掘削時において、車両がストール状態に陥ることを抑えることができる。
【００１９】
本発明の第７態様に係る作業車両は、第１態様から第５態様のいずれかに係る作業車両であって、オペレータによって操作されるアクセル操作部材と、アクセル操作部材の操作量を検出するアクセル操作検出部と、をさらに備える。アクセル操作部材の操作量が所定の操作量閾値より小さいときには、制御部は牽引力低減制御を実行しない。
【００２０】
この作業車両では、アクセル操作部材の操作量が所定の操作量閾値より小さいときには、牽引力低減制御が実行されない。アクセル操作部材の操作量が小さい場合は、牽引力がリフト力に対して大きくなりすぎる恐れが少ない。従って、車両がストール状態になりにくい状態において、不要に牽引力を低下させてしまうことを抑えることができる。
【００２１】
本発明の第８態様に係る作業車両は、第１態様から第５態様のいずれかに係る作業車両であって、車速を検出する車速検出部をさらに備える。車速が所定の車速閾値より大きいときには、制御部は牽引力低減制御を実行しない。
【００２２】
この作業車両では、車速が所定の車速閾値より大きいときには、牽引力低減制御が実行されない。このため、作業機よりも走行装置により大きな駆動力が必要な走行時に、走行能力を低下させてしまうことを抑えることができる。
【００２３】
本発明の第９態様に係る作業車両は、第１態様から第８態様のいずれかに係る作業車両であって、作業機の高さ位置を検出する高さ位置検出部をさらに備える。作業機の高さ位置が所定の高さ閾値より高いときには、制御部は牽引力低減制御を実行しない。
【００２４】
この作業車両では、作業機の高さ位置が所定の高さ閾値より高いときには、牽引力低減制御は実行されない。このため、作業機がある程度の高さまで持ち上げられて土砂の山から抜け出し易くなっている状態では、牽引力が低減されない。これにより、不必要に牽引力が低減されることを抑えることができる。
【００２５】
本発明の第１０態様に係る作業車両は、第１態様から第９態様のいずれかに係る作業車両であって、制御部は、油圧ポンプがストール状態であるか否かを判定する。制御部は、油圧ポンプがストール状態であるときには、牽引力を低減しないときの目標値より小さい一定の目標値になるように牽引力を低減する。
【００２６】
この作業車両では、油圧ポンプがストール状態であるときには、牽引力を低減しないときの目標値より小さい一定の目標値に牽引力が一律に低減される。これにより、車両がストール状態に陥ったときに車両をストール状態から迅速に脱出させることができる。
【００２７】
本発明の第１１態様に係る作業車両は、第１態様から第９態様のいずれかに係る作業車両であって、制御部は、油圧ポンプがストール状態であるか否かを判定する。制御部は、油圧ポンプがストール状態ではなく且つ作業機操作部材が非操作状態であるときには、牽引力を低減しない。
【００２８】
この作業車両では、油圧ポンプがストール状態ではなく且つ作業機操作部材が非操作状態であるときには、牽引力を低減しない。このため、油圧ポンプがストール状態ではなく且つオペレータが作業機を動作させる意思がないときに、不必要に牽引力を低下させることを抑えることができる。
【００２９】
本発明の第１２態様に係る作業車両は、第４態様に係る作業車両であって、所定の閾値は、作業機を上昇させるための作業機操作部材の操作量が大きいほど牽引力が小さくなるように設定されている。
【００３０】
この作業車両では、作業機操作部材の操作量が大きいほど牽引力が小さくなるように所定の閾値が設定されている。このため、オペレータが作業機操作部材を大きく操作するほど、リフト力がより大きくなるように、牽引力が低減される。従って、牽引力とリフト力との調整にオペレータの意志を反映させることができる。
【００３１】
本発明の第１３態様に係る作業車両は、第５態様に係る作業車両であって、作業機姿勢検出部は、作業機の高さ位置を検出する。所定の閾値は、作業機の高さ位置が高いほど牽引力が大きくなるように設定されている。
【００３２】
この作業車両では、牽引力低減制御において、作業機の高さ位置が高くなるほど、牽引力が大きくなる。例えば掘削作業では、作業機の高さ位置が高くなるにつれて牽引力によるリフト力の低下量が少なくなる。従って、作業機の高さ位置が高くなるほど牽引力が大きくなっても、車両がストール状態となる恐れが少ない。また、車両がストール状態となる恐れが少ない状態で牽引力を大きくすることにより、掘削性能を向上させることができる。
【００３３】
本発明の第１４態様に係る作業車両の制御方法は、駆動源と、駆動源からの駆動力により車両を走行させる走行装置と、駆動源からの駆動力により駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプからの作動油により駆動される作業機と、を備える作業車両の制御方法である。この作業車両の制御方法は、次のステップを備える。車両の牽引力を検出するステップ。作業機を上昇させるリフト力を検出するステップ。リフト力と牽引力との比と、所定の閾値とを比較するステップ。リフト力の増大が必要な場合に牽引力を低減する牽引力低減制御を実行するステップ。
【００３４】
この作業車両の制御方法では、リフト力と牽引力との比と、所定の閾値とが比較され、リフト力の増大が必要な場合に牽引力を低減する牽引力低減制御が実行される。これにより、車両がストール状態になる前に、作業時における牽引力とリフト力とのバランスを適切に調整することができる。このため、熟練していないオペレータが作業車両を操作する場合であっても、車両がストール状態になることを抑えることができる。これにより、燃費を向上させ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。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、燃費を向上させ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。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る作業車両の側面図。
【図２】作業車両の構成を示す模式図。
【図３】エンジントルクカーブの一例を示す図。
【図４】牽引力低減制御での処理を示すフローチャート。
【図５】牽引力低減制御での処理を示すフローチャート。
【図６】牽引力低減制御での処理を示すフローチャート。
【図７】本発明の実施形態に係るブーム操作部材の操作量と実行閾値との関係を示すグラフ。
【図８】本発明の他の実施形態に係るブーム操作部材の操作量と実行閾値との関係を示すグラフ。
【図９】本発明の他の実施形態に係るバケットの高さ位置と実行閾値との関係を示すグラフ。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るＨＳＴ型作業車両の構成の概略を示すブロック図。
【図１１】ＨＳＴ型作業車両でのポンプ容量−走行回路油圧特性の例を示す図。
【図１２】ＨＳＴ型作業車両でのモータ容量−走行回路油圧特性の例を示す図。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るリフト力の算出方法のパラメータを示す図。
【図１４】牽引力とリフト力との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の一実施形態に係る作業車両１を図１および図２に示す。図１は、作業車両１の外観図であり、図２は、作業車両１の構成を示す模式図である。この作業車両１は、ホイールローダであり、作業車両１は、車輪４ａ，４ｂが回転駆動されることにより自走可能であると共に作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
【００３８】
図１に示すように、この作業車両１は、車体フレーム２、作業機３、車輪４ａ，４ｂ、運転室５を備えている。
【００３９】
車体フレーム２は、前車体部２ａと後車体部２ｂとを有している。前車体部２ａと後車体部２ｂとは互いに左右方向に揺動可能に連結されている。前車体部２ａと後車体部２ｂとに渡って一対のステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが設けられている。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂは、ステアリングポンプ１２（図２参照）からの作動油によって駆動される油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮することによって、前車体部２ａが後車体部２ｂに対して揺動する。これにより、車両の進行方向が変更される。なお、図１及び図２では、ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂの一方のみを図示しており他方を省略している。
【００４０】
前車体部２ａには、作業機３および一対の前輪４ａが取り付けられている。作業機３は、作業機ポンプ１３（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム６と、一対のリフトシリンダ１４ａ，１４ｂと、バケット７と、ベルクランク９と、バケットシリンダ１５とを有する。ブーム６は、前車体部２ａに回転可能に支持されている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの一端は前車体部２ａに取り付けられている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの他端は、ブーム６に取り付けられている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂが作業機ポンプ１３からの作動油によって伸縮することによって、ブーム６が上下に揺動する。なお、図１及び図２では、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのうちの一方のみを図示しており、他方は省略している。バケット７は、ブーム６の先端に回転可能に支持されている。バケットシリンダ１５の一端は前車体部２ａに取り付けられている。バケットシリンダ１５の他端はベルクランク９を介してバケット７に取り付けられている。バケットシリンダ１５が、作業機ポンプ１３からの作動油によって伸縮することによって、バケット７が上下に揺動する。
【００４１】
後車体部２ｂには、運転室５及び一対の後輪４ｂが取り付けられている。運転室５は、車体フレーム２の上部に載置されており、オペレータが着座するシートや、後述する操作部８などが内装されている。
【００４２】
また、図２に示すように、作業車両１は、駆動源としてのエンジン２１、走行装置２２、作業機ポンプ１３、ステアリングポンプ１２、操作部８、制御部１０などを備えている。
【００４３】
エンジン２１は、ディーゼルエンジンであり、シリンダ内に噴射する燃料量を調整することによりエンジン２１の出力が制御される。この調整は、エンジン２１の燃料噴射ポンプ２４に付設された電子ガバナ２５が後述する第１制御部１０ａによって制御されることで行われる。ガバナ２５としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられ、エンジン回転数が、後述するアクセル操作量に応じた目標回転数となるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。すなわち、ガバナ２５は目標回転数と実際のエンジン回転数との偏差がなくなるように燃料噴射量を増減する。エンジン回転数は、エンジン回転数センサ９１によって検出される。エンジン回転数センサ９１の検出信号は、第１制御部１０ａに入力される。
【００４４】
走行装置２２は、エンジン２１からの駆動力により車両を走行させる装置である。走行装置２２は、トルクコンバータ装置２３、トランスミッション２６、及び上述した前輪４ａ及び後輪４ｂなどを有する。
【００４５】
トルクコンバータ装置２３は、ロックアップクラッチ２７とトルクコンバータ２８を有している。ロックアップクラッチ２７は、連結状態と非連結状態とに切換切換可能である。ロックアップクラッチ２７が非連結状態である場合には、トルクコンバータ２８が、オイルを媒体としてエンジン２１からの駆動力を伝達する。ロックアップクラッチ２７が連結状態である場合には、トルクコンバータ２８の入力側と出力側とが直結される。ロックアップクラッチ２７は、油圧作動式のクラッチであり、ロックアップクラッチ２７への作動油の供給がクラッチ制御弁３１を介して後述する第２制御部１０ｂによって制御されることにより、連結状態と非連結状態とが切り換えられる。
【００４６】
トランスミッション２６は、前進走行段に対応する前進クラッチＣＦと、後進走行段に対応する後進クラッチＣＲとを有している。各クラッチＣＦ，ＣＲの連結状態・非連結状態が切り換えられることによって、車両の前進と後進とが切り換えられる。クラッチＣＦ，ＣＲが共に非連結状態のときは、車両は中立状態となる。また、トランスミッション２６は、複数の速度段に対応した複数の速度段クラッチＣ１−Ｃ４を有しており、減速比を複数段階に切り換えることができる。例えば、このトランスミッション２６では、４つの速度段クラッチＣ１−Ｃ４が設けられており、速度段を第１速から第４速までの４段階に切る換えることができる。各速度段クラッチＣ１−Ｃ４は、油圧作動式の油圧クラッチである。図示しない油圧ポンプからクラッチ制御弁３１を介してクラッチＣ１−Ｃ４へ作動油が供給される。クラッチ制御弁３１が第２制御部１０ｂによって制御されて、クラッチＣ１−Ｃ４への作動油の供給が制御されることにより、各クラッチＣ１−Ｃ４の連結状態及び非連結状態が切り換えられる。
【００４７】
トランスミッション２６の出力軸には、トランスミッション２６の出力軸の回転数を検出するＴ／Ｍ出力回転数センサ９２が設けられている。Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２からの検出信号は、第２制御部１０ｂに入力される。第２制御部１０ｂは、Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２の検出信号に基づいて車速を算出する。従って、Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２は車速を検出する車速検出部として機能する。なお、トランスミッション２６の出力軸ではなく他の部分の回転速度を検出するセンサが車速センサとして用いられてもよい。トランスミッション２６から出力された駆動力は、シャフト３２などを介して車輪４ａ，４ｂに伝達される。これにより、車両が走行する。トランスミッション２６の入力軸の回転数は、Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３によって検出される。Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３からの検出信号は、第２制御部１０ｂに入力される。
【００４８】
エンジン２１の駆動力の一部は、ＰＴＯ軸３３を介して作業機ポンプ１３及びステアリングポンプ１２に伝達される。作業機ポンプ１３及びステアリングポンプ１２は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される油圧ポンプである。作業機ポンプ１３から吐出された作動油は、作業機制御弁３４を介してリフトシリンダ１４ａ，１４ｂ及びバケットシリンダ１５に供給される。また、ステアリングポンプ１２から吐出された作動油は、ステアリング制御弁３５を介してステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂに供給される。このように、作業機３は、エンジン２１からの駆動力の一部によって駆動される。
【００４９】
作業機ポンプ１３から吐出された作動油の圧力（以下、「作業機ポンプ油圧」と呼ぶ）は、第１油圧センサ９４によって検出される。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂに供給される作動油の圧力（以下「リフトシリンダ油圧」と呼ぶ）は、第２油圧センサ９５によって検出される。具体的には、第２油圧センサ９５は、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸長させるときに作動油が供給されるシリンダヘッド室の油圧を検出する。バケットシリンダ１５に供給される作動油の圧力（以下「バケットシリンダ油圧」と呼ぶ）は、第３油圧センサ９６によって検出される。具体的には、第３油圧センサ９６は、バケットシリンダ１５を伸長させるときに作動油が供給されるシリンダヘッド室の油圧を検出する。ステアリングポンプ１２から吐出された作動油の圧力（以下、「ステアリングポンプ油圧」と呼ぶ）は、第４油圧センサ９７によって検出される。第１〜第４油圧センサ９４−９７からの検出信号は、第２制御部１０ｂに入力される。
【００５０】
操作部８は、オペレータによって操作される。操作部８は、アクセル操作部材８１ａ、アクセル操作検出装置８１ｂ、ステアリング操作部材８２ａ、ステアリング操作検出装置８２ｂ、ブーム操作部材８３ａ、ブーム操作検出装置８３ｂ、バケット操作部材８４ａ、バケット操作検出装置８４ｂ、変速操作部材８５ａ、変速操作検出装置８５ｂ、ＦＲ操作部材８６ａ、及び、ＦＲ操作検出装置８６ｂなどを有する。
【００５１】
アクセル操作部材８１ａは、例えばアクセルペダルであり、エンジン２１の目標回転数を設定するために操作される。アクセル操作検出装置８１ｂ（アクセル操作検出部）は、アクセル操作部材８１ａの操作量（以下、「アクセル操作量」と呼ぶ）を検出する。アクセル操作検出装置８１ｂは、検出信号を第１制御部１０ａへ出力する。
【００５２】
ステアリング操作部材８２ａは、例えばステアリングハンドルであり、車両の進行方向を操作するために操作される。ステアリング操作検出装置８２ｂは、ステアリング操作部材８２ａの位置を検出し、検出信号を第２制御部１０ｂに出力する。第２制御部１０ｂは、ステアリング操作検出装置８２ｂからの検出信号に基づいてステアリング制御弁３５を制御する。これにより、ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、車両の進行方向が変更される。
【００５３】
ブーム操作部材８３ａ及びバケット操作部材８４ａ（作業機操作部材）は、例えば操作レバーであり、作業機３を動作させるために操作される。具体的には、ブーム操作部材８３ａは、ブーム６を動作させるために操作される。バケット操作部材８４ａは、バケット７を動作させるために操作される。ブーム操作検出装置８３ｂ（作業機操作検出部）は、ブーム操作部材８３ａの位置を検出する。バケット操作検出装置８４ｂ（作業機操作検出部）は、バケット操作部材８４ａの位置を検出する。ブーム操作検出装置８３ｂ及びバケット操作検出装置８４ｂは、検出信号を第２制御部１０ｂに出力する。第２制御部１０ｂは、ブーム操作検出装置８３ｂ及びバケット操作検出装置８４ｂからの検出信号に基づいて作業機制御弁３４を制御する。これにより、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂ及びバケットシリンダ１５が伸縮して、ブーム６及びバケット７が動作する。また、作業機３にはブーム角を検出するブーム角検出装置９８が設けられている。ブーム角は、前車体部２ａとブーム６との回転支持中心と、ブーム６とバケット７との回転支持中心とを結ぶ線と、前後の車輪４ａ，４ｂの軸中心を結ぶ線とに挟まれた角度をいう（図１３の符号Ａｂ、Ａｂ´参照）。ブーム角は、バケット７が地上面に位置しているときには、図１３の角度Ａｂ（正の値）となっている。ブーム角は、バケット７が上昇すると小さい値に変化し、０度よりも小さくなると角度Ａｂ´（負の値）となっている。なお、ブーム角は、バケット７が地上面に位置しているときを０度と設定するなど、基準値は任意に設定すればよい。ブーム角検出装置９８は、検出信号を第２制御部１０ｂに出力する。第２制御部１０ｂは、ブーム角検出装置９８が検出したブーム角に基づいて、バケット７の高さ位置を算出する。このため、ブーム角検出装置９８はバケット７の高さを検出する高さ位置検出部として機能する。
【００５４】
変速操作部材８５ａは、例えばシフトレバーである。変速操作部材８５ａは、自動変速モードが選択されているときには、速度段の上限を設定するために操作される。例えば、変速操作部材８５ａが第３速に設定されている場合には、トランスミッション２６は、第２速から第３速までの間で切り換えられ、第４速には切り換えられない。また、手動変速モードが選択されているときには、トランスミッション２６は変速操作部材８５ａによって設定された速度段に切り換えられる。変速操作検出装置８５ｂは、変速操作部材８５ａの位置を検出する。変速操作検出装置８５ｂは、検出信号を第２制御部１０ｂに出力する。第２制御部１０ｂは、変速操作検出装置８５ｂからの検出信号に基づいて、トランスミッション２６の変速を制御する。なお、自動変速モードと手動変速モードとは図示しない変速モード切換部材によってオペレータによって切り換えられる。
【００５５】
ＦＲ操作部材８６ａは、車両の前進と後進とを切り換えるために操作される。ＦＲ操作部材８６ａは、前進、中立、及び後進の各位置に切り換えられることができる。ＦＲ操作検出装置８６ｂは、ＦＲ操作部材８６ａの位置を検出する。ＦＲ操作検出装置８６ｂは、検出信号を第２制御部１０ｂに出力する。第２制御部１０ｂは、ＦＲ操作検出装置８６ｂからの検出信号に基づいてクラッチ制御弁３１を制御する。これにより、前進クラッチＣＦ及び後進クラッチＣＲが制御され、車両の前進と後進と中立状態とが切り換えられる。
【００５６】
制御部１０は、第１制御部１０ａと第２制御部１０ｂとを有する。第１制御部１０ａ、及び第２制御部１０ｂは、例えばプログラムメモリやワークメモリとして使用される記憶装置と、プログラムを実行するＣＰＵと、を有するコンピュータにより、それぞれ実現されることができる。
【００５７】
第１制御部１０ａは、アクセル操作量に応じた目標回転数が得られるように、エンジン指令信号をガバナ２５に送る。図３に、エンジン２１が回転数に応じて出力できるトルク上限値を表すエンジントルクカーブを示す。図３において、実線Ｌ１００は、後述する牽引力低減制御が行われていない高負荷作業局面においてアクセル操作量が１００％であるときのエンジントルクカーブを示している。このエンジントルクカーブは、例えばエンジン２１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８１ａが最大に操作されている状態を意味する。また、破線Ｌ７５は、高負荷作業局面においてアクセル操作量が７５％であるときのエンジントルクカーブを示している。ガバナ２５は、エンジン２１の出力トルク（以下、「エンジントルク」と呼ぶ）がエンジントルクカーブ以下となるようにエンジン２１の出力を制御する。このエンジン２１の出力の制御は、例えば、エンジン２１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。また、第１制御部１０ａは、第２制御部１０ｂから修正指令信号を受信すると、修正指令信号によりエンジン指令信号の指令値を修正してガバナ２５に送る。修正指令信号については後述する。
【００５８】
第２制御部１０ｂは、車両の走行状態に応じて、トランスミッション２６やトルクコンバータ装置２３を制御する。例えば、自動変速モードが選択されているときには、第２制御部１０ｂは、車速に応じて、トランスミッション２６の速度段の切換およびロックアップクラッチ２７の切換を自動的に行う。なお、手動変速モードが選択されているときには、第２制御部１０ｂは、変速操作部材８５ａによって選択された速度段にトランスミッション２６を切り換える。
【００５９】
第２制御部１０ｂには、上述した検出信号に加えて、トルクコンバータ装置２３の入口圧及び出口圧などの検出信号も入力される。また、第２制御部１０ｂは、第１制御部１０ａと有線又は無線によって互いに通信することができる。エンジン回転数、燃料噴射量、アクセル操作量などの検出信号が第１制御部１０ａから第２制御部１０ｂに入力される。第２制御部１０ｂは、各種の検出信号に基づいて、トランスミッション２６の変速や作業機３の動作を制御する。
【００６０】
また、第２制御部１０ｂは、リフト力に対する車両の牽引力の比（以下、「掘削力比」と呼ぶ）を算出する。すなわち、（掘削力比）＝（牽引力）／（リフト力）である。そして、掘削力比が所定の閾値よりも大きいときには、第２制御部１０ｂは、掘削力比がこの所定の閾値より小さくなるように目標牽引力を算出する。そして、第２制御部１０ｂは、牽引力が目標牽引力となるように修正指令信号を第１制御部１０ａに送る。第１制御部１０ａは、修正指令信号に基づいてエンジン指令信号を修正してガバナ２５に送る。これにより、掘削力比が所定の閾値より小さくなるようにエンジン回転数が低減される。以下、この制御（牽引力低減制御）について図４から図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、図４から図６のフローチャートに示す処理は、第１７ステップＳ１７を除いて第２制御部１０ｂが実行する。第１７ステップＳ１７は第１制御部１０ａが実行する。
【００６１】
まず、図４の第１ステップＳ１において、各種の情報が検出される。ここでは、上述した検出信号により各種の情報が第２制御部１０ｂに送られる。
【００６２】
第２ステップＳ２では、牽引力が検出される。ここでは、第２制御部１０ｂが、検出された情報に基づいて、車両の牽引力を算出する。具体的には、第２制御部１０ｂは、トルクコンバータ装置２３の速度比に基づいて牽引力を算出する。トルクコンバータ装置２３の速度比は、トルクコンバータ装置２３の入力軸回転数と出力軸回転数とから算出される。トルクコンバータ装置２３の入力軸回転数は、エンジン回転数センサ９１からの検出信号により検出される。トルクコンバータ装置２３の出力軸回転数は、Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３からの検出信号により検出される。すなわち、エンジン回転数センサ９１とＴ／Ｍ入力回転数センサ９３とは、車両の牽引力を検出する牽引力検出部を構成する。なお、車両の牽引力のさらに具体的な算出方法は、公知の技術であり、例えば、特開平５−２９５７６０号公報や特開昭６０−１３６６６２号公報に開示されているものが利用可能である。
【００６３】
第３ステップＳ３では、リフト力が検出される。リフト力は、ブーム６を用いてバケット７を上昇させるために必要な力である。ここでは、第２制御部１０ｂが、作業機ポンプ油圧に基づいてリフト力を算出する。すなわち、上述した作業機ポンプ油圧を検出する第１油圧センサ９４はリフト力を検出するリフト力検出部を構成する。
【００６４】
第４ステップＳ４では、掘削低減フラグがＯＦＦであるかが判定される。掘削低減フラグは、後述する第５ステップＳ５から第７ステップＳ７に示されている牽引力低減制御の３つの作動条件の全てが満たされているときに、ＯＮに設定される。また、掘削低減フラグは、後述する第１８ステップＳ１８から第２０ステップＳ２０に示されている牽引力低減制御の３つの解除条件のいずれか１つが満たされているときに、ＯＦＦに設定される。掘削低減フラグがＯＦＦである場合には、第５ステップＳ５に進む。掘削低減フラグがＯＮである場合には、図６の第１８ステップＳ１８に進む。
【００６５】
第５ステップＳ５では、作業ステータスが掘削であるか否かが判定される。ここでは、第２制御部１０ｂが、上述した検出信号に基づいて作業ステータスが掘削であるか否かを判定する。具体的には、ブーム角が所定の掘削角度閾値以上であり、且つ、トランスミッション２６の実際の速度段が第１速であり、且つ、リフトシリンダ油圧が所定の掘削油圧閾値以上であるときに、作業ステータスが掘削であると判定される。所定の掘削角度閾値は、掘削時にとり得るブーム角の値が実験等により予め算出されて設定される。所定の掘削油圧閾値は、掘削時にとり得るリフトシリンダ油圧の値が実験等により予め算出されて設定される。作業ステータスが掘削である場合には、第６ステップＳ６に進む。作業ステータスが掘削ではない場合には、第９ステップＳ９に進む。
【００６６】
第６ステップＳ６では、以下の式（１）が満たされるか否かが判定される。
Ｆｔ／Ｆｌ＞Ｒａ・・・（１）
Ｆｔは、第２ステップＳ２で検出された現在の牽引力である。Ｆｌは、第３ステップＳ３で検出された現在のリフト力である。Ｒａは、掘削力比の所定の実行閾値である。すなわち、このステップでは、リフト力Ｆｌに対する牽引力Ｆｔの比（掘削力比）が所定の実行閾値Ｒａよりも大きいか否かが判定される。所定の実行閾値Ｒａは、図７に示すように、ブーム操作部材８３ａの操作量に応じて変化するように設定されている。すなわち、ブーム操作部材８３ａの操作量が大きいほど、実行閾値Ｒａが小さくなるように設定されている。図７において縦軸は実行閾値Ｒａを示している。横軸は、ブーム操作部材８３ａの操作量を示している。ブーム操作部材８３ａの操作量の単位は％である。ブーム操作部材８３ａの操作量が０％であるということは、ブーム操作部材８３ａが操作されていない中立位置にあることを意味する。ブーム操作部材８３ａの操作量が１００％であるということは、ブーム操作部材８３ａが最大に操作されていることを意味する。ここでは、ブーム操作部材８３ａの操作量が０以上Ａ１未満の範囲内であるときには、実効閾値Ｒａはｒ２で一定である。ブーム操作部材８３ａの操作量がＡ１以上Ａ２以下の範囲内であるときには、実効閾値Ｒａは、操作量が大きくなるほど小さくなる。ブーム操作部材８３ａの操作量がＡ２より大きく１００以下の範囲内であるときには、実効閾値Ｒａはｒ１で一定である。なお、ｒ１＜ｒ２である。この実行閾値Ｒａの値は、車両がストール状態となることを防止する観点からリフト力に対して牽引力が大きくなり過ぎないようにするための値が実験等によって予め算出されて設定される。上記式（１）が満たされる場合には、第７ステップＳ７に進む。上記式（１）が満たされない場合には、第９ステップＳ９に進む。
【００６７】
第７ステップＳ７では、持ち上げフラグがＯＦＦであるか否かが判定される。ブーム角が所定の持ち上げ角度閾値以上である場合に、持ち上げフラグはＯＦＦに設定されている。ブーム角が所定の持ち上げ角度閾値より小さい場合には、持ち上げフラグはＯＮに設定されている。持ち上げ角度閾値は、上述した掘削角度閾値よりも小さい値である。持ち上げ角度閾値は、バケット７がある程度の高い位置に持ち上げられているため車両がストール状態になり難くなっている状態においてブーム角としてとり得る値が実験等により予め算出されて設定されている。例えば、持ち上げ角度閾値は、作業車両１が掘削作業の最終工程を終了して次の作業へ移動している、或いは、掘削以外の作業を行っていると判断できるブーム角の値が設定される。持ち上げフラグがＯＦＦである場合には、第８ステップＳ８に進む。持ち上げフラグがＯＮである場合には第９ステップＳ９に進む。
【００６８】
第８ステップＳ８では、掘削低減フラグがＯＮに設定される。すなわち、第５ステップＳ５から第７ステップＳ７に示されている牽引力低減制御の３つの作動条件の全てが満たされているときに、掘削低減フラグがＯＮに設定される。そして、図５の第１０ステップＳ１０に進む。
【００６９】
一方、第５ステップＳ５から第７ステップＳ７に示されている牽引力低減制御の３つの作動条件の少なくとも１つが満たされないときには、第９ステップＳ９に進む。第９ステップＳ９では、目標牽引力（Ｆｔｓ）が最大目標牽引力Ｆｍａｘに設定される。最大目標牽引力Ｆｍａｘは、牽引力低減制御が行われない状態での牽引力である。すなわち、最大目標牽引力Ｆｍａｘが設定されることは、牽引力が低減されないことを意味する。
【００７０】
図５の第１０ステップＳ１０から第１４ステップＳ１４では、掘削低減フラグがＯＮである状態、すなわち、第５ステップＳ５から第７ステップＳ７に示されている牽引力低減制御の３つの作動条件の全てが満たされている状態での目標牽引力の設定が行われる。
【００７１】
まず、第１０ステップＳ１０において、ストールフラグがＯＮであるか否かが判定される。ストールフラグがＯＮであるということは、車両がストール状態であることを意味している。ストールフラグは、ブーム操作検出装置８３ｂによって検出されたブーム操作部材８３ａの位置が所定のブーム操作閾値以上であり、且つ、作業機ポンプ油圧がリフトシリンダ油圧よりも小さいときにＯＮに設定されている。また、ストールフラグは、ブーム操作部材８３ａの位置が所定のブーム操作閾値より小さいとき、又は、作業機ポンプ油圧がリフトシリンダ油圧以上であるときにはＯＦＦに設定されている。ストールフラグがＯＮである場合には、第１４ステップＳ１４に進み、目標牽引力が低目標牽引力Ｆａに設定される。低目標牽引力Ｆａは、上述した最大目標牽引力Ｆｍａｘよりも小さな一定値である。例えば、低目標牽引力Ｆａは、最大目標牽引力Ｆｍａｘの７５％以下の値、より好ましくは６５％以下の値である。これにより、エンジン回転数が、後述する第１２ステップＳ１２の処理が行われるときよりも大きく低減される。ストールフラグがＯＮであるときには、牽引力をより大きく低下させて車両をストール状態から迅速に脱出させる必要があるためである。
【００７２】
第１０ステップＳ１０において、ストールフラグがＯＦＦである場合には、第１１ステップＳ１１に進む。第１１ステップＳ１１では、作業機ポンプ中立フラグがＯＮであるか否かが判定される。作業機ポンプ中立フラグは、ブーム操作部材８３ａ及びバケット操作部材８４ａが操作されていない場合にＯＮに設定されている。すなわち、作業機ポンプ中立フラグは、ブーム操作部材８３ａ及びバケット操作部材８４ａが中立位置に位置している場合にＯＮに設定されている。作業機ポンプ中立フラグがＯＮである場合には、第１３ステップＳ１３において、目標牽引力が最大目標牽引力Ｆｍａｘに設定される。ストールフラグがＯＦＦであるということは、車両はストール状態ではないことを意味する。また、作業機ポンプ中立フラグがＯＮであるということは、オペレータにはバケット７を直ちに動作させようという意志がないことを意味する。従って、牽引力を低減させる必要性が低いと考えられるので、この第１３ステップＳ１３では、目標牽引力が最大目標牽引力Ｆｍａｘに設定されて、牽引力の低減が行われない。
【００７３】
第１１ステップＳ１１において、作業機ポンプ中立フラグがＯＦＦである場合には、第１２ステップＳ１２において、目標牽引力が以下の式（２）のように設定される。
Ｆｔｓ＝Ｆｌ×Ｒｂ・・・（２）
Ｆｔｓは目標牽引力である。Ｆｌは、第３ステップＳ３で検出された現在のリフト力である。Ｒｂは低掘削力比であり、上述した掘削力比の所定の実行閾値Ｒａ以下の値が設定されている。例えば、低掘削力比Ｒｂは、所定の実行閾値Ｒａの８０％以上且つ１００％以下であり、より好ましくは所定の実行閾値Ｒａの９０％以上且つ１００％以下である。従って、この第１２ステップＳ１２の処理が行われる場合の目標牽引力は、第１４ステップＳ１４の処理が行われる場合の目標牽引力よりも大きいが、第１３ステップＳ１３の処理が行われる場合の目標牽引力以下である。オペレータが作業機３を移動させる意志があるが車両がストール状態ではないので、車両がストール状態である場合ほど牽引力を低下させる必要がないからである。また、車両がストール状態にならないように掘削力比が所定の実行閾値Ｒａ以下になればよいからである。
【００７４】
以上のように目標牽引力が設定されると、第１５ステップＳ１５において、修正エンジン回転数が算出される。ここでは、第２制御部１０ｂは、牽引力が目標牽引力となるように目標エンジン回転数を修正するための修正エンジン回転数を算出する。
【００７５】
次に、第１６ステップＳ１６では、修正指令信号が出力される。ここでは、第２制御部１０ｂが、修正エンジン回転数に対応する修正指令信号を第１制御部１０ａに送信する。
【００７６】
そして、第１７ステップＳ１７において、エンジン指令信号が修正される。ここでは、第１制御部１０ａが、修正指令信号に基づいてエンジン指令信号を修正する。第１制御部１０ａは、修正したエンジン指令信号をガバナ２５に送る。これにより、牽引力が目標牽引力になるようにエンジン回転数が制御される。従って、掘削力比が所定の実行閾値Ｒａより大きくなったときには、掘削力比が所定の実行閾値Ｒａ以下となるようにエンジン回転数が低減される。
【００７７】
上述した第４ステップＳ４において、掘削低減フラグがＯＮである場合には、図６の第１８ステップＳ１８に進む。図６に示す第１８ステップＳ１８から第２０ステップＳ２０では、牽引力低減制御の解除条件が満たされているか否かが判定される。
【００７８】
第１８ステップＳ１８では、作業ステータスが掘削ではないか否かが判定される。ここでは、上述した第５ステップＳ５の掘削の条件が満たされなくなった場合に、作業ステータスが掘削ではないと判定される。作業ステータスが掘削ではない場合には、第２１ステップＳ２１に進む。
【００７９】
第２１ステップＳ２１では、掘削低減フラグがＯＦＦに変更される。そして、第２２ステップＳ２２において、目標牽引力が最大目標牽引力Ｆｍａｘに設定される。その後、上述した第１５ステップＳ１５に進む。
【００８０】
一方、第１８ステップＳ１８において、作業ステータスが掘削である場合には、第１９ステップＳ１９に進む。第１９ステップＳ１９では、持ち上げフラグがＯＮであるか否かが判定される。ここでは、上述した第７ステップＳ７の持ち上げフラグの条件に基づいて判定が行われる。持ち上げフラグがＯＮである場合には、第２１ステップＳ２１に進み、上記と同様の処理が行われる。
【００８１】
第１９ステップＳ１９において、持ち上げフラグがＯＦＦである場合には、第２０ステップＳ２０に進む。第２０ステップＳ２０では、以下の式（３）が満たされるか否かが判定される。
Ｆｔ／Ｆｌ＜Ｒｃ・・・（３）
Ｆｔは、第２ステップＳ２で検出された現在の牽引力である。Ｆｌは、第３ステップＳ３で検出された現在のリフト力である。Ｒｃは掘削力比の所定の解除閾値であり、上述した実行閾値Ｒａ以下の値である。式（３）が満たされる場合には、第２１ステップＳ２１に進み、上記と同様の処理が行われる。
【００８２】
第２０ステップＳ２０において式（３）が満たされない場合には、図５の第１０ステップＳ１０に進む。すなわち、第１８ステップＳ１８から第２０ステップＳ２０に示される牽引力低減制御の解除条件のいずれも満たされないときには、掘削低減フラグがＯＮに維持されて、第１０ステップＳ１０に進む。逆に、牽引力低減制御の解除条件の少なくとも１つが満たされた場合には、掘削低減フラグがＯＦＦに変更されて、第１５ステップＳ１５に進む。
【００８３】
以上の処理は、エンジン２１が駆動されている間は常に繰り返される。このため、上記のいずれかの条件の変化に応じて、目標牽引力が変更される。
【００８４】
本発明の実施形態に係る作業車両１では、上記のように掘削力比が算出され、所定の実行閾値Ｒａと比較される。そして、掘削力比が所定の実行閾値Ｒａより大きいときには、エンジン回転数を低減する牽引力低減制御が実行される。このため、掘削力比が所定の実行閾値Ｒａより大きくなったときには、掘削力比が所定の実行閾値Ｒａ以下となるようにエンジン回転数が低減される。すなわち、掘削力比が所定の実行閾値Ｒａ以下となるように牽引力が低減される。これにより、車両がストール状態になる前に、掘削時における牽引力とリフト力とのバランスを適切に調整することができる。このため、熟練していないオペレータが作業車両を操作する場合であっても、車両がストール状態になることを抑えることができる。また、ブーム操作部材８３ａの操作量が大きいほど、実行閾値Ｒａが小さくなるので、オペレータがブーム操作部材８３ａを大きく操作するほど、目標牽引力がより小さな値に設定される。すなわち、オペレータがブーム操作部材８３ａを大きく操作するほど、牽引力の低減量が大きくなる。これにより、牽引力が低下することにより、リフト力を増大させることができる。また、牽引力の制御にオペレータの意志が反映される。これにより、燃費を向上させ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。
【００８５】
上記の牽引力低減制御は、車両の作業局面が掘削である場合に実行される。このため、車両に特に高い負荷がかかる掘削時において、車両がストール状態に陥ることを抑えることができる。また、作業車両１がストール状態に陥ることが抑えられることにより、掘削作業の時間を短縮することができる。掘削作業は燃料消費量の多い作業であるため、掘削作業の時間を短縮することにより、燃費の向上、及び、ＣＯ２排出量の低減を実現することができる。
【００８６】
上記の牽引力低減制御は、ブーム角が所定の持ち上げ角度閾値より大きいときには実行されない。すなわち、バケット７の高さ位置が、持ち上げ角度閾値に対応する所定の高さ閾値より高いときには、牽引力低減制御が実行されない。このため、バケット７が持ち上げられて土砂の山から抜け出し易くなった状態では、エンジン回転数が低減されない。これにより、不必要にエンジン回転数が低減されることを抑えることができる。
【００８７】
上述した第１０ステップＳ１０及び第１４ステップＳ１４のように、ストールフラグがＯＮであるときには、目標牽引力が低目標牽引力Ｆａに設定される。すなわち、作業機ポンプ１３がストール状態であるときには、牽引力低減制御において目標牽引力が最大目標牽引力より小さい一定値に一律に低減される。これにより、車両をストール状態から迅速に脱出させることができる。
【００８８】
上述した第１０ステップＳ１０、第１１ステップＳ１１、及び第１３ステップＳ１３のように、ストールフラグがＯＦＦであり、且つ、作業機ポンプ中立フラグがＯＮであるときには、目標牽引力が最大目標牽引力Ｆｍａｘに設定される。すなわち、作業機ポンプ１３がストール状態ではなく且つブーム操作部材８３ａ及びバケット操作部材８４ａが共に非操作状態であるときには、牽引力低減制御において目標牽引力が最大目標牽引力に設定される。このため、不必要にエンジン回転数を低下させることを抑えることができる。
【００８９】
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。
【００９０】
ブーム操作部材８３ａの操作量に対する実行閾値Ｒａの変化は、図７のように直線的でなくてもよい。例えば、図８（ａ）及び図８（ｂ）のように、ブーム操作部材８３ａの操作量に対する実行閾値Ｒａの変化が曲線的であってもよい。
【００９１】
実行閾値Ｒａは、オペレータが任意に設定できるようにされてもよい。例えば、操作部８に閾値設定部材が設けられ、第２制御部１０ｂが閾値設定部材の位置に応じて実行閾値Ｒａの値を設定してもよい。閾値設定部材は、タッチパネル式のモニタ、又は、ダイアルなどであってもよい。また、閾値設定部材は、ブーム操作部材８３ａに設けられたスイッチであってもよい。
【００９２】
アクセル操作量が所定の操作量閾値より小さいときには、第２制御部１０ｂが牽引力低減制御を実行しない処理が実行されてもよい。所定の操作量閾値としては、アクセル操作量がその操作量閾値に維持されても、車両がストール状態にならないと予想される程度に小さな値が設定される。これにより、不必要にエンジン回転数を低下させてしまうことを抑えることができる。
【００９３】
また、上述したフローチャートに、車速が所定の車速閾値より大きいときには、第２制御部１０ｂが牽引力低減制御を実行しない処理が追加されてもよい。所定の車速閾値としては、車両が走行していると見なすことができる程度の値が設定される。車両が走行しているときには、作業機３よりも走行装置２２の方により大きな駆動力が必要であることが通常である。従って、走行能力を低下させてしまうことを抑えることができる。
【００９４】
掘削の判定条件は、上述したものに限られず、他の条件が用いられてもよい。例えば、トランスミッション２６の速度段が第１速の場合に限らず、第２速の速度段である場合に作業局面が掘削と判定されてもよい。また、上記の実施形態では、作業車両にとって掘削が代表的な高負荷作業であるために牽引力低減制御が実行される作業局面が掘削である例を示したが、掘削以外の高負荷作業が行われているときに牽引力低減制御が実行されてもよい。
【００９５】
上記の実施形態では、実行閾値Ｒａがブーム操作部材８３ａの操作量に応じて変更されているが、作業機３の姿勢に応じて変更されてもよい。例えば、実行閾値Ｒａが、バケット７の高さ位置が高いほど牽引力が大きくなるように設定されてもよい。具体的には、図９に示すように、実行閾値Ｒａがバケット７の高さ位置が高いほど大きくなるように変更されてもよい。図９において縦軸は実行閾値Ｒａを示している。横軸は、バケット７の高さを示している。この場合、バケット７の高さ位置が高くなるほど牽引力が大きくなるように、牽引力低減制御における牽引力の低減量が抑えられる。ホイールローダでは作業機３の構造に起因して、バケット７の高さ位置が高くなるにつれて牽引力によるリフト力の低下量が少なくなる。このため、バケット７の高さ位置が高くなるほど牽引力が大きくなっても、作業車両１がストール状態となる恐れが少ない。そして、牽引力が大きくなることにより、掘削性能を向上させることができる。また、作業車両１は、次のダンプ作業に備えて、散乱した雪や砕石などを寄せ集めて小山状に積み上げる作業を行うことがある。このとき、作業車両１は、小山の斜面を登りながら、バケット７を徐々に上昇させて砕石等を押し上げる。このため、バケット７の高さ位置が高くなるほど大きな牽引力が必要となる。そこで、バケット７の高さ位置が高くなるほど牽引力が大きくなるように実行閾値Ｒａが上記のように設定されることにより、作業性を向上させることができる。また、バケット７の高さ位置が高くなるほど牽引力が徐々に大きくなることにより、作業機３の操作状況に適した牽引力を得ることができる。なお、バケット７の高さは、上述したブーム角から得ることができる。従って、上述したブーム角検出装置９８は、バケット７の高さ位置を検出する作業機姿勢検出部として機能する。また、実行閾値Ｒａは、バケット７の高さ位置に加えて、バケット７の角度に応じて変更されてもよい。この場合、水平方向に対するバケット７の刃先の方向がバケット７の角度として検出される。或いは、バケット７の角度が、バケット７の底面が水平となる角度ではないときに、バケット７の高さ位置に応じて実行閾値Ｒａが変更されてもよい。
【００９６】
上記の実施形態に係る作業車両では、第１制御部１０ａと第２制御部１０ｂとが別に設けられているが、一体に設けられてもよい。例えば、１つのコンピュータによって第１制御部１０ａと第２制御部１０ｂとの機能が実現されてもよい。逆に、第１制御部１０ａ又は第２制御部１０ｂの機能が複数のコンピュータによって分担されてもよい。
【００９７】
また、本発明が適用される作業車両は上記のものに限られない。例えば、バックホーローダ、スキッドステアローダ、テレスコピックハンドラ、履帯式ローダなどのホイールローダ以外の作業車両にも本発明を適用することができる。また、本発明は、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）を備える作業車両（以下、「HST型作業車両」と呼ぶ）に適用されてもよい。図１０に示すように、HST型作業車両では、エンジン２１からの駆動力により走行用油圧ポンプ４１を駆動し、走行用油圧ポンプ４１から吐出された作動油が走行回路４２を介して油圧モータ４３に供給される。これにより油圧モータ４３が駆動され、油圧モータ４３の回転力により車輪４ａ，４ｂが駆動される。油圧モータ４３に供給される作動油の圧力（「走行回路油圧」とよぶ）は、走行回路油圧センサ４４によって検出される。また、第２制御部１０ｂからの制御信号により走行用油圧ポンプ４１の傾転角を調整するポンプ容量制御部４５が備えられている。第２制御部１０ｂは、ポンプ容量制御部４５を制御することにより、走行用油圧ポンプ４１の容量を電気的に制御することができる。また、第２制御部１０ｂからの制御信号により油圧モータ４３の傾転角を調整するモータ容量制御部４６が備えられている。第２制御部１０ｂは、モータ容量制御部４６を制御することにより、油圧モータ４３の容量を電気的に制御することができる。なお、図１０では、図２と共通の構成には同じ符号が付されている。
【００９８】
第２制御部１０ｂは、エンジン回転数センサ９１および走行回路油圧センサ４４からの出力信号を処理して、ポンプ容量の指令信号をポンプ容量制御部４５に出力する。ここでは、第２制御部１０ｂは、第２制御部１０ｂに記憶されているポンプ容量−走行回路油圧特性データを参照して、エンジン回転数の値と走行回路油圧の値とからポンプ容量を設定し、この設定したポンプ容量に対応するポンプ容量指令値をポンプ容量制御部４５に出力する。図１１に、ポンプ容量−走行回路油圧特性データの一例を示す。図中の実線Ｌ１１および破線Ｌ１２〜Ｌ１５は、エンジン回転数に応じて変更されるポンプ容量−走行回路油圧特性を示すラインである。ポンプ容量制御部４５は、入力されたポンプ容量指令値に基づいて走行用油圧ポンプ４１の傾転角を変更する。これにより、ポンプ容量がエンジン回転数に対応したものに制御される。
【００９９】
また、第２制御部１０ｂは、エンジン回転数センサ９１および走行回路油圧センサ４４からの出力信号を処理して、モータ容量の指令信号をモータ容量制御部４６に出力する。ここでは、第２制御部１０ｂは、第２制御部１０ｂに記憶されているモータ容量−走行回路油圧特性データを参照して、エンジン回転数の値と走行回路油圧の値とからモータ容量を設定し、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４６に出力する。図１２に、モータ容量−走行回路油圧特性データの一例を示す。図中の実線Ｌ２１は、エンジン回転数がある値の状態における、走行回路油圧に対する傾転角を定めたラインである。走行回路油圧がある一定の値以下の場合までは傾転角は最小（Ｍｉｎ）であり、その後、走行回路油圧の上昇に伴って傾転角も次第に大きくなり（実線の傾斜部分Ｌ２２）、傾転角が最大（Ｍａｘ）となった後は、油圧が上昇しても傾転角は最大傾転角Ｍａｘを維持する。上記実線の傾斜部分Ｌ２２は、エンジン回転数によって上下するように設定されている。すなわち、エンジン回転数が低ければ、走行回路油圧がより低い状態から傾転角が大きくなり、走行回路油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１２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数が高ければ、走行回路油圧がより高くなるまで最小傾転角Ｍｉｎを維持し、走行回路油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１２における上側の破線の傾斜部分Ｌ２４参照）。
【０１００】
また、このHST型作業車両は、上記の実施形態に係る作業車両１と同様の変速操作部材８５ａを備えている。第２制御部１０ｂは、変速操作部材８５ａによって選択される各速度段に対応する最高車速を記憶している。第２制御部１０ｂは、車速が、選択された速度段での最高車速を超えないように、モータ容量制御部４６を制御する。これにより、上記の実施形態に係る作業車両と同様の変速制御が行われる。このHST型作業車両では、上記の実施形態に係る作業車両１と同様のエンジン２１の制御が第１制御部１０ｂによって行われる。また、このHST型作業車両では、制御部１０は、上記と同様の牽引力低減制御を行う。ただし、牽引力を低減させるための手段は、上記の実施形態のようにエンジン回転数を低減することに限られない。例えば、モータ容量を増大させること、走行回路圧が小さくなるようにポンプ容量を制御すること、などの手段によって牽引力が低減されてもよい。
【０１０１】
また、本発明は、ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）を備える作業車両に適用されてもよい。この場合も、HST型作業車両と同様に、エンジン回転数の低減、モータ容量の制御、ポンプ容量の制御、或いは、変速比の制御などの手段によって牽引力を低減することができる。
【０１０２】
上記の実施形態では、駆動源としてエンジンが用いられているが、他の装置が用いられてもよい。例えば、電気モータが用いられる場合には、電気モータの駆動トルクを制御することにより、牽引力が低減されてもよい。具体的には、電気モータに供給される電力、電流、或いは、電圧が制御されることにより、牽引力が低減されてもよい。
【０１０３】
上記の実施形態では、作業機ポンプ油圧に基づいてリフト力が算出されている。しかし、リフト力は他の方法により算出されてもよい。例えば、図１３に示すように、リフト力は、ブーム６と前車体部２ａとの回転支持中心Ｐ１周りのリフト力の反力ＦｌｒによるモーメントＭｌｒと、牽引力の反力ＦｔｒによるモーメントＭｔｒと、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの伸張力ＦｌｃによるモーメントＭｌｃとの釣り合いから求められてもよい。具体的には、リフト力の大きさは、以下の式（４）より求められるリフト力の反力の大きさと一致する。
Ｆｌｒ＝Ｍｌｒ／（Ｌｂ×ｓｉｎ（Ａｂ＋９０°）＝（Ｍｌｃ−Ｍｔｒ）／（Ｌｂ×ｓｉｎ（Ａｂ＋９０°）・・・・（４）
なお、Ｌｂはブーム６の長さである。Ａｂは上述したブーム角である。ここでは簡易的に、リフト力の反力Ｆｌｒと牽引力の反力Ｆｔｒとが、ブーム６とバケット７との回転支持中心Ｐ２に作用するものと見なしてリフト力を算出している。しかし、リフト力の反力Ｆｌｒと牽引力の反力Ｆｔｒとがバケット７の刃先位置Ｐ３に作用するものと見なし、バケット７の回転角度を考慮することにより、リフト力をより正確に算出することもできる。
【０１０４】
上記の実施形態では、リフト力に対する牽引力の比（＝牽引力／リフト力）を掘削力比として用いているが、牽引力に対するリフト力の比（＝リフト力／牽引力）が用いられてもよい。この場合、掘削力比が実行閾値より大きくなるように目標牽引力が算出される。すなわち、掘削力比が実行閾値より小さいときに、牽引力が低減される。ただし、この場合、ブーム操作部材８３ａの操作量に対する実行閾値Ｒａの変化は、上記の実施形態で示した変化とは逆になる。すなわち、実行閾値Ｒａは、ブーム操作部材８３ａの操作量が大きいほど大きくなる。また、上述したように実行閾値Ｒａがバケット７の高さ位置に応じて変更される場合には、バケット７の高さ位置が高いほど、実行閾値Ｒａが小さくなるように変更される。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、燃費を向上させ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効果を有する。このため、本発明は、作業車両及び作業車両の制御方法として有用である。
【符号の説明】
【０１０６】
１      作業車両
３      作業機
１０    制御部
１３    作業機ポンプ（油圧ポンプ）
２１    エンジン
２２    走行装置
８１ａ  アクセル操作部材
８１ｂ  アクセル操作検出装置（アクセル操作検出部）
８３ａ  ブーム操作部材（作業機操作部材）
８３ｂ  ブーム操作検出装置（作業機操作検出部）
８４ａ  バケット操作部材（作業機操作部材）
８４ｂ  バケット操作検出装置（作業機操作検出部）
９１    エンジン回転数センサ（牽引力検出部）
９２    Ｔ／Ｍ出力回転数センサ（車速検出部）
９３    Ｔ／Ｍ入力回転数センサ（牽引力検出部）
９４    第１油圧センサ（リフト力検出部）
９８    ブーム角検出装置（高さ位置検出部、作業機姿勢検出部）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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