(57)【要約】【課題】本発明は、不慣れなオペレータに対し、効率的な掘削作業をもたらす最適な操作を促せるようにした建設機械の表示装置を提供する。【解決手段】本発明は、車体の牽引力を操作する第１操作部、車体前部の作業機を指令及び操作する第２操作部のそれぞれの操作状態（操作量）に対応づけて、予め設定した掘削作業における目標牽引力値、目標リフト力値に対する実際の掘削作業の牽引力値、リフト力値を対比して表示部(72,73)で表示させるように構成した。この目標牽引力値、目標リフト力値に対する実際の牽引力値、リフト力値の視認により、オペレータに対し、各段階の作業（車両の走行、作業機のリフト）で、燃費の改善や作業効率のよい操作が促せる。【選択図】図９
2015040422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輪を有する車体と、前記車体の前部に設けた作業機と、前記車体に設けられ前記車体の牽引力を操作する第１操作部と、前記作業機の動作を指令及び操作する第２操作部とを有し、前記第１操作部及び前記第２操作部の操作により掘削作業を行う建設機械の表示装置であって、
前記掘削作業における前記牽引力を算出する牽引力演算部と、
前記掘削作業における前記作業機のリフト力を算出するリフト力演算部と、
前記算出した牽引力の値、リフト力の値を、予め設定した掘削作業の目標牽引力値、目標リフト力値とそれぞれ対比する第１対比部と、
前記第１対比部の対比結果をそれぞれ表示する第１表示部と
を備えてなることを特徴とする建設機械の表示装置。
【請求項２】
前記牽引力、前記リフト力の上限を、予めそれぞれ異なる作業負荷にしたがい選択可能に設けた選択部を備え、
前記目標牽引力値、前記目標リフト力値を、前記選択部での選択に基づきそれぞれ設定するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の建設機械の表示装置。
【請求項３】
更に、前記算出した牽引力値と前記算出したリフト力値との双方の合力で表される掘削力を算出する第１掘削力演算部と、
前記作業機に積込んだ被掘削物の積込重量を検出する積載重量検出部と、
前記算出した掘削力と前記検出した積込重量とに基づき単位重量当たりの掘削力を算出する第２掘削力演算部と、
前記算出した単位重量当たりの掘削力値を、予め前記作業機の積込み仕様にしたがい設定した単位重量当たりの目標掘削力値と対比する第２対比部と、
前記第２対比部の対比結果を表示する第２表示部と
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の建設機械の表示装置。
【請求項４】
前記第２掘削力演算部は、更に前記作業機へ被掘削物が積込まれる掘削作業の開始から前記作業機のリフトを終える掘削作業の終了までの単位重量当たりの掘削力の平均の値を算出し、
前記第２対比部は、前記掘削作業の開始から掘削作業の終了までの単位重量当たりの掘削力の平均の値を前記単位重量当たりの目標掘削力値と対比することを特徴とする請求項３に記載の建設機械の表示装置。
【請求項５】
前記第２対比部で使用される単位重量当たりの掘削力の平均の値は、最新の掘削作業のときの値から過去の掘削作業回数分までの値を累積し、それまでの掘削作業の数で割った単位重量当たりの累積平均掘削力値としたことを特徴とする請求項４に記載の建設機械の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バケットの操作で掘削作業を行う建設機械の表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホイールローダなど掘削作業を行う建設機械には、オペレータの搭乗が可能な作業車両の前部に、バケットを昇降可能に組み付けた作業車両を用いたものがある。同作業車両の掘削作業は、通常、オペレータによるアクセル操作やレバー操作にて行われる。
【０００３】
具体的には、掘削作業は、作業車両をアクセルペダルの操作により走行させて、前方に搬入出口を向けたバケットを、地面に沿って、例えば処理すべき山積みの土砂など被掘削物へ突入させ、バケット内に被掘削物を積込む。この被掘削物の積込みを終えたら、今度はバケットをリフトさせるレバーの操作により、バケットを上方の姿勢に向かせながらリフトさせるといった一連の操作で行われる。
【０００４】
ところで、熟練したオペレータは、経験則などから、燃費が良く、作業効率の良い動作が得られる操作で、掘削作業が進められる。しかし、未熟練のオペレータが掘削作業を行うときは、習熟度の不足などから、ときとして燃費や作業効率の悪い操作により掘削が進められることがある。そのため、建設機械の作業車両でも、自動車などと同様、燃費の改善などのため、効率良く掘削操作が行われているか否かの認識が求められつつある。
【０００５】
例えば、特許文献１では油圧ショベルにおいて、掘削に供される掘削力を、バケットの回動角、油圧シリンダの圧力などから求め、同掘削力を、判断の基準となる基準掘削力と比較した数値を表示させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平  ２−  ３０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の従来技術では、実際の掘削力を基準の掘削力と並べて数値により表示する構成であるため、どの操作レバーをどの程度操作すれば、効率の良い掘削作業が行われるのか判別しづらい。
【０００８】
例えば、ホイールローダによる掘削作業は、作業車両の前進操作でバケットを土砂へ突入させたり、リフト操作で土砂を積込んだバケットをリフトさせたりなど、異なる操作系統を組合わせて行われ、バケットを土砂へ突入させるときの操作や、土砂を積込んだバケットをリフトさせる操作などが関与する。このため、掘削力を数値により表示しただけでは、不慣れなオペレータに対し燃費の改善や作業効率のよい操作を促せ難い。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、操作の不慣れなオペレータに対し、効率的な掘削作業をもたらす最適な操作を促せるようにした建設機械の表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、車輪を有する車体と、車体の前部に設けた作業機と、車体に設けられ車体の牽引力を操作する第１操作部と、作業機の動作を指令及び操作する第２操作部とを有し、第１操作部及び第２操作部の操作により掘削作業を行う建設機械の表示装置であって、掘削作業における牽引力を算出する牽引力演算部と、掘削作業における作業機のリフト力を算出するリフト力演算部と、算出した牽引力の値、リフト力の値を、予め設定した掘削作業の目標牽引力値、目標リフト力値とそれぞれ対比する第１対比部と、第１対比部の対比結果をそれぞれ表示する第１表示部とを備えてなることとした。
【００１１】
請求項２の発明は、牽引力、リフト力の上限を、予めそれぞれ異なる作業負荷にしたがい選択可能に設けた選択部を備え、目標牽引力値、目標リフト力値を、選択部での選択に基づきそれぞれ設定するように構成するものとした。
【００１２】
請求項３の発明は、更に、算出した牽引力値と前記算出したリフト力値との双方の合力で表される掘削力を算出する第１掘削力演算部と、作業機に積込んだ被掘削物の積込重量を検出する積載重量検出部と、算出した掘削力と検出した積込重量とに基づき単位重量当たりの掘削力を算出する第２掘削力演算部と、算出した単位重量当たりの掘削力値を、予め作業機の積込み仕様にしたがい設定した単位重量当たりの目標掘削力値と対比する第２対比部と、第２対比部の対比結果を表示する第２表示部とを備えることとした。
【００１３】
請求項４の発明は、第２掘削力演算部が、更に作業機へ被掘削物が積込まれる掘削作業の開始から作業機のリフトを終える掘削作業の終了までの単位重量当たりの掘削力の平均の値を算出し、第２対比部は、掘削作業の開始から掘削作業の終了までの単位重量当たりの掘削力の平均の値を単位重量当たりの目標掘削力値と対比するものとした。
【００１４】
請求項５の発明は、第２対比部で使用される単位重量当たりの掘削力の平均の値が、最新の掘削作業のときの値から過去の掘削作業回数分までの値を累積し、それまでの掘削作業の数で割った単位重量当たりの累積平均掘削力値であるとした。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、異なる操作系統を駆使して行う掘削作業中、車体の牽引力（走行駆動力）、作業機のリフト力は、リアルタイムで、第１表示部に、目標牽引力値、目標リフト力値と対比しながらそれぞれ表示される。これにより、オペレータは、各段階の作業（車両の走行、作業機のリフト）で操作の良否が視認できる。
【００１６】
しかも、第１操作部、第２操作部のそれぞれの操作状態に対応づけて、目標牽引力値、目標リフト力値に対する実際の牽引力値、リフト力値を視認できるため、オペレータに対し、各段階の作業（車両の走行、作業機のリフト）で、燃費の改善や作業効率のよい操作を促せる。
それ故、操作の不慣れなオペレータに対し、効率的な掘削作業をもたらす最適な操作を促すことができる。
【００１７】
請求項２の発明によれば、選択部にて、作業負荷に対応した力を発揮する牽引力、リフト力を選ぶと、それに応じて目標牽引力値、目標リフト力値を変化させた表示を行うので、どのような作業負荷の掘削作業でも、最適な操作がオペレータに促せる。
【００１８】
請求項３の発明によれば、オペレータに対して、掘削作業の各段階の良好な操作を促すだけでなく、第２表示部により、作業機の掘削能力を十分に利用した効率の良い作業であるか否かの点も認識させることができる。これにより、総合的な見地からオペレータに最適な操作を促すことができ、掘削作業は、総合的に効率よく進められる。
【００１９】
請求項４の発明によれば、特に単位重量当たりの掘削力は、作業機へ被掘削物が積み込まれる掘削作業の開始から作業機のリフトを終える掘削作業の終了までを特化した平均値なので、掘削作業に特化した見やすい表示で、作業効率が認識できる。
請求項５の発明によれば、さらに過去の作業状況を考慮した、掘削作業だけに特化した見やすい表示で、作業効率が認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建設機械の一例であるホイールローダの側面図。
【図２】ホイールローダの走行駆動系、バケット駆動系を示すブロック図。
【図３】（ａ）は、ホイールローダの運転室内の各種機器の所在を示す平面図、（ｂ）は同機器のうちの作業モードを切換えるためのスイッチの平面図。
【図４】エンジンの出力特性を説明するための線図。
【図５】トランスミッションの速度段特性を示す線図。
【図６】ホイールローダで行われる掘削作業を順に説明するバケットの側面図。
【図７】掘削作業中の牽引力、リフト力、掘削力の関係を示す説明図。
【図８】掘削作業の状況を表示する表示装置の各部の構成を示すブロック図。
【図９】同表示装置によるバケット牽引操作中の表示画面の一例を示す図。
【図１０】同表示装置によるバケットリフト操作中の表示画面の一例を示す図。
【図１１】本発明の第２の実施形態の要部となる表示装置の異なる表示例を示す図。
【図１２】掘削力の履歴を表示した表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を図１から図１０に示す第１の実施形態に基づいて説明する。
図１は建設機械、例えばホイールローダの側面を示し、図２は同ホイールローダの走行駆動系、バケット駆動系統を示し、図３（ａ）は同ホイールローダの運転室６内における各種操作機器のレイアウトを示している。
【００２２】
まず、ホイールローダの全体について説明すると、図中１はホイールローダを構成している作業車両である。同作業車両１の車体１ｘは、作業機２１を有する前部車体部５と、オペレータが搭乗する運転室６やエンジン室７を有する後部車体部９とを、センタピン１２を介して車幅方向に屈曲（回動）可能に連結して構成される。前部車体部５には前輪４が設けられ、後部車体部９には後輪８（いずれも本願の車輪に相当）が設けられる。また前部車体部５と後部車体部９間は、センタピン１２を挟んだ両側に配置されているステアリングシリンダ１３（図１に一部図示）にそれぞれ連結され、作業車両１がセンタピン１２を中心に車幅方向左右へ屈曲できるようにしている。
【００２３】
作業機２１は、前部車体部５の前部に、掘削用のバケット３を昇降可能に設けて構成される。具体的には作業機２１は、前部車体部５の前部から前方へ延びる昇降可能に支持されたリフトアーム２、同リフトアーム２の先端部で上下方向に回動自在に支持されたバケット３と、リフトアーム２を昇降させるアームシリンダ１０（油圧アクチュエータ）と、バケット駆動用のバケットシリンダ１１（油圧アクチュエータ）と、同バケットシリンダ１１の出力をバケット３に伝えて同バケット３を回動させるリンク機構１１ａとを有している。
【００２４】
またエンジン室７内には、エンジン１４を始めとして、例えばエンジン１４の出力部に接続される機器が収められている（図２に図示）。具体的にはエンジン室７内には、レギュレータ２３付の作業用油圧ポンプ１９、トルクコンバータ１５（インペラ、タービン、ステータから構成された流体クラッチ）、ソレノイド弁１６ａや液圧クラッチ（図示しない）が付いたトランスミッション１６が収容される。
【００２５】
そして、エンジン１４の出力部に、順に作業用油圧ポンプ１９、トルクコンバータ１５、トランスミッション１６が接続される。トランスミッション１６の出力部は、プロペラシャフト１７を介して、前・後のデファレンシャルギヤ１７ａ、１７ｂ、前・後輪４，８のアクスルシャフト１８ａ，１８ｂに接続され、作業車両１の走行により、バケット３を被掘削物、例えば山積みされた土砂Ａ（図６に図示）へ突入できるようにしている。
【００２６】
作業用油圧ポンプ１９の吐出部は、コントロールバルブ２０を介して、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１、ステアリングシリンダ１３などに接続される。つまり、作業用油圧ポンプ１９から吐出される圧油にて、リフトアーム２を昇降させたり（バケット３の昇降）、バケット３を回動（バケット３の向き変更）させたり、作業車両１を操舵させたりできるようにしている。
【００２７】
一方、図３（ａ）に示されるように運転室６内の中央には、搭乗したオペレータが着座する運転席４１が設けられる。この運転席４１の前方には、インストルメントパネル４３やステアリングハンドル６０が設けられている。インストルメントパネル４３に形成されている計器面４４にて、各種パイロットランプ（パーキングブレーキランプなど）、作業車両１の走行速度を示す速度メータ、燃料計、シフト位置を示すシフトインジケータ（いずれも図示せず）など、運転に必要な情報が表示される。
【００２８】
また運転席４１やステアリングハンドル６０の周辺には、多くの操作部が設けられている。具体的には、ステアリングハンドル６０の周りには、速度段（例えば１速〜４速の変速）を指示するシフトレバー６１や前・後進切換えレバー（図示しない）が設けられ、運転席４１の前方の床部には、作業用のブレーキペダル６２、走行用のブレーキペダル６３、走行用のアクセルペダル６４（本願の第１操作部に相当）などが設けられている。ちなみにシフトレバー６１には、シフト位置を検出するシフトセンサ３７が設けられ、アクセルペダル６４には、アクセル開度を検出するアクセルセンサ３０が設けられている。
【００２９】
運転席４１の側方に形成されているサイドコンソールパネル４２の上面の前側には、バケット３を上下方向に回動操作するバケット回動用の操作レバー２２ａ、バケット３を昇降操作するバケット昇降用の操作レバー２２ｂ（本願の第２操作部に相当）が設けられている。
【００３０】
さらに操作レバー２２ａ，２２ｂの周辺には、例えば粘土質の土砂や砂利など費やす作業負荷の異なる被掘削物に応じて作業車両１のエンジン出力を、複数のモード、例えばＰ（パワー）モード（作業性を重視したモード）、Ｅ（エコノミ）モード（燃費を重視したモード）といった二種類のモードに選択可能なＥ／Ｐスイッチ３８（本願の選択部に相当）や、作業車両１の前進操作をオートモードやマニュアルモードに切換え可能としたＭ／Ａスイッチ３５などが設けられている。ちなみにＥ／Ｐスイッチ３８には、例えば図３（ｂ）に示されるようなオルタネイト式スイッチが用いられている。
【００３１】
このうち操作レバー２２ａ，２２ｂは、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１の動きを制御するコントロールバルブ２０に接続されている。これにより、操作レバー２２ｂを操作すると、同操作量に応じてアームシリンダ１０が伸縮動して、バケット３を昇降させる。操作レバー２２ａを操作すると、同操作量に応じてバケットシリンダ１１が伸縮動して、バケット３の角度を変えられるようにしている。
【００３２】
また例えば運転席４１の後方には、コントローラ２６が設けられている。コントローラ２６は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他の周辺回路などを有して構成される。このコントローラ２６には、作業車両１や作業機２１を制御するのに必要な各種制御機器が接続されている。
【００３３】
すなわち、コントローラ２６には、図２に示されるようにリフトアーム２の作業車両１に対する角度を検出するアーム角度センサ２７、バケット３の作業車両１に対する角度を検出するバケット角度センサ２８、アクセルセンサ３０、Ｍ／Ａスイッチ３５、シフトセンサ３７、Ｅ／Ｐスイッチ３８、エンジン１４を制御するエンジン制御部４０が接続されている。
【００３４】
さらにコントローラ２６には、アームシリンダ１０におけるシリンダのピストン基部側に加わる圧力を検出する圧力センサ２４（ボトム圧センサ）、反対のピストンロッド側に加わる圧力を検出する圧力センサ２５（ロッド圧センサ）、作業車両１の車速を検出する車速センサ３１、トルクコンバータ１５の入力側の回転速度を検出する入力側回転センサ３２、トルクコンバータ１５の出力側の回転速度を検出する出力側回転センサ３３、作業用油圧ポンプ１９の吐出圧力を検出する圧力センサ３４（作業機圧力センサ）、トランスミッション１６の変速を行うソレノイド弁１６ａを制御するソレノイド制御部３９なども接続されている。
【００３５】
またコントローラ２６には、作業負荷に応じたエンジン出力としたり、同出力で自動変速を制御させたりする機能が設定されている。
すなわち、例えばコントローラ２６には、図４に示されるようなＰモードをエンジン１４の最高回転速度の地点に定め（最高回転速度の制限がない）、ＥモードをＰモードよりもエンジン最高回転速度の低い低速側に定めたエンジンの出力性能マップ（エンジンの出力トルクと回転速度とに基づく）が設定されている。
【００３６】
この設定により、オペレータが、作業負荷の大小の認知によりＰモードを選択すると、作業機２１や作業車両１へ、エンジン１４の最高回転速度の上限の制限のないエンジン出力下において圧油の供給が行われる。またＥモードを選択すると、作業機２１や作業車両１へ、エンジン１４の最高回転速度を低速側に抑えたエンジン出力下において圧油の供給が行われる。
【００３７】
コントローラ２６には、この他、アクセルペダル６４の踏込量（操作量）に応じ、目標エンジン回転速度を設定して、エンジン１４の回転速度を同目標エンジン回転速度へ制御する機能や、トルクコンバータ１５の速度比（出力側の回転速度／入力側の回転速度）を算出し、得られた速度比が基準速度比より大きくなるとソレノイド制御部３９へシフトアップを指示し、同速度比が基準速度比より小さくなるとソレノイド制御部３９へシフトダウンを指示する機能や、図５に示されるような各速度段（１速〜４速）の特性マップ（アクセル開度と車速とに基づく）などが設定されている。
【００３８】
同設定により、Ｍ／Ａスイッチ３５をオートモードに選択すると、シフトセンサ３７が検出した速度段（１速度段〜４速度段）まで、トルクコンバータ１５の速度比に応じて、自動変速の制御が行われるようにしている。つまり、シフトレバー６１で選択した速度段を上限とした自動変速が行われる。
【００３９】
ちなみに、トランスミッション１６に入力される入力トルクＢ１（図４に図示）は、トルクコンバータ１５の速度比（出力側の回転速度／入力側の回転速度）と作業用油圧ポンプ１９の吸収トルクに応じて変化するため、トルクコンバータ１５の速度比が大きくなると、図４中のＢ０のように大きく、トルクコンバータ１５の速度比が小さくなると、図４中のＢ２のように小さくなる。このため、図５の特性に示されるようにＰモードは、Ｅモードよりも走行駆動力が大きく、エンジン回転速度が高い分だけ、各速度段での最高車速も速い。なお、Ｍ／Ａスイッチ３５でマニュアルモードを選択したときは、シフトレバー６１の手動操作により任意の速度段で変速する。
【００４０】
ここで、図６を参照して、ホイールローダにより、山積みされている土砂Ａを掘削する掘削作業を説明すると、まず、搭乗したオペレータによる各レバー操作（アーム用操作レバー２２ａ，バケット用操作レバー２２ｂ）で、アームシリンダ１０やバケットシリンダ１１を駆動して、バケット３の先端部に有る搬入出口を前方に向かせ、バケット全体を地面の直上に配置する[図６（ａ）]。
【００４１】
この後、この姿勢から、例えばＰモード（被掘削物による選択）、オートモード（自動変速のモード）を選択して、アクセルペダル６４を踏操作し、作業車両１を前進させながら被掘削物である土砂Ａへ向かわせる。この前進により、図６（ａ）、（ｂ）のようにバケット３の先端部は、土砂Ａへ突入し、バケット３内に土砂Ａが積込まれる。
【００４２】
図６（ｂ）のように積込みを終えたら、今度はレバー操作（操作レバー２２ａ，２２ｂ）により、アームシリンダ１０やバケットシリンダ１１を駆動して、図６（ｃ）のようにバケット３の向きを上方の姿勢に変えながら、バケット３をリフトさせる。ここまでの一連の操作により、土砂Ａの掘削作業が行われる。その後、土砂Ａを排土する。例えばトラックの荷台（いずれも図示せず）まで土砂を運び、荷台の上方でバケット３を下側へ向くように操作し、バケット３内の土砂Ａをトラックの荷台へ排土する。
【００４３】
このとき、熟練したオペレータは、経験則などから、燃費が良く、作業効率の良い動作が得られる操作で、掘削作業が進められるものの、未熟練のオペレータのときは、習熟度の不足などから、燃費や作業効率の悪い操作で、掘削作業が進められやすい。
そのため、例えば運転室６のうち、オペレータが注視しやすい部位、例えば図３に示されるようにインストルメントパネル４３の計器面４４と隣接した部位には、良好な掘削操作の教示を可能とした表示装置４５が設けられている。
【００４４】
この表示装置４５は、インストルメントパネル４３の前面に例えば角形の表示面４６ａを有する表示器４６と、同表示面４６ａに掘削作業の良否を示す情報を表示させる制御部４７とを有している。
ここで、掘削作業を行うための力は、図７に示されるように土砂Ａへバケット３を突入させる力、すなわち作業車両１の前進操作（アクセルペダル６４による操作）がもたらす走行駆動力に相当する牽引力αと、その操作系統とは異なるレバー（アーム用操作レバー２２ａ及びバケット用操作レバー２２ｂ）の操作がもたらす土砂Ａを積込んだバケット３を上方へリフトさせるときのリフト力βとが占める。その総合的な力は、牽引力αとリフト力βの合力である掘削力γで表わされる。
【００４５】
そこで、制御部４７には、コントローラ２６と連携して、掘削作業中の牽引力α、リフト力βの良否をリアルタイムで表示したり、バケット３の掘削能力の利用具合を表示したりする機能が設けられている。図８には、これら機能を構成する制御部４７の各部の構造が示され、図９には、同制御部４７の制御で表示面４６ａに表示される表示形態が示されている。
【００４６】
ここで、制御部４７は、図８に示されるように牽引力演算部４８、リフト力演算部５０、掘削作業開始・終了判定部５２、掘削力演算部５４、積載重量演算部５５、対比演算部５６、スコア演算部５７、目標値設定部５８などを組み合わせてなる。以下に制御部４７の各部の機能について説明する。
【００４７】
掘削作業を行う牽引力αは、エンジン１４の駆動力が前・後輪４，８へ伝達される力で表される。そのため、牽引力αの算出には、牽引力演算部４８を用いて、例えばトルクコンバータ１５の入力側の回転速度と出力側の回転速度に基づき算出する手法が用いてある。具体的には牽引力αは、牽引力演算部４８において、例えばトルクコンバータ１５の速度比［＝（出力側回転センサ値／（入力側回転センサ値）］と、トルクコンバータ１５の容量係数［＝（トルクコンバータの入力トルク／トルクコンバータの入力回転数2）× １０6（Ｎｍ／rpm2）］とを算出し、この速度比、容量係数、トルクコンバータ１５の入力回転数を用いて、トルクコンバータ１５の出力トルク[＝トルク比（速度比の逆数）× 容量係数×トルクコンバータの入力回転数2）]を算出し、算出したトルクコンバータ１５の出力トルクに、トランスミッション１６の減速比とアクスルの減速比（１７ａ，１７ｂ）とを掛け合わせ、前・後輪４，８の半径で除することにより得られる。さらに述べれば、トルク比と容量係数は、トルクコンバータ１５のサイズが決まれば、速度比に対して一定の関係が成立するから、トルクコンバータ１５の出力トルクは、速度比から算出できる。
【００４８】
掘削作業を行うリフト力βは、リフトアーム２を駆動するアームシリンダ１０に加わる圧油に基づき算出する手法が用いてある。そのため、リフト力βの算出には、リフト力演算部５０において、バケット３のリフト時、アームシリンダ１０に加わる油圧（圧力センサ２４から出力されるボトム圧）と、同油圧で変位するリフトアーム２の角度（アーム角度センサ２７の出力）とに基づき演算することにより得られる。
【００４９】
掘削力γは、掘削力演算部５４（本願の第１掘削力演算部に相当）にて、算出した瞬間の牽引力αと、算出した瞬間のリフト力βとの双方の合わさる合力を算出することで得られる。
掘削作業開始・終了判定部５２は、バケット３の掘削作業の効率を判断する一つの要素となるものである。この掘削作業の開始と終了の判定には、圧力センサ２４から出力されるアームシリンダ１０のボトム圧が用いられる。
【００５０】
すなわち、掘削作業におけるアームシリンダ１０のボトム圧（圧力センサ２４で検出される圧力）は、作業車両１が土砂Ａへ向かい前進するときは低く、掘削作業が開始すると急峻に大幅に上昇する。この高い状況が掘削作業の全区間に渡り継続する。掘削作業が終了すると、急激に大幅に低下する挙動を示す。例えば一つの基準値として圧力Ｐを設定すると、アームシリンダ１０のボトム圧は、前進工程では全区間に渡り基準値Ｐより低く、掘削作業では基準値Ｐより大幅に高くなる挙動となる。排土作業は、排土作業の前半でボトム圧が基準値Ｐより高く、その後は基準値Ｐより低くなるため、掘削作業のときとは挙動に差がある。土砂Ａに至るまでの前進工程の時間は、通常、数秒間（例えば５秒）程度である。
【００５１】
そこで、掘削作業開始・終了判定部５２は、アームシリンダ１０のボトム圧が所定時間に渡り基準値Ｐより低く、その後、上昇して基準値Ｐを越えた時点を掘削作業の開始時点として検出し、その後、基準値Ｐを下降したときを掘削作業の終了時点として検出して、作業開始〜終了までを判定するものとしている。
【００５２】
さらに掘削力演算部５４には、掘削作業の開始時点から終了時点までの掘削作業中における掘削力の平均である平均掘削力を算出する機能や、当該平均掘削力を最新の掘削作業（現時点）のときの値から過去の所定時点の掘削作業分までの値を累積し、それまでの掘削作業の数（サンプリング数）で割った累積平均掘削力値を算出する機能を有している。
【００５３】
積載重量演算部５５（本願の積載重量検出部に相当）は、バケット３内に積込んだ土砂Ａ（被掘削物）の実積込重量を算出（検出）するものである。実積込重量は、例えば積込み状態のときアームシリンダ１０に加わる回転モーメント（アームシリンダ１０の基部側を支持するピン１０ａを支点としたモーメント）から回転力を算出し、これをリフトアーム２のアーム角度で補正して総積載重量を求め、同総積載重量から空状態のときの重量を引くという手法により得られる。
【００５４】
具体的には積載重量演算部５５は、例えばアームシリンダ１０のボトム側に加わる力（ボトム圧や受圧面積などから算出）からアームシリンダ１０のロッド側に加わる力（ロッド圧や受圧面積などから算出）を引いて回転力を求め、予め設定された補正マップ（図示しない）から図示リフトアーム２のアーム角度に応じた補正係数（アーム角度に応じて異なる回転力の補正のため）を求め、双方を掛けあわせることで、総積載重量を求める。この総積載重量から、予め設定された空の状態下での重量（バケット３、リフトアーム２）を引くことによって、実積込重量が検出されるようにしてある。むろん、精度を増すために積込量の重心を考慮した演算を加えても構わない。
【００５５】
目標値設定部５８は、各種目標値を記憶する機能を有している。ここでは、最適な掘削作業を行うために用いる目標牽引力の値や、目標リフト力の値や、目標掘削力の値が設定されている。詳しくは、Ｅ／Ｐスイッチ３８で選択される作業モード（掘削負荷の異なる掘削作業のモード）に基づき、それぞれモード別、ここではＥモード用、Ｐモード用の二種類の目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値が設定されている。また目標値設定部５８には、バケット３の掘削能力となる、予めバケット３の積込み仕様にしたがい定めた、積込重量の単位重量当たりの目標掘削力値も設定されている。
対比演算部５６（本願の第１対比部に相当）は、目標値設定部５８から入力される目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値と牽引力演算部４８で算出された牽引力α、リフト力演算部５０で算出されたリフト力β、掘削力演算部５４で算出された掘削力γとをそれぞれ対比する機能を有する。詳しくは、対比演算部５６では、目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値に対する牽引力α、リフト力β、掘削力γの比率をそれぞれ求めるようにしている。
【００５６】
スコア演算部５７（本願の第２掘削力演算部に相当）は、掘削力演算部５４から出力される平均掘削力値、ここでは累積平均掘削力値と、積載重量演算部５５で算出（検出）されたバケット３の実積込重量値の累積平均値とに基づき、単位重量当たりの実掘削力値（単位重量当たりの累積平均掘削力値）を算出する機能をもつ。また、スコア演算部５７には、目標値設定部５８で求めた積込重量の単位重量当たりの目標掘削力値が入力されており、これより、スコア演算部５７（本願の第２対比部に相当）は、更に単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値とを対比する機能を有している。詳しくは、スコア演算部５７では、単位重量当たりの目標掘削力値を単位重量当たりの実掘削力値で除し、これにより単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との比率（スコア）を求めるようにしている。
【００５７】
上記牽引力α（瞬間）、リフト力β（瞬間）、掘削力γ（瞬間）と目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値との各比率や上記単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との比率（スコア）などの信号は表示器４６へ入力される。
【００５８】
表示器４６の表示面４６ａは、図９に示されるように例えば表示面４６ａの表示域が上・下で二区画に分けられ、上側の表示域６９を、バケット３の掘削効率の良否を表示する部位（ここではスコアモニタ）としている。また下側の表示域７０を、リアルタイムで、掘削作業中の牽引力α、リフト力β、掘削力γ（牽引力とリフト力の合力）の良否を表示する部位（ここでは掘削力モニタ）としている。
【００５９】
表示形態を説明すると、下側の表示域７０では、表示域７０の右側に、ホイールローダの作業状況を分かりやすくするため、ホイールローダ全体の側面図を模した絵が表示されている。表示域７０の左側には、絵で示したホールローダのバケット先端付近から横方向へ延びる横向きバー表示形のインジケータ７２、同インジケータ７２の基部から縦方向へ延びる縦向きのバー表示形のインジケータ７３、これらインジケータ７２，７３の基端付近から斜め上方向へ延びる斜め向きのバー表示形のインジケータ７４が設けられている（いずれも本願の第１表示部に相当）。
【００６０】
この掘削作業時における力の向きに対応して配置されたインジケータ７２〜７４により、リアルタイムで、横向きの力として瞬間的な大きさで示した牽引力αや縦向きの力として瞬間的な大きさで示したリフト力βやこれらの合力を瞬間的な大きさで示した掘削力γが表示できるようにしている。
【００６１】
インジケータ７２〜７４は、いずれも複数のブロック、例えば６個のブロックで構成される。表示器４６には、ＰモードやＥモードの選択に応じて、同モードの目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値を、それぞれインジケータ７２〜７４の上限に定めて、対比演算部５６において算出された牽引力α（瞬間）、リフト力β（瞬間）、掘削力γ（瞬間）の目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値に対する各比率をバー表示（全体を１００％として表示）する機能が設定されている。さらに、表示器４６には、バー表示のうち目標値の限界近くの値を挟んで上位側の値と下位側の値とを異なる色で表示させる機能が設定されており、各インジケータ７２〜７４は、例えば各インジケータ７２〜７４の８０％程度値を境として異なる色（例えばオレンジ色、グリーン色など）で表示が行われる。
【００６２】
こうした表示より、算出した牽引力、同リフト力、同掘削力は、最適作業を促す目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値と対比しながら表示される。つまり、リアルタイムで、オペレータに、現在の掘削作業における牽引力、リフト力、掘削力の状況が伝えられるようにしている。
【００６３】
上側の表示域６９には、同表示域６９の左右方向の全体を占めるように延びるバー形のインジケータ７６（本願の第２表示部に相当）が設けられている。同インジケータ７６は、スコア演算部５７で算出した単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との対比結果をバー表示するものである。具体的には、表示器４６には、インジケータ７６の全体（１００％）を目標の単位重量当たり掘削力値に対応させるようにして、スコア演算部５７で算出した単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との比率（スコア）をバー形に表示する機能が設定されている。
【００６４】
この表示より、単位重量当たりの実掘削力も、単位重量当たりの目標掘削力値と対比しながら表示され、バケット３の掘削能力の利用具合（良否）がわかるようにしている。例えば、土砂Ａの積込重量が少ないと、単位重量当たりの実掘削力が大きくなるため、単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との比率（スコア）はインジケータ７６の全体（１００％）よりも小さく表示され、この場合には、バケット３の掘削能力の利用具合があまり良くないと判断できる。一方、単位重量当たりの実掘削力値が単位重量当たりの目標掘削力値に近づき、すなわちインジケータ７６の表示が全体（１００％）に近くなるほど、バケット３の掘削能力の利用具合は良好と判断できる。
また表示域６９には、累積している平均掘削力の起点をリセットするリセット操作部６９ａが設けてあり、いつでも平均掘削力の累積起点時点が変えられるようにしている。
【００６５】
なお、表示器４６には、実牽引力や実リフト力が、目標牽引力や目標リフト力を越えたときを知らせる報知器、例えば発音部４６ｂが接続されていて、表示装置４５は、発音により、牽引力やリフト力が過剰であることをオペレータへ伝える構造も有している。
【００６６】
このように構成された表示装置４５によると、ホイールローダでの掘削作業中、図６（ａ），（ｂ）で示すアクセル操作（前進走行）で、バケット３を土砂Ａ（被掘削物）へ突入させる作業をするときの牽引力αは、目標牽引力値と対比しながら、リアルタイムで、インジケータ７２によりバー表示される。
【００６７】
また図６（ｃ）で示すレバー操作で、土砂Ａの積込みを終えたバケット３をリフトさせる作業をするときのリフト力βは、目標リフト力値と対比しながら、リアルタイムで、表示器インジケータ７３によりバー表示される。さらに双方の合力たる掘削力γは、目標掘削力値と対比しながら、インジケータ７４によりバー表示される。
また土砂Ａの積込み具合を示す土砂Ａの単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との比率（スコア）が、インジケータ７６によりバー表示される。
【００６８】
このとき、オペレータが熟練者であると、インジケータ７２、７３には、それぞれ実牽引力、実リフト力、実掘削力が、それぞれ上限（１００％）の近くまで伸びたバーで表示される。そして、インジケータ７６についても、上限（１００％）の近くまで伸びたバーで表示される。
【００６９】
これに対し、未熟練のオペレータが掘削作業を行う場合、牽引力αの不足から、バケット３内へ十分に土砂Ａが積込まれない状態が生じたり、リフト力βの不足から、土砂Ａを積込んだバケット３が思い通りにリフトしない状態が生じたりすることがある（作業効率が悪い）。
【００７０】
ここで、牽引工程（作業車両の前進）における牽引力αの不足は、アクセルペダル６４の踏操作が足りないときなので、インジケータ７２は、例えば図９中の黒色部分に示されるような二つのブロックだけが点灯するような小表示で牽引力を示す（極端な例）。つまり、インジケータ７２の表示により、牽引作業に直したい点が有ることをオペレータに知らせつつ、どの程度、目標牽引力から低い牽引力なのかをオペレータに伝え、オペレータに、牽引工程で最適となる操作を促す。
【００７１】
これを受けてオペレータは、アクセルペダル６４の踏込みを増せばよい。すると、図９中の斜線部分のようにバケット３を進める駆動力（牽引力）は増し（牽引操作の訂正）、最適な牽引力αで、バケット３の牽引が行える。つまり、バケット３内に最適に土砂Ａを積込むことが可能となる。
ちなみに、実牽引力が目標牽引力を越えると、発音器４６ｂから、同状態を示す警報音が出力される。これにより、オペレータには、アクセルペダル６４の踏操作を抑える指示が促される。
【００７２】
また牽引工程に続くリフト工程である（バケットを持ち上げる）ときのリフト力βの不足は、上記牽引操作とは異なり、レバー操作（操作レバー２２ｂ）が不足しているときなので、インジケータ７３は、例えば図１０の黒色部分に示されるような二つのブロックだけが点灯するような小表示でリフト力を示す（極端な例）。このインジケータ７３により、リフト作業に直したい点が有ることをオペレータに知らせつつ、どの程度、目標リフト力から低いリフト力なのかをオペレータに伝える。
【００７３】
つまり、牽引操作のときと同様、オペレータに、リフト工程（バケット３のリフト）で最適となる操作を促す。これを受けてオペレータは、図１０中の斜線部分のように操作レバー２２ａの操作量を増せばよく（リフト操作の訂正）、これにより、最適なリフト力で、バケット３のリフトを行うことが可能となる。つまり、土砂Ａの掘削作業を最適に進めることができる。
ちなみに、実リフト力が目標リフト力を越えると、牽引工程のときと同様、発音器４６ｂから、同状態を示す警報音が出力され、オペレータに、レバー操作を抑える指示を促す。
その結果、土砂Ａの積込重量が少ないような場合には、インジケータ７６は全体より短いバーで表示され、土砂Ａの掘削作業が最適となり土砂Ａの積込重量が十分であると、インジケータ７６は上限（１００％）の近くまで伸びたバーで表示される。
【００７４】
このように、異なる操作系統を駆使して行う掘削作業中、それぞれインジケータ７２，７３により、リアルタイムで、オペレータに、バケット３が土砂Ａ（被掘削物）へ突入する操作の良否、それに続く土砂Ａを積込んだバケット３をリフトする操作の良否を視認（認識）させることにより、各段階の作業（作業車両の前進、バケットのリフト）で最適となる操作が促せる。
【００７５】
しかも、アクセルペダル６４（第１操作部）、アーム用操作レバー２２ａ，バケット用操作レバー２２ｂ（いずれも第２操作部）のそれぞれの操作状態（操作量）に対応づけて、目標牽引力値、目標リフト力値に対する実際の牽引力値、リフト力値が視認できるため、オペレータに対し、各段階の作業（車両の前進、作業機のリフト）で、燃費の改善や作業効率のよい操作を促すことができる。
それ故、バケット３による掘削作業は、未熟練のオペレータでも、熟練者と同等の操作、すなわち燃費が良く、作業効率の良い動作が得られる操作で行える。つまり、不慣れなオペレータに対し、効率的な掘削作業をもたらす最適な操作を促すことができる。
【００７６】
しかも、インジケータ７４にて、牽引力αとリフト力βの合力たる掘削力γを表示したので、オペレータは、掘削力の大きさの変化度合いも合わせて視認でき、掘削作業の状況が把握しやすい。そのうえ、インジケータ７２〜７４は、Ｅ／Ｐスイッチ３８と連携して、目標牽引力値、目標リフト力値、目標掘削力値を変化させているので、どのような作業負荷の掘削作業でも、最適な操作をオペレータに促すことができる。
【００７７】
特に、インジケータ７６で表示される、単位重量当たり実掘削力と単位重量当たり目標掘削力値との対比結果により、オペレータは、バケット３の掘削能力を十分に利用したか否かといった効率の点までも認識することができる。これにより、総合的な見地からオペレータに最適な操作を促すことができ、掘削作業を、総合的に効率よく進めることができる。
【００７８】
しかも、スコア演算部５７での単位重量当たり実掘削力値の演算には、バケット３の突入からリフトまでの掘削作業だけに特化した平均掘削力値を用いたので、掘削作業に特化した見やすい表示下で、掘削作業の効率を認識することができる。そのうえ、平均掘削力値には、最新の掘削作業から過去の掘削作業回数分の値まで累積し、掘削作業回数で割った累積平均掘削力値を用いたので、過去の作業状況を考慮した表示で、掘削作業の効率の認識ができる。特にリセット操作部６９ａによる累積起点のリセット操作により、オペレータ個人の掘削効率の情報も知ることができ、オペレータ自身の技能の向上に役立つ。
【００７９】
図１１は、本発明の第２の実施形態を示す。
本実施形態は、第１の実施形態の変形例で、第１の実施形態のように、実牽引力、実リフト力を実掘削力と共に表示したのではなく、個々に目標牽引力、目標リフト力と対比しながら表示させるようにしたものである。
【００８０】
すなわち、表示面４６ａの表示域は、上下左右で四区画に分けられ、右側の表示域８１を、リアルタイムで、それぞれ掘削作業中の牽引力α、リフト力βの良否を表示する部位としている。また左側上段の表示域８２を、バケット３の平均掘削力を表示する部位（ここでは平均掘削力のモニタ）とし、左側中段の表示域８３を、第１の実施形態と同じく、掘削作業の効率の良否を表示する部位（ここではスコア）とし、左側下段の表示域８４を、最新の実掘削力値から過去分（所定回数分）の実掘削力値までの履歴を出力操作するための部位（ここでは掘削力履歴）としている。
【００８１】
具体的には、右側の表示域８１では、例えばバケット３の側面図を模した絵、タイヤ（前後輪）を模した絵、並びに上下方向に延びた牽引力用の縦形インジケータ９１、同じくリフト用の縦形インジケータ９２を設けて、牽引力（瞬間）やリフト力（瞬間）をリアルタイムで表示できるようにしている。
【００８２】
また左上段の表示域８２には、算出されるバケット３の平均掘削力を、デジタル表示で表示するデジタル表示域９４が設けられ、左中段の表示域８３には、第１の実施形態と同様のバー形のインジケータ９５が設けられ、単位重量当たりの目標掘削力値と単位重量当たりの実掘削力値との比率（スコア）を表示できるようにしている。左下段の表示域８４には、累積した平均掘削力値を表示する履歴表示モードに切り換えるための表示スイッチ９６が設けられている。ちなみに図１２には、履歴表示モードに切り換えたときに表示面４６ａに表示される掘削力値の履歴の一例を示している（縦形のバー表示）。
【００８３】
このような表示形態にしても第１の実施形態と同様の効果を奏する。特に平均掘削力値や掘削力値の履歴を一緒に表示すると、一層、掘削作業の改善する点が表れやすくなるので、より一層、効率良く掘削作業を進めることができる。
但し、図１１において第１の実施形態と同じ部分には、同一符号を付してその説明を省略した。
【００８４】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば上述した実施形態では、瞬間的な牽引力や瞬間的なリフト力や掘削力の表示、さらには掘削力の対比結果の表示には、バー表示を採用したが、これに限らず、例えば円形な表示を行ってもよく、表示形態には限定されるものではない。
もちろん、本発明は、ホイールローダでなく、他の建設機械に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１  作業車両
１ｘ  車体
２  リフトアーム
３  バケット（作業機）
４，８  前輪、後輪（車輪）
１０  アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
１１  バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
２２ａ，２２ｂ  操作レバー（第２操作部）
３８  Ｅ／Ｐスイッチ（選択部）
４５  表示装置
４８  牽引力演算部
５０  リフト力演算部
５４  掘削力演算部（第１掘削力演算部）
５５  積載重量演算部（積載重量検出部）
５６  対比演算部（第１対比部）
５７  スコア演算部（第２掘削力演算部、第２対比部）
６４  アクセルペダル（第１操作部）
７２，７３  インジケータ（第１表示部）
７６  インジケータ（第２表示部）
【図１】
2015040422.tif 000003
【図２】
2015040422.tif 000004
【図３】
2015040422.tif 000005
【図４】
2015040422.tif 000006
【図５】
2015040422.tif 000007
【図６】
2015040422.tif 000008
【図７】
2015040422.tif 000009
【図８】
2015040422.tif 000010
【図９】
2015040422.tif 000011
【図１０】
2015040422.tif 000012
【図１１】
2015040422.tif 000013
【図１２】
2015040422.tif 000014