(57)【要約】【課題】走行駆動力１２０に基づく作業対象物からの大きな反力１２２が、作業機１０６に加わるのを防止する。【解決手段】ホイールローダ１００は、作業機１０６とコントローラ１６０を備える。コントローラは、作業機が所定の姿勢に該当するか否か判別する。さらに、コントローラは、走行駆動力に基づく反力が所定の油圧機器に所定値Ｔｈ１以上の負荷ｆｃを与える所定の大きさの走行駆動力であるか否かを判別する。コントローラは、所定の油圧機器に加わる負荷を軽減すべく、その負荷に対抗するための作動油を所定の油圧機器に供給する。【選択図】図１
2011179180.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行駆動力を出力する走行駆動装置（１３８）と、
作業対象物に作業を行うための作業機（１０６）と、
前記走行駆動装置を制御するコントローラ（１６０）と、
前記コントローラからの指令に応じて前記作業機に作動油を供給する油圧制御回路（１３４）と、
を備えた建設車両において、
前記コントローラが、
前記作業機の姿勢が、前記作業機の可動範囲中の所定の姿勢に該当するか否か判別する姿勢判別を行い、
前記走行駆動装置から出力される走行駆動力が、その走行駆動力に基づく反力が前記作業機を構成する所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える所定の大きさに該当するか否かを判別する駆動力判別を行ない、
前記姿勢判別及び前記駆動力判別のすべての結果が肯定的である状態下で、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための作動油を前記所定値以上の負荷の値に応じて供給させる、
建設車両。
【請求項２】
請求項１記載の建設車両において、前記コントローラは、さらに、
前記走行駆動装置の走行動作が、前記作業機に所定値以上の負荷を与える所定の作業を行う場合における所定の走行動作に該当するか否かを判別する走行判別を行ない、
前記姿勢判別、前記走行判別及び前記駆動力判別のすべての結果が肯定的である状態下で、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための前記作動油を供給させる、
建設車両。
【請求項３】
請求項２記載の建設車両において、前記コントローラは、
前記姿勢判別では、前記作業機の姿勢が、前記作業機の可動範囲中の第１の所定の姿勢または第２の所定の姿勢のいずれに該当するかを判別し、
（１）前記第１の所定の姿勢に該当すると判別した場合には、前記走行判別と前記駆動力判別を行って、前記走行判別及び前記駆動力判別のすべての結果が肯定的である状態下で、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための前記作動油を供給させ、
（２）前記第２の所定の姿勢に該当すると判別した場合には、前記駆動力判別を行って、前記駆動力判別の結果が肯定的である状態下で、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための前記作動油を供給させる、
建設車両。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項記載の建設車両において、
前記所定値は、前記所定の油圧機器が耐えうる最大負荷値以下になるように設定されており、
前記コントローラは、前記走行駆動力が前記所定の大きさに到達した場合、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に供給される、前記所定値以上の負荷に対抗するための前記作動油の量を連続的または段階的に上昇させる、
建設車両。
【請求項５】
請求項１記載の建設車両において、前記コントローラは、
前記建設車両の傾斜角度が、前記作業機で前記作業が行われる可能性のない所定の角度に該当するか否かを判別する傾斜判別をさらに行い、
前記姿勢判別及び前記駆動力判別のすべての結果が肯定的であり、かつ、前記傾斜判別の結果が否定的である状態下で、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための前記作動油を供給させる、
建設車両。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか一項記載の建設車両において、
前記建設車両は、ホイールローダであり、
前記作業機は、ブームと、バケットと、バケットシリンダとを有し、
前記所定の油圧機器は、前記バケットシリンダであり、
前記走行駆動装置は、トランスミッションを有し、
前記所定の姿勢は、前記バケットがチルトエンド位置にあり、かつ、前記バケットの高さ位置が所定の高さより高いこと、または、前記バケットがダンプエンド位置にあり、かつ、前記バケットが地面に接触していること、の少なくともいずれか一方または両方である、
建設車両。
【請求項７】
請求項２に記載の建設車両において、
前記所定の走行動作は、前記トランスミッションの速度段が所定の低速前進速度段であり、かつ、前記走行駆動装置による前記ホイールローダの前進速度が所定の低速度以下である、建設車両。
【請求項８】
作業機に作動油を供給する油圧制御回路（１３４）を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
作業対象物に作業を行うための前記作業機の現在の姿勢が、前記作業機の可動範囲中の所定の姿勢に該当するか否かの姿勢判別を行う姿勢判別手段（１６５）と、
走行駆動力を出力する走行駆動装置の現在の走行動作が、前記作業機に所定値以上の負荷を与える所定の作業を行う場合に行われる所定の走行動作に該当するか否かの走行判別を行う走行判別手段（１６６）と、
前記走行駆動装置から出力される現在の走行駆動力の大きさが、それより大きい走行駆動力に基づく反力が作業対象物から作業機に加わったならば前記所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える所定の大きさに該当するか否かの駆動力判別を行う駆動力判別手段（１６７）と、
前記姿勢判別、前記走行判別及び前記駆動力判別のすべての結果が肯定的である場合に、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための作動油を前記負荷の値に応じて供給させる作動油量制御手段（１６４）と、
を備える制御装置。
【請求項９】
前記作業機は、ブームと、バケットと、バケットシリンダとを有し、
前記所定の油圧機器は、前記バケットシリンダであり、
前記姿勢判別手段は、前記ブームの角度と、前記バケットと前記ブームとのなす角度とに基づいて前記姿勢判別を行う、
請求項８記載の制御装置。
【請求項１０】
作業機に作動油を供給する油圧制御回路（１３４）を制御する制御方法であって、
作業対象物に作業を行うための前記作業機の現在の姿勢が、前記作業機の可動範囲中の所定の姿勢に該当するか否かの姿勢判別を行い、
走行駆動力を出力する走行駆動装置の現在の走行動作が、前記所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える所定の作業を行う場合に行われる所定の走行動作に該当するか否かの走行判別を行い、
前記走行駆動装置から出力される現在の走行駆動力の大きさが、それより大きい走行駆動力に基づく反力が作業対象物から作業機に加わったならば作業機に所定値以上の負荷を与える所定の大きさに該当するか否かの駆動力判別を行い、
前記姿勢判別、前記走行判別及び前記駆動力判別のすべての結果が肯定的である場合に、前記油圧制御回路から前記所定の油圧機器に、前記所定値以上の負荷に対抗するための作動油を前記負荷の値に応じて供給させる
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機を備えた建設車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設車両の一例としてのホイールローダを説明する。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホイールローダ１００は、走行駆動輪１０４を有する本体１０２と、その本体１０２に取り付けられた作業機１０６とを備える。作業機１０６は、ブーム１０８、バケット１１０、ブームシリンダ（図２では省略）及びバケットシリンダ１１２等を有する。
【０００３】
ホイールローダ１００は、堀削作業を行う。堀削作業とは、発破後の砕石や土砂の山に、前方に向けたバケット１１０を車体を前進させながら押し込んで、バケット１１０内に砕石や土砂をすくい込む作業である。また、岩壁や建物外壁のような垂直壁を掘削する場合、通常、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、走行駆動輪１０４からの強大な前方走行駆動力で、バケット１１０を壁に押し当てて壁を崩していく。
【０００４】
このような堀削作業時に、走行駆動輪のスリップの兆候を検出して、モジュレーションクラッチの係合度を調整する技術、或いは、エンジンの燃料噴射量を調整することでスリップを防止する技術が知られている（特許文献１，２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４６９２８号公報
【特許文献２】特開２００５−１４６８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図２（ａ）〜（ｃ）に示されたようにホイールローダ１００が垂直壁を掘削する場合、走行駆動輪１０４からの強大な走行駆動力１２０に対応した強大な反力１２２が、垂直壁からバケット１１０に、バケット１１０をさらにチルトさせる方向へ加わる。バケット１１０をさらにチルトさせる方向とは、バケット１１０をさらに上方に回動させる方向、または、バケットシリンダ１１２を引き伸ばそうとする方向である。そのときの作業機１０６の姿勢によっては、その反力１２２によってバケットシリンダ１１０に過大な引っ張り力がかかってしまうことがある。
【０００７】
すなわち、垂直壁の掘削時、多くの場合、バケット１１０はそのチルトエンド位置（これ以上はバケット１１０がチルトし得ない位置、換言すると、これ以上はバケットシリンダ１１２が伸長し得ない状態）に保持される。図２（ａ）に示すように、ブーム１０８が低く下がっていて、バケット１１０がある程度の高さより低い位置にある場合には、バケット１１０は、そのチルトエンド位置にて、ブーム１０８の一部分であるバケットストッパ１０８Aに接触している。このように低い姿勢の作業機１０６で垂直壁を掘削する場合には、バケット１１０に加わる強大な反力１２２を、ブーム１０８のバケットストッパ１０８Aと、バケットシリンダ１１２とが分担して受けることになる。そのため、バケットシリンダ１１２に加わる引っ張り力は過大にはならない。
【０００８】
これに対し、図２（ｂ）又は（ｃ）に示されるように、ブーム１０８がある程度以上に高く上がっていて、バケット１１０がある程度の高さより高い位置にある場合には、作業機１０６の構造上、バケット１１０がそのチルトエンド位置にあるとき、バケットシリンダ１１２は最大限に伸長しているが、バケットストッパ１０８Aはバケット１１０から離れている。このような姿勢の作業機１０６で垂直壁を掘削すると、垂直壁からバケット１１０に加わる強大な反力１２２をバケットシリンダ１１２が一手に受けることになる。ストロークエンド位置でない場合、つまりバケットシリンダが伸縮どちらも可能な場合には、バケットシリンダが外力で動かされ、シリンダを含めた油圧回路内の油圧が上昇しても、リリーフすることで力が逃げる。しかしストロークエンド位置の場合には、機械的限界のために圧縮されることがないため、外力が直にバケットシリンダに影響する。そのため、バケットシリンダ１１２に過大な引っ張り力がかかってしまうことがある。
【０００９】
さらに、図９（ａ）に示すように、ホイールローダ１００は、オペレータが、バケット１１０を地面に接触させた状態でホイールローダ１００を前進させることにより、地面を整地したり、地面を浅く掘り起こしたりする等の作業を行うこともできる。図９（ａ）のように、バケット１１０がダンプエンド位置ではない場合、つまり、バケット１１０の刃先１１０Ａが地面となす角度θが小さい場合には、バケット１１０に過大な反力は作用しにくい。仮に、その状態で、バケット１１０に強い反力が加わった場合でも、バケットシリンダ１１２はストロークエンド位置ではないため、バケットシリンダ１１２内の油圧で衝撃を受け止めることができる。
【００１０】
これに対し、図９（ｂ）のように、オペレータが、ダンプエンド位置のバケット１１０を接地させたままで、ホイールローダ１００を前進させると、強大な反力１２５がバケットシリンダ１１２に加わる。この場合、バケットシリンダ１１２はストロークエンド位置であり、作動油の圧縮による緩衝作用を期待することはできない。従って、バケットシリンダ１１２の定格値以上の力がバケットシリンダ１１２に加わる可能性がある。
【００１１】
上記と類似の問題は、ホイールローダの垂直壁の掘削作業時または整地作業時だけでなく、他の種類の建設車両に関しても発生する可能性がある。すなわち、ある建設車両において、作業機が、その姿勢可変範囲中の特定の姿勢をとっている時に、その建設車両の強大な走行駆動力に基づく作業対象物からの過大な反力がその作業機に加わる場合、上記と類似の問題が発生する。
【００１２】
従って、本発明の目的は、建設車両において、その走行駆動力に基づく作業対象物からの大きな反力が、作業機に加わって作業機に所定値以上の負荷がかかることを防止することにある。本発明の他の目的は、作業機に所定値以上の負荷がかかる場合でも、作業機を保護することができるようにした建設車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一つの観点に従う建設車両は、走行駆動力を出力する走行駆動装置と、作業対象物に作業を行うための作業機と、走行駆動装置を制御するコントローラと、コントローラからの指令に応じて作業機に作動油を供給する油圧制御回路と、を備えた建設車両において、コントローラが、作業機の姿勢が、前記作業機の可動範囲中の所定の姿勢に該当するか否か判別する姿勢判別を行い、走行駆動装置から出力される走行駆動力が、その走行駆動力に基づく反力が作業機を構成する所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える所定の大きさに該当するか否かを判別する駆動力判別を行ない、姿勢判別及び駆動力判別のすべての結果が肯定的である状態下で、油圧制御回路から所定の油圧機器に、負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給させる。
【００１４】
上記構成によれば、コントローラは、建設車両の動作状態が、作業機の所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える状態にあるか否かを判定することができ、また、所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える状態にある場合に、その負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給するため、作業機の負荷を軽減することができる。
【００１５】
本発明の他の観点に従う建設車両は、コントローラは、さらに、走行駆動装置の走行動作が、作業機に所定値以上の負荷を与える所定の作業を行う場合における所定の走行動作に該当するか否かを判別する走行判別を行ない、姿勢判別、走行判別及び駆動力判別のすべての結果が肯定的である状態下で、油圧制御回路から所定の油圧機器に、負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給させる。
【００１６】
本発明のさらに他の観点に従う建設車両は、コントローラは、姿勢判別では、作業機の姿勢が、前記作業機の可動範囲中の第１の所定の姿勢または第２の所定の姿勢のいずれに該当するかを判別し、（１）第１の所定の姿勢に該当すると判別した場合には、走行判別と駆動力判別を行って、走行判別及び駆動力判別のすべての結果が肯定的である状態下で、油圧制御回路から所定の油圧機器に、負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給させ、（２）第２の所定の姿勢に該当すると判別した場合には、駆動力判別を行って、駆動力判別の結果が肯定的である状態下で、油圧制御回路から所定の油圧機器に、負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給させる。
【００１７】
本発明に従う建設車両は、上述した姿勢判別、走行判別及び駆動力判別を行ない、それにより、作業機の所定の油圧機器に所定値以上の負荷を与える状態（例えば、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されたような状態）を精度よく検出することができる。因みに、ブームシリンダのボトム圧のみから判断するというような単純な方法では、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されたような状態を検出することは困難である。なぜなら、図２（ｂ）に示した作業機１０６の姿勢では、反力１２２によって、ブーム１０８には、これを下げる方向への力１２６が加わるのに対し、図２（ｃ）に示した作業機１０６の姿勢では、反力１２２によって、ブーム１０８には、これを上げる方向への力１２８が加わる。図２（ｂ）の状態では、ブームシリンダが縮む力が作用し、図２（ｃ）の状態では、ブームシリンダが伸びる力が作用するため、ブームシリンダのボトム圧の挙動が異なるからである。
【００１８】
本発明に係る好適な実施例では、所定値は、所定の油圧機器が耐えうる最大負荷値以下になるように設定されており、コントローラは、走行駆動力が所定の大きさに到達した場合、油圧制御回路から所定の油圧機器に、負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給させる。
【００１９】
本発明に係る好適な実施例では、コントローラは、建設車両の傾斜角度が、作業機で作業が行われる可能性のない所定の角度に該当するか否かを判別する傾斜判別をさらに行い、姿勢判別及び駆動力判別のすべての結果が肯定的であり、かつ、傾斜判別の結果が否定的である状態下で、油圧制御回路から所定の油圧機器に、負荷に対抗するための作動油を負荷の値に応じて供給させてもよい。
【００２０】
本発明に係る好適な実施形態では、建設車両は、ホイールローダであり、作業機は、ブームと、バケットと、バケットシリンダとを有し、所定の油圧機器はバケットシリンダであり、走行駆動装置は、トランスミッションを有し、所定の姿勢は、バケットがチルトエンド位置にあり、かつ、バケットの高さ位置が所定の高さより高いこと、または、バケットがダンプエンド位置にあり、かつ、バケットが地面に接触していること、の少なくともいずれか一方または両方であってもよい。
【００２１】
バケットがチルトエンド位置にあり、かつ、バケットの高さ位置が所定の高さより高い状態は、第１の所定の姿勢に該当する。バケットがダンプエンド位置にあり、かつ、バケットが地面に接触している状態は、第２の所定の姿勢に該当する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本実施形態の全体概要を示す説明図である。
【図２】図２（ａ）は、バケットがある程度の高さより低い位置に保持される場合における、垂直壁を掘削するホイールローダの模式図である。図２（ｂ）は、バケットがある程度の高さより高い位置に保持される場合における、垂直壁を掘削するホイールローダの模式図である。図２（ｃ）は、バケットが図１Ｂよりも更に高い位置に保持される場合における、垂直壁を掘削するホイールローダの模式図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るホイールローダの全体構成の概略を示すブロック図である。
【図４】図４は、ホイールローダの側面図である。
【図５】図５は、ホイールローダの油圧回路の概略を示す回路図である。
【図６】図６は、作動油量制御の内容を示すフローチャートである。
【図７】図７は、バケットシリンダに加わる力と、その力に対抗するための作動油の量との関係を示すグラフである。
【図８】図８は、作動油の量を制御する処理のフローチャートである。
【図９】図９は、バケットを地面に接触させる作業を示す模式図であって、図９（ａ）はバケットが地面に平行な場合を示し、図９（ｂ）はバケットがダンプエンド状態にある場合を示す。
【図１０】図１０は、第２実施例に係る作動油量制御を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、バケットシリンダに加わる力を求めるための特性図である。
【図１２】図１２は、第３実施例に係る作動油量制御を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、電動モータを用いて走行する建設車両を示す模式図である。
【図１４】図１４は、電動モータを用いて走行する他の建設車両を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を、建設車両としてのホイールローダに適用した場合を例に挙げて説明する。但し、本実施形態は、ホイールローダ以外の他の建設車両にも適用することができる。
【００２４】
図１は、本実施形態の概要を示す。ホイールローダ１００は、後述のように、本体１０２と、走行駆動輪（以下、ホイール）１０４と、作業機１０６とを備える。作業機１０６は、ブーム１０８と、バケット１１０と、バケットシリンダ１１２等を備える。
【００２５】
ホイールローダ１００に搭載されるコントローラ１６０は、姿勢判別部１６５と、走行判別部１６６と、駆動力判別部１６７と、作動油量制御部１６４と、傾斜判別部１６８と、を備える。さらに、コントローラ１６０は、所定の油圧機器の最大負荷を記憶する油圧機器最大負荷記憶部３と、記録及び警告部４と、クラッチ圧制御部１６１と、Ｔ／Ｍ制御部１６２とを備える。
【００２６】
姿勢判別部１６５は、作業機１０６の姿勢が「第１の所定の姿勢」としての第１姿勢、または、「第２の所定姿勢」としての第２姿勢のいずれであるかを判別する。第１姿勢は、バケット１１０がチルトエンド位置にあり、かつ、バケット１１０の高さ位置が所定高さよりも高い姿勢である。第２姿勢は、バケット１１０がダンプエンド位置にあり、かつ、バケットが地面に接触している姿勢である。または、第２姿勢は、バケット１１０がダンプエンド位置にあり、かつ、バケット１１０の高さ位置が所定高さよりも低い姿勢であってもよい。さらに、第２姿勢は、バケット１１０がバケットダンプ位置にあり、かつ、ブーム角度が所定値以下である姿勢でもよい。バケット１１０が地面に接触しているとは、バケット１１０の刃先が地面に接触している場合を含む。
【００２７】
走行判別部１６５は、ホイールローダ１００の走行動作が所定の走行動作であるか否かを判別する。所定の走行動作としては、トランスミッション１４４（図３参照）の速度段が１速等の低速前進段であり、かつ、ホイールローダ１００の前進速度が所定の低速度である状態を挙げることができる。
【００２８】
駆動力判別部１６７は、走行駆動装置１３８（図３参照）から出力される走行駆動力が所定の大きさであるか否かを判別する。所定の大きさとは、走行駆動力に基づく反力１２４（図２参照），１２６（図９参照）が作業機１０６に所定値以上の負荷を与える値として、定義することができる。
【００２９】
所定値は、油圧機器最大負荷記憶部３に記憶されている最大負荷に基づいて決定することができる。例えば、所定値を最大負荷値に設定してもよいし（所定値＝最大負荷値）、または、所定値を最大負荷値よりも所定量αだけ小さく設定してもよい（所定値＝最大負荷値−α）。さらには、最大負荷値に係数β（β＜１）を乗じた値を所定値として用いてもよい（所定値＝最大負荷値×β）。なお、最大負荷の値は、後述の図７において「ＭＡＸ」として示されている。
【００３０】
作動油量制御部１６４は、姿勢判別結果、走行判別結果及び駆動力判別結果に基づいて、または、姿勢判別結果及び駆動力判別結果に基づいて、バケットシリンダ１１２に加わる力に対抗するための作動油を、バケットシリンダ１１２に供給する。
【００３１】
つまり、本実施形態では、バケット１１０がチルトエンド位置になる第１姿勢の場合、走行判別結果及び駆動力判別結果に基づいて、バケットシリンダ１１２に送られる作動油の量及び方向が制御される。即ち、第１姿勢の場合は、負荷としての力１２４に対抗すべく、バケットシリンダ１１２のトップ側の油室に所定量の作動油が供給される。
【００３２】
他方、バケット１１０がダンプエンド位置になる第２姿勢の場合、駆動力判別結果に基づいて、バケットシリンダ１１２に供給される作動油の量及び方向が制御される。即ち、第２姿勢の場合、負荷としての力１２６（図９参照）に対抗すべく、バケットシリンダ１１２のボトム側の油室に所定量の作動油が供給される。本実施形態では、作業機１０６の姿勢に応じて、作動油量制御の開始条件を変えている。なお、特に支障が無ければ、第２姿勢時に走行判別を行う構成を採用してもよいし、第１姿勢時に走行判別を行わない構成を採用してもよい。
【００３３】
上述の通り、作動油量制御部１６４は、バケットシリンダ１１２に加わる負荷１２４，１２６に対抗するための作動油の量及び供給方向（バケットシリンダ１１２の動作方向）を制御する。なお、作動油の流量制御及び方向制御だけでなく、例えば、走行駆動力を制御するクラッチまたは速度段切替用のクラッチのクラッチ圧制御またはトランスミッション制御を併せて用いることもできる。例えば、負荷に対抗するための作動油をバケットシリンダ１１２に送り込みつつ、クラッチ圧を低下させて走行駆動力を減少させるような制御を実施可能である。
【００３４】
傾斜判別部１６８は、ホイールローダ１００の水平面に対する角度を判別する。ホイールローダ１００の角度（車体角度とも呼ぶ）を判別することにより、ホイールローダ１００が登坂中であるか否か等を判定することができる。
【００３５】
記録及び警告部４は、作業機１０６（詳しくはバケットシリンダ１１２）に所定値以上の負荷が加わる場合、または、加わる可能性が高い場合に、その事実を記録すると共に、ホイールローダ１００を操作するオペレータに警告する。なお、記録及び警告部４に記録されたデータは、図外の管理サーバに送信して管理させることもできる。
【００３６】
続いて、本実施形態を詳細に説明する。第１実施例では、作業機１０６が第１姿勢になった場合を中心に説明し、第２実施例では、作業機１０６が第２姿勢になった場合を中心に説明する。さらに、第３実施例では、電動モータを利用して走行する建設車両に本発明を適用する例を幾つか説明する。
【実施例１】
【００３７】
図２−図８を参照して第１実施例を説明する。図２は、作業機１０６が第１姿勢にある場合の問題点を模式的に示す図である。図３は、本実施形態に係るホイールローダ１００の全体構成の概略を示すブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、ホイールローダ１００は、例えば、エンジン１３０と、ホイールローダ１００を走行させるための走行駆動装置１３８と、作業機１０６と、主に作業機１０６を駆動するための油圧制御回路１３４と、エンジン１３０の出力を走行駆動装置１３８及び油圧制御回路１３４に分配する出力分配器（PTO：Power Take Off）１３２とを備えている。油圧制御回路１３４については、図５でさらに詳しく述べる。
【００３９】
走行駆動装置１３８は、例えば、モジュレーションクラッチ（以下、単に「クラッチ」という）１４０と、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１４２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１４４と、アクスル１４６と、ホイール１４８とを備えている。エンジン１３０から出力された動力は、クラッチ１４０、トルクコンバータ１４２、トランスミッション１４４及びアクスル１４６を介して、ホイール１４８に伝達される。
【００４０】
本実施形態に係るクラッチ１４０は、単なる直結（係合度１００％）と切り離し（係合度０％）だけでなく、滑らせることも考慮されたクラッチ（即ち、その係合度を１００％から０％の間の中間的な値に調整することができ、それによりエンジン出力の伝達量を調整することができるクラッチ）である。クラッチ１４０の係合度が低下するほど、エンジン出力のトランスミッション１４４へ伝達されるトルクの最大値が低下する。つまり、同じエンジン出力の場合、ホイール１４８から出力される走行駆動力（以下、単に「駆動力」という）が低下するようになっている。クラッチ１４０の係合度を制御する方法には、いくつかのやり方があるが、本実施形態では、クラッチ１４０の係合度は、クラッチ１４０に加えられる制御油圧によって決定される。以下、クラッチ１４０に加えられる制御油圧を、「クラッチ圧」と呼ぶ。
【００４１】
作業機１０６は、ブーム１０８、バケット１１０、ブームシリンダ１３６及びバケットシリンダ１１２等を有する。後述のように、油圧制御回路１３４は、エンジン１３０で駆動される油圧ポンプ２０２（図５参照）等を用いて、ブームシリンダ１３６及びバケットシリンダ１１２に作動油を供給し、それぞれのシリンダ１３６，１１２を伸縮させることにより、ブーム１０８及びバケット１１０をそれぞれ駆動する。ブーム１０８は、バケットストッパ１０８Ａを有し、バケットストッパ１０８Ａは、バケット１１０のそれ以上のチルトを止め、壁掘削時などに壁からバケット１１０に加わる反力１２２を受ける役目をする。
【００４２】
ここで、図４を参照する。図４は、ホイールローダ１００の側面図である。図４に示されるように、ブーム１０８と本体１０２との連結箇所には、ブーム１０８の角度を検出するためのブーム角度センサ１５２が設けられている。また、バケットシリンダ１１２には、バケットシリンダ１１２がこれ以上伸長し得ないストロークエンド位置にあることを検出するためのストロークエンドセンサ１５０が設けられている。
【００４３】
ストロークエンドセンサ１５０は、この実施形態では、バケットシリンダ１１２の本体１１２Ａに取り付けられた近接スイッチ１５０Ａと、バケットシリンダ１１２のロッド１１２Ｂに取り付けられた可動バー１５０Ｂとを有する。可動バー１５０Ｂは、バケットシリンダ１１２のロッド１１２Ｂが最大限に伸び出たストロークエンド位置のときに、近接スイッチ１５０Ａに接触してこれをターンＯＮするようになっている。従って、近接スイッチ１５０は、バケットシリンダ１１２がストロークエンド位置にある場合にＯＮとなり、それ以外の状態にある場合にＯＦＦとなる。
【００４４】
図４（又は図２（ａ））に示されるように、ブーム１０８とバケット１１０の高さが所定高さより低い場合には、バケットシリンダ１１２がストロークエンド位置になるより前に、バケット１１０がバケットストッパ１０８Ａに接触し、そこがバケット１１０のチルトエンド位置（バケット１１０がそれ以上はチルトし得ない位置）になる。
【００４５】
他方、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるように、ブーム１０８とバケット１１０の高さが所定高さより高い場合には、バケットシリンダ１１２がストロークエンド位置になったときのバケット１１０の位置が、そのままバケット１１０のチルトエンド位置になる。この時にはバケット１１０はバケットストッパ１０８Ａに接触していない。この後者の場合が、既に説明したように、壁掘削などのときに、壁からの反力１２２によってバケットシリンダ１１２に所定値以上の負荷がかかる場合である。この場合には、ストロークエンドセンサ１５０からの信号（ＯＮかＯＦＦか）は、バケット１１０がチルトエンド位置にあるか否かを示すことになる。
【００４６】
上述したブーム角度センサ１５２から出力される信号（ブーム１０８の角度に応じた値を示す）及びストロークエンドセンサ１５０から出力される信号（ＯＮかＯＦＦか）は、後述するコントローラ１６０に入力される。
【００４７】
図３に戻る。ホイールローダ１００には、クラッチ１４０及びトランスミッション１４４の制御と、油圧制御回路１３４の制御とを行うコントローラ１６０が備えられている。コントローラ１６０は、例えば、マイクロプロセッサ（不図示）及びメモリ１７０を備えたコンピュータを含む電子回路として構成される。クラッチ１４０及びトランスミッション１４４等の制御は、コントローラ１６０のマイクロプロセッサが、メモリ１７０に記憶されている所定のプログラム１７１を実行することにより行われる。
【００４８】
コントローラ１６０は、図１でも述べた通り、例えば、クラッチ圧制御部１６１と、Ｔ／Ｍ制御部１６２と、作動油量制御部１６４と、姿勢判別部１６５と、走行判別部１６６と、駆動力判別部１６７と、傾斜判別部１６８とを備える。メモリ１７０には、所定のプログラム１７１と、速度段記憶部１７２とが設けられる。
【００４９】
なお、図１に示す油圧機器最大負荷記憶部３は、メモリ１７０内に設けることができる。さらに、図１に示す記録及び警告部４のうち、所定値以上の負荷の発生を記録する部分もメモリ１７０内に設けることができる。
【００５０】
Ｔ／Ｍ制御部１６２は、トランスミッション１４４に対して速度段を指示する信号を送信することにより、トランスミッション１４４における速度段の切り替えを制御する処理部である。例えば、Ｔ／Ｍ制御部１６２は、トランスミッション１４４の現在の速度段をメモリ１７０内の速度段記憶部１７２に記憶させておくことができる。
【００５１】
クラッチ圧制御部１６１は、クラッチ１４０に対してクラッチ圧を指示する信号（以下、「クラッチ圧指示信号」）を送信することにより、クラッチ圧を制御し、それによりクラッチ１４０の係合度を調整する処理部である。以下、クラッチ圧指示信号において、クラッチ圧制御部１６１が指示したクラッチ圧を、「クラッチ圧指令値」と呼ぶ。クラッチ１６０は、そのクラッチ圧がクラッチ圧指令値に制御され、それによりその係合度がクラッチ圧指令値に対応した係合度となる。
【００５２】
姿勢判別部１６５は、作業機１０６の現在の姿勢が、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるような所定の姿勢（第１姿勢）に該当するか否か判別するための処理部である。走行判別部１６６は、走行駆動装置１３８の現在の走行動作が、作業機１０６に所定値以上の負荷を与える作業（本実施形態では、掘削作業）を行う場合の走行動作に該当するか否かを判別する処理部である。
【００５３】
駆動力判別部１６７は、現在の走行駆動力の大きさが、作業機１０６に所定値以上の負荷を与える所定の大きさに該当するか否かを判別する処理部である。傾斜判別部１６８は、車体の前後方向軸の傾斜角度が、作業機１０６に所定値以上の負荷を与える作業（本実施形態では、掘削作業）が行われる可能性のない所定の角度範囲に該当しているか否かを判別する処理部である。
【００５４】
作動油量制御部１６４は、姿勢判別部１６５、走行判別部１６６、駆動力判別部１６７及び傾斜判別部１６８のそれぞれの判別結果に基づいて、「所定の油圧機器」の一例としてのバケットシリンダ１１２に、バケットシリンダ１１２に加わる力１２４，１２６に対抗するための作動油の供給量及び供給方向を制御する処理部である。
【００５５】
コントローラ１６０は、図４に示されるように、ホイールローダ１００が垂直壁などの掘削作業を行う場合に、駆動力１２０に対応した反力１２２によって、バケットシリンダ１１２に所定値以上の負荷１２４がかかることを防止する。そのために、コントローラ１６０は、その負荷１２４に対抗するための作動油を、バケットシリンダ１１２の２つの油室のうち体積の小さい方の油室に供給する。つまり、コントローラ１６０は、負荷１２４の方向と逆向きの力を作り出すべく、バケットシリンダ１１２の２つの油室のうち体積が小さくなっている方の油室に作動油を供給する。この制御を「作動油量制御」と呼ぶ。
【００５６】
作動油量制御において、コントローラ１６０は、ホイールローダ１００の動作状態が、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる状態にあるか否かを判定する。コントローラ１６０は、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる状態にある場合に、方向制御弁２０３を制御してバケットシリンダ１１２に供給する作動油の量及び方向を調整する。
【００５７】
再び図３を参照する。ホイールローダ１００には、クラッチ１４０の出力軸回転数を検出するクラッチ出力軸回転数センサ１５４と、トランスミッション１４４の出力軸回転数を検出するＴ／Ｍ出力軸回転数センサ１５６と、車体の前後方向軸の傾斜角度（つまり、ピッチ角度）を検出する傾斜計１５８とが設けられている。
【００５８】
クラッチ出力軸回転数センサ１５４、Ｔ／Ｍ出力軸回転数センサ１５６及び傾斜計１５８から出力される信号は、矢印（３）〜（５）に示されるように、コントローラ１６０に入力される。具体的には、クラッチ出力軸回転数センサ１５４から出力される信号（クラッチ１４０の出力軸回転数を示す信号）が、駆動力判別部１６７に入力される（図３（３））。また、Ｔ／Ｍ出力軸回転数センサ１５６から出力される信号（トランスミッション１４４の出力軸回転数を示す信号）が、走行判別部１６６及び駆動力判別部１６７に入力される（図３（４））。更に、傾斜計１５８から出力される信号（車体の前後方向軸の傾斜角度を示す信号）が、傾斜判別部１６８に入力される。また、上述したように、ブーム角度センサ１５２からの信号及びストロークエンドセンサ１５０からの信号（ＯＮかＯＦＦか）も、矢印（１）及び（２）に示されるように、コントローラ１６０（具体的には、姿勢判別部１６５）に入力される。コントローラ１６０は、これらのセンサ信号（（１）〜（５））に基づいて、作動油量制御を行う。本実施形態に係る作動油量制御の内容については、図６−図８で後述する。
【００５９】
図５は、油圧制御回路１３４等を示す回路図である。図５では、バケットシリンダ１１２に関する回路を中心に示す。実際には、ブームシリンダ１３６を作動させるための回路も油圧制御回路１３４に含まれる。油圧制御回路１３４は、例えば、ＣＬＳＳ（クローズドセンタ・ロード・センシング・システム）として構成される。
【００６０】
油圧制御回路１３４は、例えば、斜板型油圧ポンプ２０２と、方向制御弁２０３と、アンロードバルブ（ＵＬバルブ）２０４と、ロードセンシングバルブ（ＬＳバルブ）２０５と、電気制御弁（ＥＣＶ）２０６と、斜板制御バルブ（ＳＰＣバルブ）２０７と、絞り２０８と、チェック弁２０９，２１０，２１１と、圧力調整弁２１２とを備える。
斜板型油圧ポンプ２０２は、ＬＳバルブ２０５からの制御信号とＳＰＣバルブ２０７からの制御信号とに応じて、その吐出量を変化させる。
【００６１】
方向制御弁２０３は、例えば、２ポート３位置の切替弁として構成される。方向制御弁２０３が位置（ａ）に切り替わると、油圧ポンプ２０２から吐出された作動油は、図５中右側に位置する、バケットシリンダ１１２のトップ側の油室に供給される。これにより、シリンダロッド１１２Ｂは縮退し、バケット１１０にダンプ方向の力が作用する。方向制御弁２０３が位置（ｃ）に切り替わると、油圧ポンプ２０２からの作動油は、図５中左側に位置する、バケットシリンダ１１２のボトム側の油室に供給される。これにより、シリンダロッド１１２Ｂは伸長し、バケット１１０にチルト方向の力が作用する。方向制御弁２０２が位置（ｂ）にある場合、バケットシリンダ１１２に作動油は供給されず、かつ、バケットシリンダ１１２から作動油は流出しない。従って、シリンダロッド１１２Ｂは、現在の位置を保持する。
【００６２】
アンロードバルブ２０４は、油圧ポンプ２０２の吐出圧と方向制御弁２０３を通過した作動油の圧力（負荷圧）との差が所定値に達すると開弁し、作動油をタンクに戻す。方向制御弁２０３の負荷圧は、絞り２０８を介して検知される。ＬＳバルブ２０５は、負荷圧と吐出圧との差が一定値となるように、油圧ポンプ２０２の吐出量を制御する。ＥＣＶ２０６は、コントローラ１６０からの指令信号に応じてＳＰＣバルブ２０７を制御する。ＳＰＣバルブ２０７からの出力とＬＳバルブ２０５からの出力とにより、油圧ポンプ２０２の吐出量が制御される。
【００６３】
バケットレバー装置２０１はキャビンに設けられ、オペレータにより操作される。バケット１１０の回動を制御するためのバケットレバーをオペレータが操作すると、その操作信号がコントローラ１６０に伝達される。コントローラ１６０は、バケットレバー装置２０１からの操作信号に応じて、方向制御弁２０３の位置を切り替えると共に、油圧ポンプ２０２の吐出量を調整する。
【００６４】
図６は、本実施形態に係る作動油量制御の内容を示すフローチャートである。
【００６５】
まず、姿勢判別部１６５は、バケット１１０がチルトエンド位置にあるか否かを判定する（Ｓ１０１）。厳密には、姿勢判別部１６５は、バケットシリンダ１１２がストロークエンド位置にあるか否かを判断するのであるが、本発明で問題とする図２（ｂ）及び（ｃ）に示されたような場合には、チルトエンド位置がストロークエンド位置に対応するので、この制御では、両者を厳密に区別せずに等価なものとして扱う。
【００６６】
具体的には、例えば、姿勢判別部１６５は、ストロークエンドセンサ１５０から受信した信号（図３の（１））（ＯＮかＯＦＦか）に基づいて、バケット１１０がチルトエンド位置にあるか否かを判定することができる。
【００６７】
即ち、姿勢判別部１６５は、ストロークエンドセンサ１５０からの信号がＯＮの状態にある場合は、バケット１１０がチルトエンド位置（ストロークエンド位置）にあると判定し、ストロークエンドセンサ１５０からの信号がＯＦＦの状態にある場合は、バケット１１０がチルトエンド位置（ストロークエンド位置）にはないと判定することができる。
【００６８】
変形例として、他の信号を用いる構成もある。例えば、角度センサをバケット１１０とブーム１０８の結合部１０８Ｂに設け、その角度センサによりブーム１０８に対するバケット１１０の角度を検出し、検出した角度とブーム１０８の高さに基づいて、チルトエンド位置（ストロークエンド位置）を検出してもよい。この変形例の場合、後述する「所定の姿勢」か否かが一度に判別できる。
【００６９】
バケット１１０がチルトエンド位置（ストロークエンド位置）にない場合は（Ｓ１０１：ＮＯ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行わないと判定する。
【００７０】
即ち、バケット１１０がチルトエンド位置（或いは、ストロークエンド位置）にない場合は、作業機１０６は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されたような、バケットシリンダ１１２がストロークエンド位置であって、大きな反力１２２を一手に受けることでバケットシリンダ１１２に所定値以上の負荷がかかるような姿勢（本明細書では、このような作業機１０６の姿勢を「所定の姿勢」または「第１の所定の姿勢」という）にはなっていない。従って、この場合、作動油量制御は行われずに、一定時間待機後、再度ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００７１】
一方、バケット１１０がチルトエンド位置にある場合は（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、姿勢判別部１６５は、現在のブーム１０８の高さが、上記「所定の姿勢」か否かを判断するための所定の高さ閾値、例えば１．３５［ｍ］以上か否かを判定する（Ｓ１０２）。
【００７２】
本実施形態では、図４に示したように、ブーム１０８とバケット１１０との連結箇所１０８Ｂの地上高さを、ブーム１０８の高さと定義している。姿勢判別部１６５は、ブーム角度センサ１５２によって検出された、現在のブーム１０８の角度に基づいて、ブーム１０８の高さを計算することができる。
【００７３】
上記１．３５［ｍ］という高さ閾値は、バケット１１０がチルトエンド位置にある場合において、バケット１１０がバケットストッパ１０８Ａに接触するか否かを分ける、ブーム１０８の高さの境界値である。即ち、ブーム１０８の高さが１．３５［ｍ］よりも低ければ、バケット１１０は、チルトエンド位置にてバケットストッパ１０８Ａに接触しており、ブーム１０８の高さが１．３５［ｍ］以上であれば、バケット１１０は、チルトエンド位置にてバケットストッパ１０８Ａに接触していないことになる。
【００７４】
ステップＳ１０２の判断の結果、現在のブーム１０８の高さが高さ閾値（１．３５［ｍ］）より低い場合（即ち、バケット１１０がチルトエンド位置にあり（ステップＳ１０１で判断済み）かつバケットストッパ１０８Ａに接触している場合）は（Ｓ１０２：ＮＯ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行わないと判定する。即ち、この場合は、バケット１１０に加わる強大な反力１２２は、バケットストッパ１０８Aとバケットシリンダ１１２とが分担して受けることになり、バケットシリンダ１１２に加わる引っ張り力は、過大にならない。つまり、作業機１０６は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるような所定の姿勢とはなっていない。従って、この場合も、作動油量制御は行われずに、一定時間待機後、再度ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００７５】
一方、ステップＳ１０２の判断の結果、現在のブーム１０８の高さが高さ閾値（１．３５［ｍ］）以上である場合（即ち、バケット１１０がチルトエンド位置にありかつバケットストッパ１０８Ａに接触していない場合）は（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、これは、作業機１０６が図２（ｂ）及び（ｃ）に示されるような所定の姿勢にあることを意味する。
【００７６】
この場合、走行判別部１６６は、トランスミッション１４４の現在の速度段がＦ１（前進一速）であるか否かを判定する（Ｓ１０３）。上述したように、Ｔ／Ｍ制御部１６２は、トランスミッション１４４の速度段を制御しており、速度段記憶部１７２には、トランスミッション１４４の現在の速度段が記憶されている。
【００７７】
従って、走行判別部１６６は、速度段記憶部１７２に記憶されているトランスミッション１４４の速度段を参照することにより、現在の速度段がＦ１であるか否かを判定することができる。
【００７８】
変形例として、他の信号を用いることもできる。例えば、運転席にあるシフト操作装置（典型的にはシフトレバー）からの速度段選択信号に基づいて、或いは、トランスミッション１４４の実際のギア状態を検出することによって、現在の速度段がＦ１か否かが判断されてもよい。
【００７９】
トランスミッション１４４の現在の速度段がＦ１でない場合は（Ｓ１０３：ＮＯ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行わないと判定する。即ち、大きな前進駆動力が出力できるのは速度段がＦ１のときであり、一般に、掘削作業を行うときに選択される速度段がＦ１である。従って、速度段がＦ１でない場合は、掘削作業が行われていない可能性が高い。また、速度段がＦ１以外の場合の駆動力は、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかるほど大きくはない。従って、速度段がＦ１でない場合も、作動油量制御は行われずに、一定時間待機後、再度ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００８０】
一方、トランスミッション１４４の現在の速度段がＦ１である場合は（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、走行判別部１６６は、ホイールローダ１００の前進走行速度が、掘削作業で通常使われるような低い速度範囲内（０［ｋｍ／ｈ］近傍の範囲であり、以下、単に「低速」という）であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。具体的には、例えば、走行判別部１６６は、Ｔ／Ｍ出力軸回転数センサ１５６によって検出されたトランスミッション１４４の出力軸回転数に基づいて計算された走行速度が所定の速度閾値（例えば、１［ｋｍ／ｈ］）以下の場合に、走行速度が低速であると判定することができる。
【００８１】
走行速度が低速でない場合は（Ｓ１０４：ＮＯ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行わないと判定する。即ち、掘削作業が行われている場合の走行速度はほぼ０［ｋｍ／ｈ］であるから、走行速度が低速でない場合は、掘削作業が行われていない（つまり、作業機１０６は大きな力を受けない）と判断できる。従って、走行速度が低速でない場合も、作動油量制御は行われずに、一定時間待機後、再度ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００８２】
一方、走行速度が低速である場合は（Ｓ１０４：ＹＥＳ）、駆動力判別部１６７は、駆動力１２０の値（駆動力値）が所定の駆動力閾値、例えば４５０００［ｋｇｆ］以上であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。
【００８３】
この４５０００［ｋｇｆ］という駆動力閾値は、その駆動力１２０に対応した反力１２２によって所定の姿勢の作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる可能性が出てくるか否かを分ける、駆動力値の境界値である。即ち、駆動力値が４５０００［ｋｇｆ］よりも小さければ、作業機１０６が所定の姿勢であっても作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる可能性はない。一方、駆動力値が４５０００［ｋｇｆ］以上であれば、所定の姿勢の作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる可能性がある。駆動力閾値は作業機の所定の姿勢に応じて、すなわち、例えば、ブーム１０８の高さに応じて変化させてもよい。
【００８４】
ここで、駆動力値の計算手順について簡単に説明する。駆動力値の計算は、駆動力判別部１６７によって行われる。まず、駆動力判別部１６７は、クラッチ出力軸回転数センサ１５４によって検出されたクラッチ１４０の出力軸回転数（トルクコンバータ１４２の入力軸回転数に相当する）と、Ｔ／Ｍ出力軸回転数センサ１５６により検出されたトランスミッション１４４の出力軸回転数（トランスミッション１４４の出力軸回転数にトランスミッション１４４の現在の減速比を用いて、トランスミッション１４４の入力軸回転数を求める。トランスミッション１４４の入力軸回転数はトルクコンバータ１４２の出力軸回転数に相当する）とに基づいて、トルクコンバータ１４２の速度比を計算する。
【００８５】
次に、駆動力判別部１６７は、所定のマップを参照して、上記計算されたトルクコンバータ１４２の速度比に対応したプライマリトルク係数を取得する。次に、駆動力判別部１６７は、上記検出されたクラッチ１４０の出力軸回転数（トルクコンバータ１４２の入力軸回転数）と、上記取得されたプライマリトルク係数とに基づいて、トルクコンバータ１４２の入力トルクを計算する。そして、駆動力判別部１６７は、トルクの伝達効率、トランスミッション１４４の減速比、アクスル１４６の減速比及びホイール（タイヤ）１４８の有効半径を考慮して、上記計算されたトルクコンバータ１４２の入力トルクから、駆動力値を計算する。
【００８６】
勿論、別の方法で駆動力値を検出又は算出してもよい。或いは、変形例として、作業機１０６に加わる反力１２２の値、或いは、バケットシリンダ１１２にかかる引っ張り力を、駆動力値と等価なものとして、検出又は算出してもよい。
【００８７】
駆動力値が駆動力閾値（４５０００［ｋｇｆ］）よりも小さい場合は（Ｓ１０５：ＮＯ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行わないと判定する。即ち、駆動力値が４５０００［ｋｇｆ］よりも小さい場合は、その駆動力に対応した反力によって作業機１０に所定値以上の負荷がかかるおそれはないため、作動油量制御は行われずに、一定時間待機後、再度ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００８８】
一方、駆動力が駆動力閾値（４５０００［ｋｇｆ］）以上である場合は（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、傾斜判別部１６８は、傾斜計１５８によって検出された車体の前後方向軸の傾斜角度が、掘削作業が行われる可能性のない所定の角度範囲（例えば、伏角または仰角が４度以上であり、以下、「作業不実施角度」という）に該当しているか否かを判定する（Ｓ１０６）。例えば、車体の伏角または仰角が４度以上のときは、ホイールローダ１００が急な下り坂又は上り坂にいる状態にあると言え、このような状態において、掘削作業が行われる可能性は、極めて低いと言える。
【００８９】
変形例として、伏角は考慮せず、車体の仰角が所定角度以上である場合だけを、作業不実施角度として検出してもよい。急な上り坂では、車両の重量のために、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかるおそれがなくても、駆動力値が上記閾値駆動力４５０００［ｋｇｆ］を超えることがあるからである。
【００９０】
車体の傾斜角度が作業不実施角度に該当している場合は（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行わないと判定する。即ち、この場合は、掘削作業が行われる可能性がなく、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる可能性がないため、作動油量制御は行われずに、一定時間待機後、再度ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００９１】
一方、車体の傾斜角度が作業不実施角度に該当していない場合は（Ｓ１０６：ＮＯ）、作動油量制御部１６４は、作動油量制御を行うと判定し、作動油量制御が開始される（Ｓ１０７）。作動油量制御の詳細については、後に図７及び図８を参照して説明する。
【００９２】
このように、本実施形態では、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６において判定された六つの条件（即ち、（１）バケット１１０がチルトエンド位置にあること、（２）ブーム１０８の高さが１．３５［ｍ］以上であること、（３）速度段がＦ１であること、（４）車速が低速であること、（５）駆動力が４５０００［ｋｇｆ］以上であること、（６）車体の傾斜角度が作業不実施角度に該当しないこと）の全てが成立したときに、ホイールローダ１００の動作状態が、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる状態にあると判定され、作動油量制御が開始される。
【００９３】
以下、これら六つの条件の各々を、「作動油量制御開始条件」と呼ぶ。尚、作動油量制御開始条件は、必ずしも上記六つの条件である必要はなく、ホイールローダ１００の動作状態が、作業機１０６に所定値以上の負荷がかかる状態にあることを判定できるような条件であればよい。また、上記六つの条件のうちの一部が、作動油量制御開始条件として考慮されてもよい。例えば、（６）の条件を考慮せずに（（６）の条件を作動油量制御開始条件とせずに）、（１）〜（５）の条件の全てが成立したときに、作動油量制御が開始されてもよい。
【００９４】
作動油量制御の解除は、作動油量制御開始条件のいずれか一つでも成立しなくなった場合に行われる。即ち、本実施形態では、（１）〜（６）の条件のうちのいずれか一つでも成立しなくなった場合に、作動油量制御が解除される。具体的には、図６に示されるように、作動油量制御が行われている状態において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の判定が行われる（Ｓ１０８〜Ｓ１１３）。そして、ステップＳ１０８〜Ｓ１１３における判定のいずれかにおいて、作動油量制御開始条件を満たさないとの判定結果が得られた場合に、作動油量制御が解除される（Ｓ１１４）。
【００９５】
以下、作動油量制御の内容について具体的に説明する。作動油量制御では、所定の作業姿勢時にバケットシリンダ１１２に加わる負荷１２４を減少させるべく、その負荷１２４による動作方向と逆方向にバケットシリンダ１１２が動作するように、バケットシリンダ１１２に所定量の作動油を供給する。つまり、図２に示す例では、シリンダロッド１１２Ｂが縮退する方向（ダンプ方向）に、作動油をバケットシリンダ１１２に供給する。
【００９６】
図７は、バケットシリンダ１１２に加わる力（負荷）とその負荷に対抗するためにバケットシリンダ１１２に供給される作動油量との関係を示す特性図である。図７では、横軸がバケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃを示し、縦軸が作動油の流量を示す。図７における作動油の流量とは、バケットシリンダ１１２に加わる負荷（ｆｃ）を軽減させるためにバケットシリンダ１１２に供給される作動油の量である。ここで、第１実施例において、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃとは、図２に示す力１２４である。
【００９７】
コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが閾値Ｔｈ１に達するまでの間は、バケットシリンダ１１２の負荷を軽減するための作動油（以下、負荷軽減用作動油とも呼ぶ）を供給しない。その必要がないためである。この領域では、負荷軽減用作動油の供給が行われないため、本明細書では、停止領域と呼ぶ。
【００９８】
コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが閾値Ｔｈ１に達すると、力ｆｃの値に応じて、バケットシリンダ１１２に負荷軽減用作動油を供給する。負荷軽減用作動油の量は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが大きくなるほど増大するように、制御される。Ｔｈ１≦ｆｃ≦ＭＡＸとなる領域では、力ｆｃに応じて負荷軽減用作動油が供給されるため、制御領域と呼ぶ。
【００９９】
コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが最大値ＭＡＸに達すると、負荷軽減用作動油の量を最大流量ＦＲｍａｘに設定する。最大値ＭＡＸは、バケットシリンダ１１２の耐えうる最大値に設定される。ｆｃ≧ＭＡＸとなる領域では、最大流量ＦＲｍａｘの負荷軽減用作動油が供給されるため、最大領域と呼ぶ。
【０１００】
図８は、負荷軽減用作動油をバケットシリンダ１１２に供給する処理を示すフローチャートである。以下、動作の主体をコントローラ１６０として述べる。コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃを算出する（Ｓ２０１）。力ｆｃは、例えば、作業機１０６の姿勢及び走行駆動力ｆｄから幾何学的に求めることができる。
【０１０１】
または、図１１で後述するように、作業機の姿勢及び走行駆動力ｆｄからバケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃを求めるための特性図（テーブル）を、シミュレーション等を用いて事前に作成する構成でもよい。その特性図を使うことにより、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃを容易に検出することができる。
【０１０２】
コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（Ｓ２０２）。力ｆｃが閾値Ｔｈ１以上である場合（Ｓ２０２：ＹＥＳ）、コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２のトップ側油室に供給すべき負荷軽減用作動油の量を、力ｆｃの値に応じて決定する（Ｓ２０３）。コントローラ１６０は、チルトエンド位置にあるバケット１１０をさらにチルト方向に回動させようとする力ｆｃに対抗させるために、トップ側油室に作動油を供給して、バケット１１０をダンプ方向に回動させる力を発生させる。
【０１０３】
コントローラ１６０は、方向制御弁２０３に制御信号を出力することにより、方向制御弁２０３の位置を切り替えさせ、所定量の作動油をバケットシリンダ１１２のトップ側油室に供給させる（Ｓ２０４）。これにより、バケット１１０をダンプ方向に回動させようとする力がバケットシリンダ１１２に発生し、バケットシリンダ１１２に加わるチルト方向の力ｆｃが軽減される。斜板型油圧ポンプを用いた場合、斜板の角度を制御して、所定量の作動油を吐出させるように制御してもよい。この場合、コントローラ１６０は、ＥＣＶ２０６に指令を出し、ＳＰＣバルブ２０７を制御する。
【０１０４】
力ｆｃが閾値Ｔｈ１未満の場合（Ｓ２０２：ＮＯ）、コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２のトップ側油室への作動油供給を停止、もしくは作動油供給の停止状態を維持する（Ｓ２０５）。
【０１０５】
このように構成される本実施例によれば、バケット１１０がチルトエンド位置にあり、かつ、所定高さ以上の位置にある場合等に、走行駆動力に基づく強大な反力１２４がバケットシリンダ１１２に加わるのを防止できる。従って、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えることを避けて、ホイールローダ１００の信頼性を高めることができる。
【０１０６】
さらに、本実施例では、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えない程度に、作業機１０６に負荷をかけて使用することができる。従って、ホイールローダ１００のオペレータは、ホイールローダ１００の能力を限界まで使用することも可能であり、使い勝手が向上する。
【実施例２】
【０１０７】
図９−図１２を参照して第２実施例を説明する。本実施例では、作業機１０６が第２姿勢になった場合に、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないようにした構成を説明する。図９は、ホイールローダ１００が整地作業等を行っている状態を示す。図９（ａ）に示すように、バケット１１０を地面に対し、比較的小さい角度で接触させた状態で、ホイールローダ１００を前進させることにより、地面を整地することができる。
【０１０８】
図９（ｂ）に示すように、バケット１００がダンプエンド位置になり、バケット１１０の刃先１１０Ａが地面に接触する状態では、バケット１１０と地面とがなす角度θが大きくなり、ホイールローダ１００の走行駆動力１２０に基づく反力１２５が、作業機１０６に作用する。この場合、バケットシリンダ１１２は、ダンプ側のストロークエンド位置にある。なお、反力１２５と走行駆動力１２０とは、ほぼ等しい値であるとして扱うことができる。
【０１０９】
作業機１０６に加わる反力１２５の一部は、力（負荷）１２６として、バケットシリンダ１１２に作用する。バケットシリンダ１１２に加わる力１２６は、バケット１１０と地面との角度θ及び走行駆動力等により、幾何学的に求めることができる。または、図１１で後述するように、予め用意されたテーブル（特性図）から求めることもできる。
【０１１０】
バケットシリンダ１１２に加わる力１２６が、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないようにする必要がある。バケットシリンダ１１２の最大負荷とは、バケット１１０がダンプエンド位置にある場合において、バケットシリンダ１１２に外力１２６が作用した場合の耐久力を示す。
【０１１１】
図１０は、本実施例による作動油量制御を示すフローチャートである。コントローラ１６０は、作業機１０６が第２姿勢であるか否かを判別するための信号を、各センサ１５０，１５２から取得する（Ｓ３０１）。上述の通り、第２姿勢とは、バケット１１０がダンプエンド位置にあり、かつ、バケット１１０が地面に接触している姿勢である。
【０１１２】
コントローラ１６０は、走行駆動力ｆｄを算出する（Ｓ３０２）。走行駆動力ｆｄは、図９に示す走行駆動力１２０と同一である。便宜上、走行駆動力に符号ｆｄを付して説明する。走行駆動力ｆｄの算出方法は、第１実施例で述べた通りである。または、より簡易に、ホイールローダ１００の車速から走行駆動力を決定する方法でもよいし、あるいは、速度段とスロット開度とから走行駆動力を決定する方法でもよい。
【０１１３】
コントローラ１６０は、Ｓ３０１で取得した信号に基づいて、作業機１０６の姿勢が第２姿勢であるか否かを判断する（Ｓ３０３）。作業機１０６の姿勢が第２姿勢ではない場合（Ｓ３０３：ＮＯ）、本処理は終了する。そして、予め設定される所定のサイクル時間が経過すると、再び本処理が開始される。
【０１１４】
作業機１０６の姿勢が第２姿勢である場合（Ｓ３０３：ＹＥＳ）、コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃ（図９に示す力１２６である。ここでは便宜上、符号ｆｃとして説明する）を算出する（Ｓ３０４）。
【０１１５】
ここで、図１１を参照する。図１１は、バケット角度θと走行駆動力ｆｄとから、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃを求めるための特性図（テーブル）を示す。この特性図は、シミュレーションまたは実機試験により求めることができる。
【０１１６】
図１１に示すように、バケット角度θが大きくなるほど、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃも増大する。バケット角度θが同一の場合、走行駆動力ｆｄが大きくなるほど、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃは増大する。図１１では、ｆｄ１＜ｆｃ２＜ｆｃ３＜ｆｃ４の順番で、値が大きくなっている。
【０１１７】
なお、図１１に示す特性図を用いずに、幾何学的関係に基づいて、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃを算出することもできる。いずれの方法を採用してもよい。
【０１１８】
図１０に戻る。コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが予め設定される閾値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（Ｓ３０５）。バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが閾値Ｔｈ１未満の場合（Ｓ３０５：ＮＯ）、本処理は終了する。
【０１１９】
バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが閾値Ｔｈ１以上の場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、コントローラ１６０は、その事をメモリ１７０に記録し、かつ、キャビン内のオペレータに警報を発する（Ｓ３０６）。
【０１２０】
そして、コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないように、図７で述べた制御特性に従って、バケットシリンダ１１２に供給する負荷軽減用作動油の油量を制御する（Ｓ３０７）。
【０１２１】
即ち、コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが閾値Ｔｈ１に達するまでの間は、負荷軽減用作動油をバケットシリンダに供給しない。コントローラ１６０は、力ｆｃが閾値Ｔｈ１に達した場合に、力ｆｃの値に応じて、バケットシリンダ１１２に負荷軽減用作動油を供給する。
【０１２２】
バケットシリンダ１１２に加わる力ｆｃが、バケットシリンダ１１２の耐えうる最大値ＭＡＸに達した場合（ｆｃ≧ＭＡＸ）、コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２に供給する負荷軽減用作動油の流量を最大値ＦＲｍａｘに設定する。
【０１２３】
このように構成される本実施例も、作業機１０６の姿勢が第２姿勢になった場合に、バケットシリンダ１１２に過大な力が加わっても、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないようにすることができる。従って、第１実施例と同様に、ホイールローダ１００の使い勝手、信頼性及び寿命を高めることができる。
【実施例３】
【０１２４】
図１３，図１４を参照して第３実施例を説明する。本実施例では、電動モータ１８１を用いるホイールローダを説明する。電動モータを用いる場合でも、バケットシリンダ１１２に加わる所定値以上の負荷を軽減するために、逆向きの力を発生させるための作動油を供給することができる。
【０１２５】
図１３は、電動モータ１８１を利用するホイールローダの走行系構成の要部を模式的に示す。図１３（ｂ），（ｃ）に示す構成では、便宜上、クラッチ及びバッテリ等を省いている。発電機１８０から出力される電気エネルギのうち余分のエネルギはバッテリ等の充放電装置１８２に蓄電される。電動モータ１８１の減速時の逆起電力も充放電装置１８２に保存される。充放電装置１８２は、バッテリに限らず、コンデンサ等でもよい。
【０１２６】
図１３（ａ）に示すタイプは、エンジン１３０の出力により発電機１８０を駆動させ、発電された電気エネルギによって電動モータ１８１を回転させる。電動モータ１８１の回転力は、トランスミッション１４４から出力される回転力に加えられる。
【０１２７】
ホイール１４８に作用する回転力のうち、例えば、８０％程度をエンジン出力でまかない、残りの２０％を電動モータ１８１によってまかなう構成が考えられる。コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないように、ホイールに作用する回転力から算出された駆動力を用いて作動油量を制御する。
【０１２８】
図１３（ｂ）に示すタイプは、電動モータ１８１の回転力のみでホイール１４８を回転させる。発電機１８０は、エンジン出力によって発電する。電動モータ１８１は、発電機１８０から供給される電気エネルギを回転力に変換し、トランスミッション１４４を介して、各ホイール１４８に伝達する。コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないように、電動モータ１８１の回転力から算出された駆動力を用いて作動油量を制御する。
【０１２９】
図１３（ｃ）に示すタイプでは、駆動輪となる複数のホイール１４８にそれぞれ電動モータ１８１を設ける。後輪駆動の場合、後輪となる各ホイール１４８に電動モータ１８１が設けられ、前輪駆動の場合、前輪となる各ホイール１４８に電動モータ１８１が設けられる。４輪駆動の場合、全てのホイール１４８に電動モータ１８１が設けられる。
【０１３０】
各電動モータ１８１の回転力は、各ファイナルギア１４５を介して各ホイール１４８に伝達される。コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないように、各電動モータ１８１の回転力から算出された駆動力を用いて作動油量を制御する。
【０１３１】
図１４に示すタイプでは、エンジン１３０の回転力は、遊星歯車機構１４３を介して各ホイール１４８に伝達される。発電機１８０はエンジン出力を利用して発電し、電動モータ１８１に電気エネルギを供給する。電動モータ１８１の回転力は、遊星歯車機構１４３を介して、エンジン１３０からの回転力に加えられる。コントローラ１６０は、バケットシリンダ１１２の最大負荷を超えないように、電動モータ１８１の回転力から算出された駆動力を用いて作動油量を制御する。
【０１３２】
このように、電動モータ１８１を用いるホイールローダにも本発明を適用して、信頼性及び寿命を高めることができる。
【０１３３】
上述した本発明の実施形態は、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。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。例えば、第３実施例は、第１実施例または第２実施例の両方に適用できる。また、第１実施例と第２実施例とを一つの建設車両に同時に適用することもできる。
【符号の説明】
【０１３４】
１００…ホイールローダ、１０２…本体、１０４…走行駆動輪、１０６…作業機、１０８…ブーム、１０８Ａ…バケットストッパ、１１０…バケット、１１２…バケットシリンダ、１３０…エンジン、１３２…ＰＴＯ、１３４…油圧回路、１３６…ブームシリンダ、１３８…走行駆動装置、１４０…クラッチ、１４２…トルクコンバータ、１４３…遊星歯車機構、１４４…トランスミッション、１４５…ファイナルギア、１４６…アクスル、１４８…ホイール、１５０…ストロークエンドセンサ、１５２…ブーム角度センサ、１５４…クラッチ出力軸回転数センサ、１５６…Ｔ／Ｍ出力軸回転数センサ、１５８…傾斜計、１６０…コントローラ、１６１…クラッチ圧制御部、１６２…Ｔ／Ｍ制御部、１６３…クラッチ圧目標値決定部、１６４…作動油量制御部、１６５…姿勢判別部、１６６…走行判別部、１６７…駆動力判別部、１６８…傾斜判別部、１７０…メモリ、１７２…速度段記憶部、１８０…発電機、１８１…電動モータ。
【図１】
2011179180.tif 000003
【図２】
2011179180.tif 000004
【図３】
2011179180.tif 000005
【図４】
2011179180.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011179180.tif 000008
【図７】
2011179180.tif 000009
【図８】
2011179180.tif 000010
【図９】
2011179180.tif 000011
【図１０】
2011179180.tif 000012
【図１１】
2011179180.tif 000013
【図１２】
2011179180.tif 000014
【図１３】
2011179180.tif 000015
【図１４】
2011179180.tif 000016