(57)【要約】【課題】オペレータの要求に応じて作業機のリフト力を向上できる作業車両のエンジン制御装置を提供すること。【解決手段】ホイルローダは、共通のエンジンで駆動される可変容量型の油圧ポンプおよび走行装置と、油圧ポンプからの圧油で駆動される作業機と、エンジンの出力制御および油圧ポンプの容量制御を行うコントローラ７とを備え、コントローラ７は、作業機が掘削作業中か否かを検出する掘削状態検出手段９１と、作業機のリフト操作量を検出する操作量検出手段と、掘削作業中であることが検出されたときに、油圧ポンプのポンプ容量を低減させるポンプ容量制御手段９２と、掘削作業中であることが検出されたときに、リフト操作量に応じてエンジンの出力を低減させるエンジン出力低減手段９３とを備える。【選択図】図５
2012241661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通のエンジンで駆動される可変容量型の油圧ポンプおよび走行装置と、
前記油圧ポンプからの圧油で駆動される作業機と、
前記エンジンの出力制御および前記油圧ポンプの容量制御を行うコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記作業機が掘削作業中か否かを検出する掘削状態検出手段と、
前記作業機のリフト操作量を検出する操作量検出手段と、
前記掘削作業中であることが検出されたときに、前記油圧ポンプのポンプ容量を低減させるポンプ容量制御手段と、
前記掘削作業中であることが検出されたときに、前記リフト操作量に応じて前記エンジンの出力を低減させるエンジン出力低減手段とを備えている
ことを特徴とするホイルローダ。
【請求項２】
請求項１に記載のホイルローダにおいて、
前記エンジン出力低減手段は、前記リフト操作量に応じてエンジントルクを制限することで、前記エンジンの出力を低減する
ことを特徴とするホイルローダ。
【請求項３】
請求項１に記載のホイルローダにおいて、
前記エンジン出力低減手段は、前記リフト操作量に応じてエンジン回転数を制限することで、前記エンジンの出力を低減する
ことを特徴とするホイルローダ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のホイルローダにおいて、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出器を備え、
前記掘削状態検出手段は、前記吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、前記作業機が掘削作業中であると判定する
ことを特徴とするホイルローダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイルローダに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業機を有する作業車両としてホイルローダが知られている。ホイルローダの作業機では、車体に枢軸されたブームの先端にバケット等のアタッチメントが設けられるとともに、当該ブームがリフトシリンダによって上下動可能に設けられ、バケットがいわゆるリンク機構を介してチルトシリンダにより駆動される。このような構成の作業機を有するホイルローダにおいて、オペレータは、地上位置近辺に位置させたバケットを掘削対象物に突入させつつブームをリフトさせる掘削作業を行い、バケットを中間位置あるいはトップ位置からダンプさせてトラックへの積込作業を行う。
【０００３】
図２０は、ホイルローダにおけるトルク分配図である。
図２０において、線Ａは、走行駆動力を発生させるためにトルクコンバータに吸収される走行駆動トルクの特性を示す走行駆動トルクカーブである。また、ＴＷは、作業機を駆動するために油圧ポンプに吸収される作業機駆動トルクである。そして、走行駆動トルクカーブＡで示される走行駆動トルクに作業機駆動トルクＴＷを加算したものが全吸収トルクであり、その特性が線Ｂの全吸収トルクカーブで示される。一般的に、ホイルローダでは、走行用の駆動力と作業機用の駆動力とを共通のエンジンから得ている。このため、掘削作業時は、エンジンの出力が全吸収トルクカーブＢに基づいて走行駆動用および作業機駆動用に吸収され、エンジントルクは、全吸収トルクカーブＢと、エンジントルクカーブＣとの交点Ｐでマッチングする。
【０００４】
ここで、ホイルローダの掘削作業時は、図２１に示すように、ホイルローダがエンジンからの走行駆動力で走行することにより、バケット３２を掘削対象物に突入させているため、バケット３２は、掘削対象物から走行駆動力の反力を受けることになる。この反力は、リフトシリンダ３４によるリフト力Ｌを打ち消す反リフト力Ｌａとして作用するので、バケット３２内への掘削対象物の積込みを行うためにリフト操作を行っている状態では、バケット３２には、リフトシリンダ３４によるリフト力Ｌから走行駆動力に対応する反リフト力Ｌａを差し引いた力が、実際のリフト力として作用する。つまり、掘削作業時に十分なリフト力を得るためには、走行駆動力を低減させて、反リフト力Ｌａを減少させる必要がある。そこで、車速が所定値以下のときに、エンジンに対するアクセル操作量の上限値を制限することで、走行駆動力を低減するように構成されたホイルローダが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、近年の環境意識の高まりに伴って、油圧ポンプを可変容量型とし、油圧は必要とするが圧油の吐出量は少なくてよい掘削作業時に油圧ポンプの容量を制御するホイルローダが知られている（例えば、特許文献２参照）。このホイルローダでは、コントローラーが、走行駆動力、リフトシリンダのボトム側の油圧、およびチルトシリンダの油圧がそれぞれ所定値を超えた場合に掘削作業中であると判断し、油圧ポンプの容量を変化させてポンプ流量を少なくすることで、エンジンの燃費低減や油圧回路の負荷の軽減を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１８２８５９号公報
【特許文献２】特開２００３−１８４１３４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、特許文献２に記載のホイルローダでは、掘削作業中と判断された場合に、油圧ポンプの容量が変化してポンプ流量が低下する。ここで、作業機駆動トルクＴＷは、油圧ポンプの吐出圧とポンプ容量との積であるので、ポンプ容量が低下すると、図２２に示すように、作業機駆動トルクＴＷが小さくなる。これにより、図２２に示すように、全吸収トルクカーブＢが、矢印Ｄで示すように、破線の状態から実線の状態に移動して全吸収トルクの値が小さくなる。この場合、エンジンのマッチングポイントＰが図の右方向に移動するので、走行駆動トルクが走行駆動トルクカーブＡに沿ってＴ１からＴ２に上昇する。このため、反リフト力が大きくなってしまい、結果的に大きなリフト力が得られない状態となる。つまり、掘削作業時には、リフト力が低下した状態が継続することとなってしまう。
【０００８】
これに対しては、特許文献１に記載のホイルローダのように、アクセル操作量の上限値を制限することで、走行駆動力を低下させることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載のエンジン制御装置において、走行駆動力が低減されるのは、オペレータがスイッチ等によりの特定の作業モードを選択した場合であるため、該当する作業モードをオペレータが選択していない場合には、走行駆動力を低下させることができず、十分なリフト力が得られないという問題がある。また、アクセル操作量の上限値としては、選択された作業モードに対応して予め設定された固定値が用いられるため、オペレータが状況に応じてより大きなリフト力を得たいと考えている場合であっても、オペレータの要求に柔軟に対応することができないという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、オペレータの要求に応じて作業機のリフト力を向上できるホイルローダを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係るホイルローダは、共通のエンジンで駆動される可変容量型の油圧ポンプおよび走行装置と、前記油圧ポンプからの圧油で駆動される作業機と、前記エンジンの出力制御および前記油圧ポンプの容量制御を行うコントローラとを備え、前記コントローラは、前記作業機が掘削作業中か否かを検出する掘削状態検出手段と、前記作業機のリフト操作量を検出する操作量検出手段と、前記掘削作業中であることが検出されたときに、前記油圧ポンプのポンプ容量を低減させるポンプ容量制御手段と、前記掘削作業中であることが検出されたときに、前記リフト操作量に応じて前記エンジンの出力を低減させるエンジン出力低減手段とを備えていることを特徴とする。
ここで、作業機のリフト操作とは、ホイルローダの作業機の一部を構成するブームを上方に回動させるための操作をいう。
【００１１】
第２発明に係るホイルローダでは、前記エンジン出力低減手段は、前記リフト操作量に応じてエンジントルクを制限することで、前記エンジンの出力を低減することが好ましい。
【００１２】
第３発明に係るホイルローダでは、前記エンジン出力低減手段は、前記リフト操作量に応じてエンジン回転数を制限することで、前記エンジンの出力を低減することが好ましい。
【００１３】
第４発明に係るホイルローダでは、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力検出器を備え、前記掘削状態検出手段は、前記吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、前記作業機が掘削作業中であると判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明によれば、共通のエンジンで駆動される可変容量型の油圧ポンプおよび走行装置を備えたホイルローダにおいて、作業機が掘削作業中であることが検出されたときに、リフト操作量に応じてエンジンの出力を低減させるため、掘削作業中にポンプ流量が低減された場合でも、オペレータの特別な操作を必要とすることなく、走行駆動力を低減させることができる。また、この際のエンジン出力は、リフト操作量に応じて低減されるため、例えば、オペレータがより大きなリフト力を得るためにリフト操作量を大きくした場合には、リフト操作量に合わせてエンジンの出力低減量を大きくすることにより、走行駆動力を大きく低減することができる。この走行駆動力の低減により反リフト力を減少させることができるため、掘削作業中にポンプ流量が低減された場合でも、オペレータの要求に応じて作業機のリフト力を向上することができる。
【００１５】
第２発明によれば、リフト操作量に応じてエンジントルクを制限するので、リフト操作量に合わせてリフト力を増加させることができる。このため、オペレータに違和感を与えることとなく、スムーズにリフト力を上昇させることができるとともに、エンジンの燃料消費率を向上させることができる。
【００１６】
第３発明によれば、リフト操作量に応じてエンジン回転数を制限することでエンジンの出力を低減するので、エンジン回転数を抑制しつつ、リフト力を増加させることができる。このため、リフト力の向上とともに、エンジンの燃料消費率を効果的に向上させることができる。
【００１７】
ところで、掘削作業時は、リフトシリンダを駆動してブームをリフトさせつつ、チルトシリンダを駆動してバケットをチルトさせるため、これらシリンダに圧油を供給する油圧ポンプの吐出圧が高くなっている。
第４発明によれば、油圧ポンプの吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、作業機が掘削作業中であると判定するため、掘削作業中であることを確実に検知することができる。このため、掘削作業中のリフト力を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホイルローダを示す側面図。
【図２】ホイルローダの動力部および制御系統の構成図。
【図３】ホイルローダに搭載された油圧ポンプのポンプ容量特性を示す図。
【図４】ホイルローダのエンジン特性を示す図。
【図５】ホイルローダのコントローラの制御ブロック図。
【図６】ホイルローダの要求ポンプ流量マップを示す図。
【図７】ホイルローダのエンジントルク制限マップを示す図。
【図８】コントローラの制御フローチャート。
【図９】コントローラのエンジン出力制御の作用説明図。
【図１０】コントローラのエンジン出力制御の作用説明図。
【図１１】第２実施形態に係るコントローラの作用説明図。
【図１２】第３実施形態に係るホイルローダのエンジン特性を示す図。
【図１３】第３実施形態に係るホイルローダの動力部および制御系統の構成図。
【図１４】第３実施形態に係るコントローラの制御ブロック図。
【図１５】第３実施形態に係るコントローラの制御フローチャート。
【図１６】第３実施形態に係るコントローラの作用説明図。
【図１７】本発明の変形例に係るホイルローダの動力部および制御系統の構成図。
【図１８】変形例に係るコントローラの制御ブロック図。
【図１９】本発明の別の変形例の説明図。
【図２０】ホイルローダの走行駆動用および作業機駆動用のトルク分配図。
【図２１】ホイルローダの走行駆動力とリフト力との関係を示す図。
【図２２】ホイルローダの走行駆動用および作業機駆動用のトルク分配図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、第２実施形態以降において、次の第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材および同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態の構成部材と同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
【００２０】
〔第１実施形態〕
〔１〕全体構成
図１には、本発明の第１実施形態に係る作業車両としてのホイルローダ１が示されている。このホイルローダ１は、車両本体２、作業機３、キャブ４、走行装置５、動力部６、およびコントローラ７を備えている。
車両本体２は、作業機３、キャブ４、および動力部６を支持する鋼製フレーム体から構成されている。この車両本体２の前方側には、車両本体２に対して左右方向に回転自在に構造体２１が設けられ、この構造体２１のさらに前方側には、作業機３が設けられている。
【００２１】
作業機３は、前記構造体２１に枢軸されるブーム３１と、このブーム３１に上下に枢軸されるバケット３２と、ブーム３１の中間部分にブーム３１に枢軸されるベルクランク３３とを備えている。
ブーム３１は、車幅方向に一対配置され、構造体２１に対して上下に回動自在に枢軸されている。このブーム３１の中間部には、リフトシリンダ３４が枢軸され、リフトシリンダ３４の基端部分は、構造体２１に枢軸されている。そして、このリフトシリンダ３４を油圧によって伸縮させることにより、ブーム３１が上下に回動するようになっている。
【００２２】
バケット３２は、掘削土等を積み込む部分である。バケット３２は、ブーム３１との枢軸位置よりも上部にリンク３５が枢軸されており、リンク３５の他端側はベルクランク３３の下端部に枢軸されている。
ベルクランク３３は、一対のブーム３１の間に枢軸され、下端は前記リンク３５の基端部分が接続されている。ベルクランク３３の上端には、チルトシリンダ３６が枢軸され、このチルトシリンダ３６の基端部分は、前記構造体２１に枢軸されている。
【００２３】
そして、バケット３２を地上位置近辺に位置させた状態で前進し、バケット３２を土砂等の掘削対象に突入させつつリフトシリンダ３４を伸ばすと、バケット３２内に掘削土が積み込まれた状態でブーム３１が上方に回動して、掘削作業を行うことができる。さらに、バケット３２が上方に位置した状態で、チルトシリンダ３６を縮めると、ベルクランク３３の上端部分が車両本体２側に回動し、ベルクランク３３の下端部分が車両前方側に回動する。すると、リンク３５によってバケット３２の上部が車両前方側に押され、これによりバケット３２が回動して、バケット３２内に積み込まれた掘削土をダンプトラック等の荷台に降ろすことができる。
【００２４】
キャブ４は、車両本体２の略中央に設けられており、このキャブ４内にオペレータが乗車してホイルローダ１を操縦する。キャブ４内部には、図２に示すように、作業機３を操作するための操作レバー４１，４２、走行時の速度段（シフトポジション）を変更するための変速レバー４３、エンジン出力やエンジン回転数を調節するためのアクセルペダル４４、図示しないブレーキペダルやステアリングホイール等が設けられている。
【００２５】
走行装置５は、車両本体２の側面４箇所に設けられる駆動輪５１と、図１では図示を略したが、それぞれの駆動輪５１を車両本体２に対して回転自在に支持するアクスルと、このアクスルと車両本体２の幅方向略中央部でディファレンシャルを介して接続され、動力部６のから動力が伝達される駆動軸とを備えている。
【００２６】
図２には、ホイルローダ１の動力部６および制御系統の概要が示されている。
動力部６は、エンジン６１、変速装置６２、および油圧ポンプ６３を備えている。エンジン６１の出力軸の回転は、変速装置６２を介して駆動軸に伝達され、ディファレンシャルを介して駆動輪５１を回転させ、ホイルローダ１が走行する。また、エンジン６１で油圧ポンプ６３を駆動することにより、作業機３のリフトシリンダ３４およびチルトシリンダ３６を伸縮することが可能となる。
【００２７】
エンジン６１は、コントローラ７からの指令により燃料噴射量を調節する燃料噴射装置６１１と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出器６１２とを備えている。エンジン６１の出力トルクおよび回転数は、燃料噴射装置６１１の燃料噴射量に応じて調整され、エンジン回転数検出器６１２からのエンジン回転数信号は、コントローラ７に送られる。
【００２８】
変速装置６２は、エンジン６１の出力軸に連結されたトルクコンバータ６２１を備えている。この変速装置６２の速度段は、変速レバー４３の操作位置に応じてコントローラ７により制御される。このため、変速レバー４３には、変速レバー４３の操作位置を検出するポジションセンサ等の変速位置検出器４３１が設けられている。
【００２９】
油圧ポンプ６３は、当該油圧ポンプ６３の容量を調整するレギュレータ６３１と、このレギュレータ６３１を制御する制御弁６３２とを備えた可変容量型の油圧ポンプである。制御弁６３２は、パイロット油圧源６３３からのパイロット圧を、コントローラ７からの指令に応じた大きさに変えてレギュレータ６３１に出力する。レギュレータ６３１は、制御弁６３２からのパイロット圧および油圧ポンプ６３の吐出圧を受けて駆動されることにより、油圧ポンプ６３のポンプ容量を変化させるように構成されている。
【００３０】
図３は、油圧ポンプ６３の吐出圧、コントローラ７から制御弁６３２への指令電流値、および油圧ポンプ６３のポンプ容量の関係を示すポンプ容量マップである。図３に示すように、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値以下であればポンプ容量は最大となり、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定圧を超えると、その増加に応じてポンプ容量が漸減する。ここで用いる所定圧は、制御弁６３２への指令電流値が増加するにつれて、低圧側に移るようになっている。すなわち、制御弁６３２への指令電流値が０アンペアの場合、油圧ポンプ６３の吐出圧とポンプ容量との関係は、図に実線で示す特性が得られ、指令電流値が０．２アンペア、０．４アンペア、０．６アンペアと増加するに従って、図に破線で示すように、漸減部が低圧側に移った特性が得られる。このため、制御弁６３２への指令電流値を油圧ポンプ６３の吐出圧に応じて制御することにより、ポンプ容量を所望の容量に制御することができる。
【００３１】
図２における油圧ポンプ６３の吐出回路６４上には、吐出回路６４とチルトシリンダ３６との接続状態を切り換えるためのチルト操作弁６５と、吐出回路６４とリフトシリンダ３４との接続状態を切り換えるためのリフト操作弁６６と、吐出回路６４の圧油の最高圧を規定するリリーフ弁６７と、当該吐出回路６４の圧力を検出する圧力検出器６８とが設けられている。
【００３２】
このような動力部６において、エンジン６１、油圧ポンプ６３、チルト操作弁６５、およびリフト操作弁６６は、リフト操作レバー４１、チルト操作レバー４２、アクセルペダル４４等の操作手段によって操作される。
リフト操作レバー４１は、作業機３のリフト操作を行うための操作手段である。このリフト操作レバー４１の操作量（リフト操作量）に応じてコントローラ７から出力される指令により、油圧ポンプ６３の吐出量が調節されるとともに、リフト操作弁６６が駆動されることで、ブーム３１が上下動する。リフト操作レバー４１には、リフト操作レバー４１の操作量を検出する操作量検出手段としてのリフト操作量検出器４１１が設けられている。リフト操作量検出器４１１としては、ポテンショメータ、ストロークセンサ等が挙げられる。
【００３３】
チルト操作レバー４２は、作業機３のチルト操作を行うための操作手段である。このチルト操作レバー４２の操作量に応じてコントローラ７から出力される指令により、油圧ポンプ６３の吐出量が調節されるとともに、チルト操作弁６５が駆動されることで、バケット３２がチルト動作するようになっている。チルト操作レバー４２には、チルト操作レバー４２の操作量を検出するポテンショメータ、ストロークセンサ等のチルト操作量検出器４２１が設けられている。
【００３４】
アクセルペダル４４は、エンジン６１の回転数を指示する手段であり、アクセルペダル４４の操作量、すなわちアクセル操作量に応じた回転数でエンジン６１が駆動するようになっている。アクセルペダル４４には、アクセル操作量を検出するポテンショメータ、ストロークセンサ等のアクセル操作量検出器４４１が設けられている。
【００３５】
コントローラ７は、当該コントローラ７に入力される各種情報に基づいて、エンジン６１の出力制御を行う制御手段として構成されるとともに、油圧ポンプ６３の容量制御や、変速装置６２の変速制御等の制御を行うように構成されている。このコントローラ７には、リフト操作量検出器４１１、チルト操作量検出器４２１、変速位置検出器４３１、アクセル操作量検出器４４１、変速装置６２、圧力検出器６８、燃料噴射装置６１１、エンジン回転数検出器６１２、油圧ポンプ６３の制御弁６３２が電気的に接続されている。
【００３６】
図４には、エンジン回転数に対するエンジンの出力トルクの特性を示すエンジントルクマップが示されている。
ホイルローダ１では、作業を安定して行えるよう、エンジン負荷の変動に対してエンジン回転数の変動を抑えるオールスピードガバナ制御が行われている。このため、図４に示すエンジントルクマップには、アクセル操作量に応じて、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を規定する複数のレギュレーションラインが設定されている。図４において、例えば、０％と表示される破線は、アクセル操作量が０％のときのレギュレーションラインであり、８０％と表示される破線は、アクセル操作量が８０％のときのレギュレーションラインである。
【００３７】
コントローラ７は、図４に示すアクセル操作量に応じたレギュレーションライン上において、実際のエンジン回転数に対応するエンジントルクが得られるように、燃料噴射装置６１１への指令を制御する。これにより、エンジン出力トルクとエンジン回転数とがレギュレーションラインに沿って変化するように、エンジンが制御される。
【００３８】
さらに、コントローラ７は、掘削作業時のリフト力を向上させる制御を行う。すなわち、コントローラ７は、掘削作業時にエンジン出力を低下させる制御指令を燃料噴射装置６１１に送ることで、ホイルローダ１の走行駆動力を低減して、バケット３２に作用するリフト力を増加させる。
【００３９】
〔２〕コントローラによる制御構造
次に、図５から図７を参照して、コントローラ７による制御構造について説明する。
図５に示すように、コントローラ７は、互いにアクセス可能に構成されたメモリ等の記憶装置８および演算処理装置９を備えている。
【００４０】
記憶装置８は、前述したポンプ容量マップおよびエンジントルクマップや、それぞれ後述する要求ポンプ流量マップおよびエンジントルク制限マップを記憶しているとともに、その他制御に必要なマップ、パラメータ等を記憶している。なお、これらのマップは、表の形式で記憶してもよいし、数式として記憶してもよい。
【００４１】
演算処理装置９は、掘削状態検出手段９１、ポンプ容量制御手段９２、およびエンジン出力低減手段９３を備えている。
掘削状態検出手段９１は、油圧ポンプ６３の吐出圧に基づいて、作業機３が掘削状態にあるか否かを検出する。すなわち、掘削状態検出手段９１は、油圧ポンプ６３の吐出圧が、掘削状態を判断するための所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合に、掘削作業中であると判断する。なお、本実施形態では、油圧ポンプ６３の吐出回路６４上に設けられた圧力検出器６８からの圧力値を用いて、掘削状態を判断している。
【００４２】
ポンプ容量制御手段９２は、掘削状態検出手段９１の判定結果に基づいて、油圧ポンプ６３のポンプ容量を制御する。具体的に、ポンプ容量制御手段９２は、掘削状態検出手段９１により作業機３が掘削状態にあると判定された場合に、ポンプ容量を予め設定されている目標ポンプ容量に低減する。例えば、目標ポンプ容量が最大容量の６０％である場合は、図３に二点鎖線で示すポンプ容量６０％のライン上において、現在のポンプ吐出圧Ｐｐに対応する指令電流値を算出する。そして、この指令電流値を制御弁６３２に出力してレギュレータ６３１を駆動することで、ポンプ容量を６０％の値にすることができる。
【００４３】
エンジン出力低減手段９３は、実ポンプ容量算出手段９４、実ポンプ流量算出手段９５、実吸収トルク算出手段９６、要求ポンプ流量算出手段９７、要求吸収トルク算出手段９８、および指令生成手段９９を備えている。
【００４４】
実ポンプ容量算出手段９４は、油圧ポンプ６３の吐出圧および制御弁６３２への指令電流値に基づいて、記憶装置８に記憶されたポンプ容量マップを用いて油圧ポンプ６３の実ポンプ容量を算出する。なお、前述のように、掘削作業中は、ポンプ容量が目標ポンプ容量となるように制御されるので、油圧ポンプ６３の吐出圧の変動や制御遅れの影響が問題とならない程度であれば、目標ポンプ容量を実ポンプ容量として用いてもよい。
【００４５】
実ポンプ流量算出手段９５は、実ポンプ容量算出手段９４により算出された実ポンプ容量と、エンジン回転数検出器６１２から受信するエンジン回転数とに基づいて、実ポンプ流量を算出する。すなわち、実ポンプ流量算出手段９５は、算出された実ポンプ容量にエンジン回転数を乗算することで、実ポンプ流量を算出する。
【００４６】
実吸収トルク算出手段９６は、油圧ポンプ６３の吐出圧と、実ポンプ流量算出手段９５により算出された実ポンプ流量とに基づいて、油圧ポンプ６３の実吸収トルクを算出する。具体的に、実吸収トルク算出手段９６は、油圧ポンプ６３の吐出圧と算出された実ポンプ流量とを乗算して、油圧ポンプ６３の実吸収トルクを算出する。
【００４７】
要求ポンプ流量算出手段９７は、リフト操作レバー４１におけるリフト操作量に基づいて、油圧ポンプ６３の要求ポンプ流量を算出する。この際、要求ポンプ流量算出手段９７は、図６に示すように、リフト操作量に応じた要求ポンプ流量が記憶されている要求ポンプ流量マップを用いて、要求ポンプ流量を算出する。
【００４８】
要求吸収トルク算出手段９８は、油圧ポンプ６３の吐出圧と、要求ポンプ流量算出手段９７により算出された要求ポンプ流量とに基づいて、油圧ポンプ６３の要求吸収トルクを算出する。すなわち、要求吸収トルク算出手段９８は、油圧ポンプ６３の吐出圧と算出された要求ポンプ流量とを乗算して、油圧ポンプ６３の要求吸収トルクを算出する。
【００４９】
指令生成手段９９は、要求吸収トルクと実吸収トルクとに基づいて、エンジントルク低減量を算出する。すなわち、指令生成手段９９は、要求吸収トルクから実吸収トルクを減算することで、エンジントルク低減量を算出する。そして、指令生成手段９９は、このエンジントルク低減量分だけエンジントルクを低下させる制限指令を生成し、当該制御指令を燃料噴射装置６１１に出力する。本実施形態では、燃料噴射装置６１１に対して、後述するように、エンジントルクの上限値を図７に示すエンジントルク制限マップのトルク値で制限する指令を行う。なお、図７中の０％から１００％の表示は、１００％のエンジントルクに対する制限後のエンジントルクの割合を示している。
【００５０】
〔３〕コントローラによる作用
次に、図８から図１０を参照して、コントローラ７の作用について説明する。
図８において、先ず、コントローラ７が各種入力値を読み込むと（ステップＳＴ１）、掘削状態検出手段９１は、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続したか否かを判定することにより、作業機３が掘削状態にあるか否かを判断する（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ２において、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値以下の場合、または油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値より大きい状態が所定時間未満であった場合、掘削状態検出手段９１は、作業機３が掘削作業中でないと判断し、ステップＳＴ１に戻る。この際のエンジン６１の出力は、図４に示すエンジン特性が得られるように、アクセル操作量に応じて制御される。
【００５１】
一方、ステップＳＴ２において、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続した場合、掘削状態検出手段９１は、作業機３が掘削作業中であると判断し、次のステップに進む。
【００５２】
ステップＳＴ２において作業機３が掘削作業中と判断されると、ポンプ容量制御手段９２は、制御弁６３２に対して、油圧ポンプ６３のポンプ容量を所定容量に低減させる指令を行う（ステップＳＴ３）。例えば、ポンプ容量制御手段９２は、制御弁６３２への指令電流値を変化させて、ポンプ容量を最大容量の６０％に低減させる。
【００５３】
次に、実ポンプ容量算出手段９４は、油圧ポンプ６３の吐出圧および制御弁６３２への指令電流値に基づいて、ポンプ容量マップから油圧ポンプ６３の実ポンプ容量を算出する（ステップＳＴ４）。そして、実ポンプ流量算出手段９５は、算出された実ポンプ容量にエンジン回転数を乗算して実ポンプ流量を算出し（ステップＳＴ５）、実吸収トルク算出手段９６は、油圧ポンプ６３の吐出圧と算出された実ポンプ流量とを乗算して、油圧ポンプ６３の実吸収トルクを算出する（ステップＳＴ６）。
【００５４】
次に、要求ポンプ流量算出手段９７は、リフト操作レバー４１におけるリフト操作量に基づいて、図６に示す要求ポンプ流量マップから油圧ポンプ６３の要求ポンプ流量を算出する（ステップＳＴ７）。そして、要求吸収トルク算出手段９８は、油圧ポンプ６３の吐出圧と算出された要求ポンプ流量とを乗算して、油圧ポンプ６３の要求吸収トルクを算出する（ステップＳＴ８）。
【００５５】
続いて、指令生成手段９９は、要求吸収トルクから実吸収トルクを減算することで、エンジントルク低減量を算出する（ステップＳＴ９）。そして、指令生成手段９９は、このエンジントルク低減量分だけエンジントルクを低下させる制限指令を生成し、当該制御指令を燃料噴射装置６１１に出力する（ステップＳＴ１０）。
【００５６】
例として、エンジン６１が１００％のトルクで駆動されているときに、エンジントルクと全吸収トルクとがマッチングするマッチングポイントＰからエンジントルク低減量ΔＴ分だけエンジントルクを低減する場合について、図９および図１０に基づき説明する。先ず、コントローラ７の指令生成手段９９は、エンジントルク制限マップ（図７参照）を参照し、マッチングポイントＰにおけるエンジントルクからエンジントルク低減量ΔＴだけ低減した値が何％のエンジントルクにあたるかを算出する。例えば、図９に示すように、低減後のエンジントルクが６０％にあたる場合、指令生成手段９９は、エンジントルクを６０％の割合に制限する制御指令を生成して、燃料噴射装置６１１に出力する。
【００５７】
図１０において、ＴＷは、油圧ポンプ６３に吸収される作業機駆動トルクであり、走行駆動トルクカーブＡにＴＷを加えたものが全吸収トルクカーブＢとなっている。指令生成手段９９により、エンジントルクを６０％の割合に制限する制御指令が燃料噴射装置６１１に出力されると、図１０に示すように、エンジントルクカーブＣが、図の破線で示す状態から実線で示す状態に低減されて、マッチングポイントＰが全吸収トルクカーブＢに沿ってＰ１点まで下降する。これに伴って、走行駆動トルクが、走行駆動トルクカーブＡに沿って下降してＴ１１からＴ１２に低下する。このため、油圧ポンプ６３の容量が低減されている状態であっても、図２２に示す従来の場合と比べて、トルクコンバータ６２１に吸収される走行駆動トルクを低下させることができる。従って、ホイルローダ１の走行駆動力を低減することができるので、反リフト力が減少することにより、リフトシリンダ３４によるバケット３２のリフト力を向上させることができる。
【００５８】
〔第２実施形態〕
前記第１実施形態では、コントローラ７は、作業機３が掘削状態にあることが検出された場合にエンジントルクの上限値を制限することで、ホイルローダ１の走行駆動力を低減していた。
これに対して、第２実施形態では、コントローラ７が、エンジン回転数の上限値を制限することで、ホイルローダ１の走行駆動力を低減する点が相違する。
【００５９】
ここで、ホイルローダ１のハードウェア構成は、前記第１実施形態と同様であるが、コントローラ７における指令生成手段９９の機能が異なる。具体的に、指令生成手段９９は、第１実施形態と同様に、エンジントルク低減量ΔＴを算出する。そして、指令生成手段９９は、エンジントルク低減量ΔＴ分だけエンジントルクが低下するようにエンジン回転数の上限値を制限する制御指令を生成し、燃料噴射装置６１１に出力する。
【００６０】
以下、第１実施形態の説明でも用いた図８を参照して、本実施形態のコントローラ７の作用について説明する。
ステップＳＴ１からステップＳＴ９は、前記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
ステップＳＴ９の後、指令生成手段９９は、算出したエンジントルク低減量ΔＴ分だけエンジントルクが低下するように、エンジン回転数の上限値を制限する制御指令を生成し、燃料噴射装置６１１に出力する（ステップＳＴ１０）。
【００６１】
例えば、図１１において、エンジントルクと全吸収トルクとがマッチングするマッチングポイントＰからエンジントルク低減量ΔＴ分だけエンジントルクを低減するためには、アクセル操作量が１００％の場合でも、全吸収トルクカーブＢ上でマッチングポイントＰよりもΔＴ分だけ小さいＰ１点に対応するアクセル操作量に制限する必要がある。なお、図１１では、Ｐ１点に対応するアクセル操作量が６０％となる場合を例に挙げている。
【００６２】
そこで、コントローラ７は、エンジン回転数をアクセル操作量６０％の場合の回転数に制限する制御指令を生成して、燃料噴射装置６１１に出力する。このエンジン回転数の制限により、エンジントルクが低減されて、マッチングポイントＰが全吸収トルクカーブＢに沿ってＰ１点まで下降する。これに伴って、走行駆動トルクが、走行駆動トルクカーブＡに沿って下降し、走行駆動トルクがＴ２１からＴ２２に低下するため、トルクコンバータ６２１に吸収される走行駆動トルクを低下させることができる。従って、ホイルローダ１の走行駆動力を低減することができるので、反リフト力が減少することにより、リフトシリンダ３４によるバケット３２のリフト力を向上させることができる。
また、エンジン回転数を抑制することができるため、エンジンの燃費を向上させることができる。
【００６３】
〔第３実施形態〕
前記第１実施形態では、ホイルローダ１のコントローラ７は、図７に示すエンジントルク制限マップを用いてエンジントルクの上限値を制限することで、ホイルローダ１の走行駆動力を低減していた。
これに対して、第３実施形態に係るホイルローダ１は、エンジン出力モードをパワーモードおよびエコノミーモード間で切り換え可能に構成されている。そして、掘削作業中は、コントローラ７がエンジントルクの上限値をエコノミーモードトルク値に制限することで、ホイルローダ１の走行駆動力を低減する点が相違する。
【００６４】
ここで、パワーモードは、作業効率を上げるためにエンジン６１の出力を最大限使用するモードであり、図１２に線ＰＭで示すエンジン特性を有する。一方、エコノミーモードは、エンジン６１の出力を抑えてエンジン６１の燃料消費量を抑えるモードであり、図１２に線ＥＭで示すエンジン特性を有する。
【００６５】
本実施形態のホイルローダ１は、図１３に示すように、モード切換スイッチ４５を備えている。モード切換スイッチ４５は、エンジン出力モードの切り換えを行うスイッチであり、オペレータは、このモード切換スイッチ４５により、エンジン出力モードの切り換え操作を行う。エンジン出力モードとしては、パワーモードおよびエコノミーモードが予め設定されており、オペレータが必要に応じてこれらのモードを選択できるようになっている。このモード切換スイッチ４５は、コントローラ７に電気的に接続されており、モード切換スイッチ４５の選択位置に応じたエンジン出力モード信号が、コントローラ７に送られる。
【００６６】
コントローラ７には、図１４に示すように、モード切換スイッチ４５の選択位置に応じたエンジン出力モード信号が、モード切換スイッチ４５から入力する。これに伴い、後述するように、掘削状態検出手段９１および指令生成手段９９の機能が、第１実施形態のものとは異なっている。
【００６７】
以下、図１５および図１６を参照して、コントローラ７の作用について説明する。
図１５において、先ず、コントローラ７は、各種入力値を読み込む（ステップＳＴ１）。すると、掘削状態検出手段９１は、パワーモードが選択され、かつ作業機３が掘削作業中であるか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。なお、掘削作業中の有無は、第１実施形態と同様に、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続したか否かで判定する。
【００６８】
ステップＳＴ２２において、エコノミーモードが選択されるか、または油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続しない場合、掘削状態検出手段９１は、作業機３が掘削作業中でないと判断する。この場合、エンジン６１の出力は、選択されたエンジン出力モードの特性に従って、アクセル操作量に応じて制御される。
【００６９】
一方、ステップＳＴ２２において、パワーモードが選択され、かつ油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続したと判定されると、掘削状態検出手段９１は、作業機３が掘削作業中であると判断して次のステップに進む。
【００７０】
次のステップＳＴ３からステップＳＴ９は、前記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
そして、指令生成手段９９は、算出したエンジントルク低減量ΔＴがパワーモードおよびエコノミーモード間のエンジントルクの差分値よりも大きい場合に、エンジントルクをエコノミーモード時のトルク値で制限するような制御指令を生成し、燃料噴射装置６１１に出力する（ステップＳＴ１０）。
【００７１】
コントローラ７により、エンジントルクをエコノミーモードのトルク値に制限する制限指令が燃料噴射装置６１１に出力されると、図１６に示すように、エンジントルクが低減されて、マッチングポイントＰが全吸収トルクカーブＢに沿ってＰ１点まで下降する。これに伴って、走行駆動トルクがＴ３１からＴ３２に低下するため、トルクコンバータ６２１に吸収される走行駆動トルクを低下させることができる。従って、本実施形態のホイルローダ１においても、リフトシリンダ３４によるバケット３２のリフト力を向上させることができる。さらに、コントローラ７の制御ソフトウェア構造を簡単にすることができるので、コントローラ７の負荷を低減することができる。従って、コントローラ７を安価に構成することができるので、ホイルローダ１の製造コストを低減することができる。
【００７２】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、コントローラ７が燃料噴射装置６１１に制御指令を送ることで、燃料噴射装置６１１が燃料噴射量を調節してエンジントルクやエンジン回転数を制限していたが、これら制限を行う手段としてはこれに限られない。要するに、エンジントルクやエンジン回転数を制限することができればよく、例えば、エンジンの点火タイミングを調整することで、エンジントルクやエンジン回転数を制限するようにしてもよい。
【００７３】
前記各実施形態では、コントローラ７が油圧ポンプ６３の制御弁６３２に制御指令を行うことで油圧ポンプ６３のポンプ容量を変化させていたが、コントローラ７とは別に油圧ポンプ６３の容量制御用のコントローラを設け、当該別のコントローラからの制御指令により、油圧ポンプ６３のポンプ容量を変化させてもよい。
【００７４】
前記各実施形態では、掘削状態検出手段９１が、油圧ポンプ６３の吐出圧が所定値よりも大きい状態が所定時間継続したか否かを判定することにより、作業機３が掘削作業中であるか否かを判断していたが、掘削状態の判定方法としてはこれに限られない。
【００７５】
例えば、図１７に示すように、ホイルローダ１に、リフトシリンダ３４のストローク量を検出するストロークセンサ６９を設け、このストロークセンサ６９からのシリンダストローク量と変速装置６２への速度段情報とに基づいて、作業機３が掘削状態にあるか否かを検出するようにしてもよい。ここで、バケット３２の地上面からの高さはブーム３１の傾角に依存し、ブーム３１の傾角はリフトシリンダ３４のストローク量に依存する。このため、リフトシリンダ３４のストローク量を検出することで、バケット３２が掘削作業時の高さにあるか否かを判断することができるので、作業機３が掘削状態にあるか否かを検出することができる。
【００７６】
この場合、コントローラ７の構造は、図１８に示すように、前記第１実施形態の場合と比較して、一部手段の入力信号や機能を変更する必要がある。具体的に、コントローラ７には、ストロークセンサ６９が電気的に接続される。このコントローラ７において、掘削状態検出手段９１が、ストロークセンサ６９からのシリンダストローク量および変速装置６２への速度段情報に基づいて、作業機３が掘削状態にあるか否かを検出することになる。
【００７７】
また、ホイルローダ１に、リフトシリンダ３４のボトム圧を検出する圧力検出器を設け、リフトシリンダ３４のボトム圧に基づいて、作業機３が掘削状態にあるか否かを検出するようにしてもよい。
さらに、構造体２１に対するブーム３１の回動角度を検出する角度検出器をホイルローダ１に設け、この角度検出器からの角度を用いて、掘削状態にあるか否かを検出するようにしてもよい。
上記の掘削状態の検出方法は、前記各実施形態を含めいずれの実施形態に対しても適用可能である。
【００７８】
前記各実施形態では、要求吸収トルクと実吸収トルクとの差分値をエンジントルク低減量として算出していたが、リフト操作レバー４１の操作量からエンジントルク低減量を求めてもよい。具体的には、図１９に示すように、リフト操作レバー４１の操作量に対するエンジントルク低減量のマップを記憶装置８に予め記憶しておき、指令生成手段９９が、このマップに基づいてエンジントルク低減量を求めるようにすればよい。
【００７９】
前記各実施形態では、作業機３の操作はリフト操作レバー４１およびチルト操作レバー４２で行うように構成されていたが、ブーム３１およびバケット３２の操作量をそれぞれ独立して検出することができれば、１つの操作レバーで作業機３を操作するようにしてもよい。
また、前記各実施形態では、エンジン６１の操作手段としてアクセルペダル４４が設けられていたが、アクセル操作量を検出することができれば、ダイヤル等の他の操作手段でアクセル操作をするようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、ホイルローダに利用できる他、共通のエンジンで駆動される油圧ポンプおよび走行装置を有する他の作業車両にも利用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１…ホイルローダ、３…作業機、５…走行装置、６１…エンジン、６３…油圧ポンプ、６８…圧力検出器、９１…掘削状態検出手段、９３…エンジン出力低減手段、４１１…リフト操作量検出器（操作量検出手段）。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2012241661.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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