(57)【要約】【課題】出力不足を回避しつつ、効果的に燃料消費量を低減できる作業車両を提供すること。【解決手段】複数のアクチュエータにより駆動される作業機１５０と、複数のアクチュエータの動作を制御するための作業機レバー２２２と、エンジン２０１から出力される動力を油圧に変換して車輪１へ伝達する油圧ポンプ１７１及び油圧モータ１７２と、エンジンへの出力要求指令に応じてエンジンの回転数を基準制限値以下の範囲で制御するように構成された制御装置２４０とを備える。制御装置２４０は、ホイールローダの実走行速度が積荷量に応じて定められる走行速度閾値を超えた場合、基準制限値より低い値にエンジンの回転数を制限する制限処理を実行する。【選択図】図３
2017020439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
車輪と、
少なくとも１つのアクチュエータにより駆動される作業装置と、
前記少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するための操作装置と、
前記エンジンから出力される動力を油圧または電気に変換して前記車輪へ伝達する動力伝達装置と、
前記エンジンへの出力要求指令に応じて前記エンジンの回転数を制限値以下の範囲で制御するように構成された制御装置であって、前記作業車両の実走行速度が前記作業車両の積載量に応じて定められる閾値を超えた場合には、前記実走行速度が前記閾値以下の場合よりも前記制限値を低い値に設定する制限処理を実行するように構成された制御装置とを備えることを特徴とする作業車両。
【請求項２】
請求項１に記載の作業車両において、
前記少なくとも１つのアクチュエータは、前記エンジンを間接的な動力源とし、
前記制御装置は、前記作業車両の実走行速度が前記作業車両の積載量に応じて定められる閾値を超えた場合であっても、前記操作装置が操作されている間は前記制限処理の実行を中断することを特徴とする作業車両。
【請求項３】
請求項２に記載の作業車両において、
前記閾値は、前記作業車両の積載量が小さいほど小さく設定されることを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクコンバータを用いた自動変速装置を備えるホイールローダ等の作業車両では、オペレータはアクセルペダルを最大量踏み込み、変速段の切り替えで走行速度を調節することが多い。これは、掘削作業のしやすさを考慮して車体にサスペンションが無く、揺れが大きいことから、オペレータがアクセルワークで走行速度を調節することが困難なためである。また、作業車両のエンジン制御は、自動車と異なり、アクセルペダルの踏み込み量に対してエンジン回転数が略比例する、いわゆる回転数制御として構成されている。これは、エンジンで駆動する油圧ポンプの吐出流量、すなわち作業機の速度をアクセルペダルで調整するためである。この結果、トルクコンバータを備えた作業車両では、その特性上、エンジン回転数と走行速度、すなわちアクセルペダルの踏み込み量と走行速度がほぼ比例関係となる。
【０００３】
一方で、ホイールローダにおいて作業機を動作させず一定速度で継続走行する場合に必要なエンジン出力は、掘削作業時等に走行しながら作業機を動作させる場合（以下「複合動作」と称することがある）に必要なエンジン出力に比べて小さい。それにも関わらず、オペレータは継続走行時に高速走行して生産性を上げるためにアクセルペダルを最大量踏み込むため、エンジン回転数がアクセルペダルの踏み込み量に応じた高回転数になる。しかし、このような実情では、必要なエンジン出力が小さいにも関わらず、エンジンを高回転数で運転することになるため、摩擦などによるエネルギ損失が大きく、燃費効率の面でエンジン制御に改善の余地があった。
【０００４】
ところで、ホイールローダ、ダンプトラック、フォークリフトを含む作業車両には、エンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置に無段変速機構を備えるものがある。例えば、静油圧式無段変速機（ＨＳＴ）を有する作業車両は、エンジンで油圧ポンプを駆動して油圧モータに圧油を送り、その油圧モータで車輪を駆動している。有段変速機構を備える作業車両では、変速段を固定した状態では駆動力や走行速度がエンジン回転数に連動するが、この種の無段変速機構を備える作業車両では、駆動力や走行速度（車輪の回転数）がエンジン回転数に依存せず、駆動力や走行速度とエンジン回転数とを独立して制御できる。
【０００５】
ＨＳＴ式の作業車両の燃料消費量を低減する発明として、特許文献１には、所定の最高走行速度付近において走行する際に、最高走行速度に近づくほどアクセル開度の上限値（エンジン回転数）を小さくする作業車両が開示されている。また、特許文献２には、車両が低負荷状態であることを示す低負荷条件が満たされているときには、低負荷条件が満たされていないときよりもエンジンの出力トルクの上限値を低減するように、エンジンを制御する制御部を有した作業車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５０５９９６９号
【特許文献２】特許第５２２２８９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の発明は、平地を高速走行する場合を想定したものに過ぎず、複合動作を考慮してアクセル開度の上限値（エンジン回転数）を制御していない。そのため、高速走行から複合動作に移行した際に速やかにエンジン回転数を上昇できず出力不足に陥る可能性がある。特許文献２に記載の発明は、現在の作業局面における車両の負荷を推定し、その負荷が低負荷条件を満たしているときはエンジン回転数を下げるが、次の作業局面（近い将来の作業局面）の負荷を十分に考慮してエンジン回転数を制御していない。そのため、次の作業局面が高負荷だった場合のエンジン出力不足回避を優先するあまりエンジン回転数を十分に下げられず、燃料消費量の低減効果が不十分になる可能性がある。
【０００８】
上記の指摘はＨＳＴ式の作業車両に限らず、エンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置に無段変速機能を備えるものであれば当てはまる。具体的には、エンジンで油圧ポンプを駆動して油圧モータに圧油を送り、その油圧モータで車輪を駆動しつつ、エンジンと機械的に連結された車軸を介して車輪を駆動する油圧機械式無段変速機（ＨＭＴ）を有する作業車両にも当てはまる。さらに、ＣＶＴを含む上記の機械式の無段変速機を有する作業車両に限らず、電気式の無段変速機を有する作業車両にも上記指摘は当てはまる。電気式の無段変速機を有する作業車両としては、例えば、エンジンの回転力を利用してモータ・ジェネレータにより発電した電力を使って、車軸に接続された複数の電動モータを駆動し、それにより車輪を駆動するハイブリッド式の作業車両がある。
【０００９】
本発明の目的は、高負荷状態時のエンジンの出力不足を回避しつつ、高速走行中の燃料消費量を効果的に低減できる作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の作業車両は、エンジンと、車輪と、少なくとも１つのアクチュエータにより駆動される作業装置と、前記少なくとも１つのアクチュエータの動作を制御するための操作装置と、前記エンジンから出力される動力を油圧または電気に変換して前記車輪へ伝達する動力伝達装置と、前記エンジンの負荷またはアクセル操作量に応じて前記エンジンの回転数を制限値以下の範囲で制御するように構成された制御装置であって、前記作業車両の実走行速度が前記作業車両の積載量に応じて定められる閾値を超えた場合には、前記実走行速度が前記閾値以下の場合よりも前記制限値を低い値に設定する制限処理を実行するように構成された制御装置とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、積載量と実走行速度に基づいて作業車両の負荷状態を予測し、高負荷状態が起こる可能性が低いときにエンジン回転数を低減するので、高負荷状態時のエンジンの出力不足を回避しつつ、高速走行中の燃料消費量を効果的に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図。
【図２】図１に示したホイールローダ１００のシステム構成図。
【図３】制御装置２４０で実行される処理機能のブロック図。
【図４】高負荷予測部３３１が実行する制御のフローチャート。
【図５】エンジン回転数制限部３３２が実行する制御のフローチャート。
【図６】トルク減フラグ出力部３３４が実行する制御のフローチャート。
【図７】油圧ポンプ上限トルク設定部３３３が実行する制御のフローチャート
【図８】積荷量が大きい場合の制御出力の一例。
【図９】積荷量が小さい場合の制御出力の一例。
【図１０】制御装置２４０のハードウェア構成図。
【図１１】ＨＳＴ式ホイールローダのシステム構成図。
【図１２】ＨＭＴ式ホイールローダのシステム構成図。
【図１３】ハイブリッド式ホイールローダのシステム構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１４】
［ホイールローダ１００の構成］
図１は本発明の実施の形態に係るホイールローダの側面図である。この図のホイールローダ１００は、車体１１０と、車体１１０の前方に取り付けた多関節型の作業機１５０を備えている。
【００１５】
作業機１５０は、少なくとも１つのアクチュエータにより駆動される作業装置であり、図に示した作業機１５０は、リフトアーム１５５およびバケット１５１と、リフトアーム１５５及びバケット１５１を駆動するために伸縮駆動される油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）としてリフトシリンダ１５２及びバケットシリンダ１５３を備えている。なお、リフトアーム１５５とリフトシリンダ１５２は車体１１２の左右に１つずつ装備されているが、図１で隠れている右側のリフトアームとリフトシリンダは省略して説明する。
【００１６】
リフトアーム１５５は、リフトシリンダ１５２の伸縮駆動に伴って上下方向に回動（俯仰動）する。バケット１５１は、バケットシリンダ１５３の伸縮駆動に伴って回動（ダンプ動作又はクラウド動作）する。なお、図示したホイールローダ１００は、バケット１５１を作動させるためのリンク機構として、Ｚリンク式（ベルクランク式）のものを備えている。
【００１７】
車輪１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ（以下、簡略して「車輪１」と表記することがある）は、エンジン２０１（後述）を動力源とする動力伝達装置２１０（後述）によって駆動され、各車輪１の外周に配設されたタイヤを介して駆動力を地面に伝えて車体１１０を前進または後退させる。
【００１８】
図２は図１に示したホイールローダ１００のシステム構成図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがある（後の図についても同様とする）。
【００１９】
エンジン２０１は、出力軸を介して動力伝達装置２１０および油圧ポンプ２１１に動力を供給する。エンジン２０１の制御については後述する。
【００２０】
動力伝達装置（動力伝達機構）２１０は、無段変速機構を備えており、エンジン２０１から出力される動力の一部を油圧または電気に変換して車輪１へ伝達する。動力伝達装置２１０の具体例については図１１から図１３を用いて後述する。図１１の動力伝達装置２１０はエンジン動力を油圧に変換して車輪１に伝達するＨＳＴ式を採用しており、図１２の動力伝達装置２１０はエンジン２０１で動力伝達機械部１７３を介して車輪１を駆動するとともに、エンジン２０１で動力伝達機械部１７３を介して油圧ポンプ１７１を駆動して油圧モータ１７２に圧油を送り、その油圧モータ１７２で車輪１を駆動するＨＭＴ式を採用しており、図１３のものはエンジン動力を電気に変換して車輪１に伝達するハイブリッド式を採用している。
【００２１】
油圧ポンプ２１１は、動力伝達装置２１０およびエンジン２０１の少なくとも一方に駆動される。油圧ポンプ２１１は、作業機１５０に係る複数の油圧アクチュエータ（例えば、リフトシリンダ１５２、バケットシリンダ１５３）に対してコントロールバルブ２１２を介して圧油を供給し、当該複数の油圧アクチュエータを適宜駆動する。油圧ポンプ２１１はエンジン２０１を間接的な動力原とするため、油圧ポンプ２１１を駆動源とする当該複数の油圧アクチュエータもエンジン２０１を間接的な動力原となる。
【００２２】
コントロールバルブ２１２は、作業機１５０に係る複数の油圧アクチュエータの動作を制御するための作業機レバー（操作装置）２２２から出力されるパイロット圧又は電気信号によって動作する。コントロールバルブ２１２が動作すると、油圧ポンプ２１１から油圧アクチュエータ（リフトシリンダ１５２、バケットシリンダ１５３）へ供給される圧油の量や方向が調整される。
【００２３】
制御装置２４０は、車両に関する各種情報処理を実行するためのコンピュータ（例えばマイクロコンピュータ）である。制御装置２４０は、エンジン２０１の負荷またはアクセルペダル２２４の操作量等のエンジン出力要求指令に応じてエンジン回転数を制限値以下の範囲で制御するように構成されている。ここにおける「制限値」は、エンジントルク（又はエンジン出力）を縦軸としエンジン回転数を横軸とする平面上に定義されるエンジン性能曲線における横軸の最大値のことを示し、「制限値以下の範囲」とは当該最大値以下の範囲を示す。したがって、ここにおけるエンジン回転数制御とはエンジンの性能が許容する常用可能な範囲内でエンジン回転数を制御する通常の制御のことを示すものとする。以下ではこの制限値のことを「基準制限値」と称することがある。
【００２４】
制御装置２４０は、特に、ホイールローダ１００の実走行速度がホイールローダ１００の積荷量（バケット１５１内の運搬物の重量）に応じて定められる走行速度閾値（詳細は後述）を超えた場合には、実走行速度が走行速度閾値以下の場合の値（基準制限値）よりも制限値を低い値に設定する処理（この処理を本稿では「エンジン回転数制限処理」または「制限処理」と称することがある）を実行するように構成されている。制御装置２４０で行われる制御処理の詳細については後述する。
【００２５】
図１０に、制御装置２４０のハードウェア構成を示す。制御装置２４０は、入力部９１と、プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）９２と、記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）９３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４と、出力部９５とを有している。入力部９１は、外部装置からの情報や信号を入力し、必要に応じてＡ／Ｄ変換を行う。ＲＯＭ９３は、プログラム等が記憶された記録媒体であり、ＣＰＵ９２は、ＲＯＭ９３に記憶されたプログラムに従って入力部９１及びメモリ９３，９４から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力部９５は、ＣＰＵ９２での演算結果に応じた出力用の信号を作成し、その信号を外部装置に出力する。なお、図１０の制御装置２４０は、記憶装置としてＲＯＭ９３及びＲＡＭ９４という半導体メモリを備えているが、ハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備え、これにプログラムを記憶しても良い。
【００２６】
作業機レバー操作量検知器２２５は、作業機レバー２２２の操作量を検知して、制御装置２４０に出力する。アクセル操作量検知器２２７は、アクセルペダル２２４の操作量（踏み込み量）を検知して、制御装置２４０に出力する。走行速度検知器２２３は、動力伝達装置２１０により車輪１が駆動されるホイールローダ１００の走行速度を検出し、制御装置２４０に出力する。リフトシリンダ圧力検知器２２０はリフトシリンダ１５２のボトム側圧力を検知し、制御装置２４０に出力する。バケットシリンダ圧力検知器２２１はバケットシリンダ１５３のボトム側圧力を検知し、制御装置２４０に出力する。油圧ポンプ圧力検知器２３５は油圧ポンプ２１１の吐出圧力を検知し、制御装置２４０に出力する。油圧ポンプ容量検知器２３６は油圧ポンプ２１１の容量（又は傾転角）を検知し、制御装置２４０に出力する。
【００２７】
なお、作業機レバー２２２は、リフトシリンダ１５２とバケットシリンダ１５３の両方を1本のレバーで個別又は同時に操作できる１本式に限らず、リフトシリンダ１５２とバケットシリンダ１５３をそれぞれ別のレバーで操作できる２本式でもよい。後者の場合、作業機レバー操作量検知器２２５は２本分のレバー操作量を検知してもよい。
【００２８】
また、走行速度検知器２２３で、車輪１の速度（回転数）、動力伝達装置２１０の出力回転数（出力軸の回転数）、プロペラシャフト２１５の回転数などを検知し、その検知結果に基づいてホイールローダ１００の走行速度を演算することができる。
【００２９】
［エンジン２０１の基本的な制御］
エンジン２０１は燃料噴射量を制御する電子制御ガバナ２３０と、エンジン２０１の回転数を検知するエンジン回転数検知器２２６を有している。制御装置２４０は、エンジン回転数指令とエンジン回転数検知器２２６により検知された実エンジン回転数を比較し、エンジン回転数指令値よりも実エンジン回転数が低い場合は燃料噴射量を大きくするよう電子ガバナ２３０に指令する。反対にエンジン回転数指令値よりも実エンジン回転数が高い場合は燃料噴射量を小さくするよう指令する。また、エンジン２０１に搭載されたエンジン負荷推定装置２３１は、電子ガバナ２３０による燃料噴射量などからエンジンの負荷を推定する。エンジン負荷推定装置２３１によるエンジン負荷推定は、電子ガバナ２３０による燃料噴射量などの必要な情報を制御装置２４０に入力することにより制御装置２４０で代替して実行しても良い。
【００３０】
［制御装置２４０］
制御装置２４０で実行される処理機能のブロック図を図３に示す。本実施の形態の制御装置２４０は、エンジン負荷推定装置２３１から入力されるエンジン負荷またはアクセル操作量検知部２２７から入力されるアクセル操作量に応じてエンジン回転数を基準制限値以下の範囲で制御するエンジン制御装置として機能する場合がある。
【００３１】
また、図３に示すように制御装置２４０は、第１エンジン回転数指令値設定部３３６と、第２エンジン回転数指令値設定部３３０と、エンジン回転数指令値処理部３３５と、高負荷予測部３３１と、作業機負荷演算部３４５と、エンジン回転数制限部３３２と、トルク減フラグ出力部３３４と、油圧ポンプ上限トルク設定部３３３として機能する。
【００３２】
第１エンジン回転数指令値設定部３３６は、エンジン負荷推定装置２３１によって推定されたエンジン負荷３２０が大きくなるほど、エンジン回転数指令値（第１指令値）を増加する。第２エンジン回転数指令値設定部３３０は、アクセル操作量検知器２２７によって検知されたアクセル操作量３１０が大きくなるほど、エンジン回転数指令値（第２指令値）を増加する。
【００３３】
エンジン回転数指令値処理部３３５は、第１エンジン回転数指令値設定部３３６が決定したエンジン回転数指令値（第１指令値）と、第２エンジン回転数指令値設定部３３０が決定したエンジン回転数指令値（第２指令値）をのうち、値が大きい方を選択しエンジン回転数制限部３３２に出力する。
【００３４】
高負荷予測部３３１は、ホイールローダ１００（車両）の将来の高負荷状態を予測し、高負荷が予想されない場合にはエンジン回転数制限部３３２にエンジン回転数制限指令を出力し、反対に高負荷が予想される場合にはエンジン回転数制限指令を出力しない。高負荷状態を予測する指標としては、例えば、バケット１５１内の積荷の重量（積荷量）、車両の走行速度、エンジン負荷、作業機レバー操作量、作業機１５０の負荷（作業機負荷）がある。高負荷状態を予測する指標を取得するために、本実施の形態の高負荷予測部３３１には、リフトシリンダ圧力検知部２２０によって検知されたリフトシリンダ圧力３１５と、バケットシリンダ圧力検知部２２１によって検知されたバケットシリンダ圧力３５０と、走行速度検知部２２３によって検知された走行速度３１４と、エンジン負荷推定装置２３１によって推定されたエンジン負荷３２０とが入力されている。
【００３５】
作業機負荷演算部３４５は、エンジン回転数検知部２２６によって検知された実エンジン回転数３１７と、油圧ポンプ圧力検知部２３５によって検知された油圧ポンプ圧力３４０と、油圧ポンプ容量検知部２３６によって検知された油圧ポンプ容量３４１とに基づいて作業機負荷を演算し、エンジン回転数制限部３３２に出力する。
【００３６】
エンジン回転数制限部３３２は、作業機負荷演算部３４５によって演算された作業機負荷、作業機レバー操作量検知器２２５によって検知された作業機レバー操作量３１６、高負荷予測部３３１により指令されるエンジン回転数制限指令、エンジン回転数検知部２２６により検知された実エンジン回転数３１７とに基づいて、エンジン回転数指令値処理部３３５により出力されたエンジン回転数指令値に制限処理（エンジン回転数指令値が規定する回転数を低減する処理）を施すか否かを決定する。そして、エンジン回転数制限部３３２は、その決定に応じて適宜制限処理を施したエンジン回転数指令値を電子制御ガバナ２３０に出力する。
【００３７】
トルク減フラグ出力部３３４は、エンジン回転数検知部２２６により検知された実エンジン回転数３１７と、高負荷予測部３３１により指令されるエンジン回転数制限指令と、エンジン回転数制限部３３２により指令されるエンジン回転数指令値３６０とに基づいてトルク減フラグを設定し、油圧ポンプ上限トルク出力部３３３に出力する。
【００３８】
油圧ポンプ上限トルク出力部３３３は、エンジン回転数検知部２２６により検知された実エンジン回転数３１７と、トルク減フラグ出力部３３４より出力されるトルク減フラグとに基づいて油圧ポンプ上限トルク指令値を設定し、油圧ポンプ２１１に出力する。
【００３９】
なお、エンジン回転数指令値処理部３３５にエンジン回転数指令値を出力する部分として、第１エンジン回転数指令値設定部３３６は必ずしも備わっている必要は無く、第２エンジン回転数指令値設定部３３０のみで構成されていてもよい。
【００４０】
また、高負荷予測部３３１は、バケット１５１内の積荷量の算出に際して、リフトシリンダ圧力検知部２２０によるリフトシリンダ圧力３１５だけを利用してもよいが、これに限らず、図示のようにバケットシリンダ圧力検知部２２１によるバケットシリンダ圧力を入力してもよい。
【００４１】
［高負荷予測部３３１］
図４は図３に示した制御のうち、高負荷予測部３３１に係る制御のフローチャートである。エンジン負荷判定ステップ４１４では、高負荷予測部３３１は、エンジン負荷推定装置２３１によって推定されたエンジン負荷３２０を入力し、このエンジン負荷３２０が所定のエンジン負荷閾値以下の場合に積荷量検知ステップ４１０進み、それ以外の場合（エンジン負荷３２０が閾値を越える場合）にはステップ４２１に進みエンジン回転数指令値を発令しない。
【００４２】
積荷量検知ステップ４１０では、高負荷予測部３３１は、リフトシリンダ圧力３１５を基にバケット１５１内の積荷量を算出する。次の走行速度閾値設定ステップ４１１では、高負荷予測部３３１は、その時のホイールローダ１００の積載量に応じて定められる走行速度に関する閾値（走行速度閾値）を設定する。ここで、走行速度閾値は、積荷量検知ステップ４１０で検知された積荷量が小さいほど小さく設定される。図４内のグラフに示した例では、走行速度閾値は積荷量の減少に伴って直線状に減少するように設定されているが、積荷量の減少に伴って走行速度閾値が単調減少する形態（積荷量の減少とともに走行速度式位置が一定に保持される区間を含む広義の単調減少も含む）であれば利用可能である。
【００４３】
高負荷予測判定ステップ４１２では、走行速度閾値設定ステップ４１１で演算された走行速度閾値と、走行速度検出部２２３により検出された走行速度（実走行速度）３１４の大小関係を比較する。そして、走行速度３１４が走行速度閾値よりも高い場合にステップ４２０に進んでエンジン回転数制限指令を発令し、走行速度３１４が走行速度閾値よりも低い場合に高負荷が起こる可能性があると予測してステップ４２１に進んでエンジン回転数制限指令を発令しない。
【００４４】
本実施の形態では、ステップ４１０〜４１２の一連の処理から分かるように、積荷量が大きく走行速度が低いほど、走行単独動作から高負荷となる複合動作に移る可能性が高いと判断して、エンジン回転数制限指令を発令しないように制御装置２４０を構成している。たとえば、バケット１５１内に積荷がある場合はそれをリフトアップする高負荷動作が次に来ることが考えられ、さらに積荷量が大きいほどリフトアップに要するエンジン出力は大きく動作負荷も大きくなる。また、走行から掘削へと移る場合には、バケット１５１と掘削対象の接触により発生する当該掘削対象からの反力によって車両の走行速度が低下する。そのため、エンジン２０１の出力増加の過渡特性を考慮し、エンジン２０１の出力増加に要する時間よりも、走行速度が低下して掘削に移るまでの時間が長くなるように走行速度閾値を設定することが好ましい。
【００４５】
積荷量検知ステップ４１０では、リフトシリンダ圧力３１５に限らず、バケットシリンダ圧力３５０から積荷量を検知してもよい。また、シリンダ圧力３１５，３５０に代えて、バケット１５１に積み込まれている土の量をカメラやレーダを用いて計測した情報から積荷量を検知してもよい。
【００４６】
なお、図４のフローチャートにおいて、エンジン負荷判定ステップ４１４は省略可能であり、フローの開始後すぐにステップ４１０に進んでも良い。
【００４７】
［エンジン回転数制限部３３２］
図５は図３に示した制御のうち、エンジン回転数制限部３３２に係る制御のフローチャートである。作業機レバー操作判定ステップ５１０では、エンジン回転数制限部３３２は、作業機レバー操作検知器２２５によって検知された作業機レバー操作量３１６と所定の作業機レバー操作量閾値（後述の図８，９における閾値６３０）とを比較することで、作業機レバー２２２の操作の有無を判定する。作業機レバー操作量閾値は作業機レバー操作の有無を検出するための値であり、例えば、作業機レバーが中立位置に有る場合のパイロット圧の値よりも僅かに高い値を設定する場合がある。作業機レバー操作量３１６が作業機レバー操作量閾値以下の場合には、エンジン回転数制限部３３２は作業機レバー２２２の操作が無いと判断し、作業機負荷判定ステップ５２０へ進み、そうでない場合（作業機レバー操作量３１６が作業機レバー操作量閾値を越えて作業機レバー２２２が操作されていると判断された場合）にはフローチャートの最初に戻る。
【００４８】
作業機負荷判定ステップ５２０では、エンジン回転数制限部３３２は、作業機負荷演算部３４５によって演算された作業機負荷３５０と所定の作業負荷閾値とを比較する。作業負荷閾値は作業機１５０の負荷の有無を検出するための値であり、例えば、無負荷状態の作業機負荷の値よりも僅かに高い値を設定する場合がある。作業機負荷３５０が作業負荷閾値以下の場合には、エンジン回転数制御部３３２は作業機負荷が無いと判断し、エンジン回転数制限指令判断ステップ５１１へ進み、そうでない場合はフローチャートの最初に戻る。
【００４９】
エンジン回転数制限指令判定ステップ５１１では、エンジン回転数制限部３３２は、高負荷予測部３３１からのエンジン回転数制限指令３１３の有無を判断する。エンジン回転数制限指令３１３の出力がある場合には第１エンジン回転数制限値設定ステップ５１２へ進み、それ以外の場合に第２エンジン回転数制限値設定ステップ５１３へ進む。
【００５０】
第１エンジン回転数制限値設定ステップ５１２では、エンジン回転数制限値を第２エンジン回転数制限値よりも低い第１エンジン回転数制限値に設定する。第２エンジン回転数制限値設定ステップ５１３では、エンジン回転数制限値を第２エンジン回転数制限値に設定する。
【００５１】
第２エンジン回転数制限値は、既述のエンジン性能曲線におけるエンジン回転数の最大値（基準制限値）よりも低い値に設定されている。そして、好ましくは、第２エンジン回転数制限値は、そのエンジンで最大トルクが出力できるエンジン回転数（換言するとエンジン性能曲線上でトルクが最大となるエンジン回転数）に設定すると良い。第２エンジン回転数制限値は、エンジン性能曲線上で燃料消費率が最高となるエンジン回転数に設定しても良い。
【００５２】
エンジン回転数制限処理ステップ５１４では、エンジン回転数制限部３３２は、エンジン回転数指令値処理部３３５から出力されるエンジン回転数指令値に代えて、ステップ５１２又はステップ５１３で設定された第１エンジン回転数制限値又は第２エンジン回転数制限値をエンジン回転数指令値として出力する（このステップ５１４に係る処理が上記の「エンジン回転数制限処理」または「制限処理」に該当する）。
【００５３】
ステップ５１２およびステップ５１３における第１エンジン回転数制限値および第２エンジン回転数制限値のそれぞれの値は、あらかじめ設定した値に保持しても良いが、ボタンやダイアル、モニタ等の入力装置を活用して事後的に所望の値を変えられるように構成してもよい。
【００５４】
なお、エンジン回転数制限処理ステップ５１４では、実エンジン回転数を取得し、実エンジン回転数とエンジン回転数制限値との間に乖離が有る場合、一定の変化率でエンジン回転数指令値がエンジン回転数制限値に到達するよう処理してもよい。
【００５５】
また、図５のフローチャートにおいて、作業機レバー操作判定ステップ５１０及び／又は作業機負荷判定ステップ５２０は省略可能である。作業機レバー操作判定ステップ５１０を省略した場合には、ステップ５１３でエンジン回転数制限値を、第２エンジン回転数制限値に代えて上述のエンジン性能曲線におけるエンジン回転数の最大値に設定しても良い。
【００５６】
［トルク減フラグ出力部３３４］
高負荷状態にならないと予測されエンジン回転数制限指令が出され、第１エンジン回転数制限値又は第２エンジン回転数制限値にエンジン回転数を下げている状態で、作業機レバーが操作されるなどして高負荷状態に移行する場合、エンジンが出力不足に陥る可能性がある。これを回避するため、本実施の形態の制御装置２４０はトルク減フラグ出力部３３４において、実エンジン回転数３１７とエンジン回転数指令値３６０の比較を基に、エンジン２０１にかかる油圧ポンプ２１１の負荷を低減する必要があるか否かを判定する。
【００５７】
図６は、図３に示した制御のうち、トルク減フラグ出力部３３４に係る制御のフローチャートである。エンジン回転数制限指令判断ステップ９２０では、トルク減フラグ出力部３３４は、高負荷予測部３３１からのエンジン回転数制限指令３１３の発令の有無を判定する。ここでエンジン回転数制限指令３１３が発令されている場合はトルク減フラグ設定ステップ９１０へ進み、それ以外の場合はトルク減フラグ判定ステップ９２１へ進む。
【００５８】
トルク減フラグ判定ステップ９２１では、トルク減フラグ出力部３３４はトルク減フラグの有無を判定する。トルク減フラグは、後に図７を用いて説明される油圧ポンプ上限トルク設定部３３３での処理で利用されるものであり、本実施の形態ではトルク減フラグの有無で処理内容を変えている。また、トルク減フラグが「有り」とは「フラグが立っている状態」を示し、トルク減フラグが「無し」とは「フラグが立っていない状態」を示す。ステップ９２１において、トルク減フラグ有りの場合、エンジン回転数判定ステップ９２２へ進み、それ以外の場合はトルク減フラグ解除ステップ９１２へ進む。
【００５９】
エンジン回転数判定ステップ９２２では、トルク減フラグ出力部３３４は、実エンジン回転数３１７とエンジン回転数指令値３６０の大小を判定する。ここで実エンジン回転数３１７がエンジン回転数指令値３６０よりも小さい場合、トルク減フラグ設定ステップ９１０へ進み、それ以外の場合はトルク減フラグ解除ステップ９１２へ進む。
【００６０】
トルク減フラグ設定ステップ９１０では、トルク減フラグ出力部３３４はトルク減フラグを有りに設定する。一方、トルク減フラグ解除ステップ９１２ではトルク減フラグを無しに設定する。両ステップ９１０，９１２ともその後ステップ９１３に進み、油圧ポンプ上限トルク出力部３３３に対してトルク減フラグの有無を出力する処理（トルク減フラグ出力処理）を行う。
【００６１】
以上の演算によって、エンジン回転数制限指令がある場合や、エンジン回転数制限指令がなくても実エンジン回転数がエンジン回転数指令値よりも小さい場合に、トルク減フラグ出力部３３４は、油圧ポンプ２１１の負荷を低減する必要があると判断し、トルク減フラグを有りに設定する。
【００６２】
［油圧ポンプ上限トルク設定部３３３］
図７は、図３に示した制御のうち、油圧ポンプ上限トルク設定部３３３に係る制御のフローチャートである。トルク減フラグ判定ステップ８１０では、油圧ポンプ上限トルク設定部３３３は、トルク減フラグ出力部３３４から出力されたトルク減フラグの有無を判定する。トルク減フラグ出力部３３４から出力されたトルク減フラグが有りの場合、第２油圧ポンプ上限トルク設定ステップ８１２へ進み、そうでない場合（トルク減フラグが無しの場合）は第１油圧ポンプ上限トルク設定ステップ８１１へ進む。
【００６３】
第１油圧ポンプ上限トルク設定ステップ８１１では、油圧ポンプ上限トルク設定部３３３は、エンジン回転数検知部２２６により検知される実エンジン回転数３１７と図７中のグラフを基に油圧ポンプ上限トルクを設定する。図７のグラフ中に点線（「第２」と付した点線）で示したエンジン回転数は、第２エンジン回転数制限値（図５のステップ５１３）を示す。図７中のグラフでは、第２エンジン回転数制限値以上のエンジン回転数３１７では油圧ポンプ上限トルクは一定に保持され、第２エンジン回転数制限値未満のエンジン回転数３１７ではエンジン回転数の減少とともに油圧ポンプ上限トルクも減少するように設定されている。
【００６４】
同様に、第２油圧ポンプ上限トルク設定ステップ８１２では、油圧ポンプ上限トルク設定部３３３は、実エンジン回転数３１７と図７中のグラフを基に油圧ポンプ上限トルクを設定する。図７のグラフ中の２本の点線の右側のもの（「第２」と付した点線）は、第２エンジン回転数制限値（図５のステップ５１３）を示し、左側のもの（「第１」と付した点線）は、第１エンジン回転数制限値（図５のステップ５１２）を示す。図７のグラフでは、第２エンジン回転数制限値以上のエンジン回転数３１７では油圧ポンプ上限トルクは一定に保持される。そして、第２エンジン回転数制限値未満のエンジン回転数３１７では、第２エンジン回転数制限値と第１エンジン回転数制限値の間の値に達する間に油圧ポンプ上限トルクが最小限の値にまで急激に減少するように設定されている。
【００６５】
なお、既述のように、第１油圧ポンプ上限トルク設定ステップ８１１と第２油圧ポンプ上限トルク設定ステップ８１２で実行される上限トルク設定処理はいずれも、図７中のグラフが示すように、実エンジン回転数３１７が大きくなるほど油圧ポンプ上限トルクを増加するように構成されている。ただし、第２油圧ポンプ上限トルクの設定値は、同じエンジン回転数に対する第１油圧ポンプ上限トルク設定値以下の値とする。これは、トルク減フラグが有りの場合、実エンジン回転数の加速を優先させるためである。
【００６６】
油圧ポンプ上限トルク処理ステップ８１３では、油圧ポンプ上限トルク設定部３３３は、ステップ８１２又はステップ８１１で設定した油圧ポンプ上限トルク値を、油圧ポンプ上限トルク指令値として油圧ポンプ２１１へ出力する。これにより油圧ポンプ２１１の上限トルク値がステップ８１２又はステップ８１１で設定された値に制限される。なお、油圧ポンプ２１１の上限トルク値の制限制御は、例えば、油圧ポンプ２１１の吐出圧と容量の積が所定値以下に保持されるように油圧ポンプ２１１の容量（傾転角）を吐出圧に応じて適宜制御することで可能である。
【００６７】
上記のようにトルク減フラグ出力部３３４及び油圧ポンプ上限トルク設定部３３３により油圧ポンプ２１１の上限トルク値を制限すると、第１エンジン回転数制限値又は第２エンジン回転数制限値にエンジン回転数を下げている状態で、作業機レバー２２２が操作されるなどして油圧ポンプ負荷が増加する高負荷状態への移行が要求された場合に、エンジン出力がまずエンジン回転数の増加に優先的に用いられ、その後エンジン回転数が適度に増加したところでエンジン出力の油圧ポンプへの割り当て量を増加することになるので、エンジンストールを発生させることなく高負荷作業へのスムーズな移行が可能となる。
【００６８】
なお、トルク減フラグ出力部３３４及び油圧ポンプ上限トルク設定部３３３は省略することができる。
【００６９】
［実動作］
図８及び図９は上記のように構成された本実施の形態に係るホイールローダの動作の一例を示したものである。各図中のグラフ６２０は積荷量推移を、グラフ６２１は走行速度推移（実走行速度推移）を、グラフ６２２はエンジン回転数制限指令推移を、グラフ６２３は作業機レバー操作量推移を、グラフ６２４はエンジン回転数指令値推移を示す。なお、グラフ６２３には作業機レバー操作量閾値６３０を示しており、グラフ６２４にはエンジン回転数指令値処理部３３５（図３参照）がエンジン負荷又はアクセル操作量を基に決定したエンジン回転数６０４を示している。
【００７０】
図８では積荷量が図９の場合よりも相対的に多い場合の例を示している。この場合、積荷量が多いことから、高負荷予測部３３１により走行速度閾値（図４のステップ４１１）が高めに設定される。そのため、時刻０時点６００からアクセルペダルの踏み込み量を増加して走行速度を増加しても当該走行速度が走行速度閾値よりも小さく時間が比較的長く、高負荷予測部３３１はエンジン回転数制限指令を発令しない。これにより、エンジン回転数制限部３３２はエンジン回転数制限値として第２エンジン回転数制限値（第２制限）を設定し、エンジン回転数指令値はアクセルペダルの踏み込みに応じて第２制限までは上昇する。
【００７１】
走行速度が走行速度閾値を超えた時点６０１以降は、高負荷予測部３３１が高負荷は起こらないと予測するため、エンジン回転数制限指令３１３がエンジン回転数制限部３３２に発令される。これにより、エンジン回転数制限部３３２はエンジン回転数制限値として第１エンジン回転数制限値（第１制限）を設定するので、エンジン回転数指令値の制限値が第２制限から第１制限まで低下する。
【００７２】
時点６０２で、アクセルペダルの踏み込み量を減少するなどして走行速度が低下して走行速度閾値を下回ると、高負荷予測部３３１は高負荷が起こる可能性があると予測し、エンジン回転数制限指令３１３の発令を解除する。これにより、エンジン回転数指令値の制限値が第１制限から第２制限まで上昇する。
【００７３】
作業機レバー２２２の操作量が所定の作業機レバー操作量閾値６３０を上回った時点６０３で、エンジン回転数制限部３３２はエンジン回転数制限処理の実行を中断し、その時のアクセル操作量や負荷に応じたエンジン回転数６０４（図３のエンジン回転数指令値処理部３３５が決定した値）まで上昇する。
【００７４】
図９は図８と同様に、本発明を導入したホイールローダの動作の一例を示したものである。図８では積荷量が多い場合の例を示したのに対し、図９では相対的に積荷量が少ない場合の例を示している。この場合も、時刻０時点７００からアクセルペダルの踏み込み量を増加しても走行速度は走行速度閾値よりも小さく、高負荷予測部３３１はエンジン回転数制限指令を発令しない。そのため、エンジン回転数制限部３３２はエンジン回転数制限値として第２制限を設定し、エンジン回転数指令値は第２制限までは上昇する。
【００７５】
しかし、この場合は積荷量が少なく走行速度閾値が低めに設定されているため、図８の場合（時点６０１）よりも早い時点７０１で走行速度が走行速度式位置に達する。
【００７６】
走行速度が走行速度閾値を超えた時点７０１以後は、アクセルペダルの踏み込み量を減少するなどして走行速度が低下して走行速度閾値を下回る時点７０２まで、エンジン回転数指令の制限値は第１制限に保持される。これにより積荷量が大きいときよりも第１エンジン回転数で走行する時間が長くなるため燃料消費量を減少できる。
【００７７】
作業機レバー操作量が所定の作業機レバー操作量閾値７３０を上回った時点７０３で、エンジン回転数制限部３３２はエンジン回転数制限処理の実行を中断し、その時のアクセル操作量や負荷に応じたエンジン回転数まで上昇する。
【００７８】
上記のように構成される本実施の形態では、積荷量と走行速度に基づいて高負荷動作が起こる可能性の高さを判定し、当該可能性が低いと判定された場合にエンジン回転数を低減する時間を積極的に増加する構成とした。このように制御すると、積荷量が小さく走行速度が高いほどエンジン回転数が低減される時間が長くなり、高負荷状態時のエンジンの出力不足が回避されつつも、高速走行中の燃料消費量を効果的に低減できる。
【００７９】
さらに上記の実施の形態では、図５のステップ５１０において、高負荷動作が起こる可能性の高さの判定に、作業機レバー２２２の操作の有無も考慮することとした。そして、作業機レバー２２２が操作されている場合は高負荷動作が起こる可能性が高いと判定して、図５のステップ５１４におけるエンジン回転数指令の制限処理の実行を中断することとした。このように構成すると、実際に高負荷動作がなされる前にエンジン回転数の増加を開始できるので、実際に高負荷動作がされた場合にエンジン出力不足が発生することを回避できる。
【００８０】
［動力伝達装置２１０］
最後に動力伝達装置２１０の具体例について図１１から１３を用いて説明する。図１１は、動力伝達装置２１０として、エンジン動力を油圧に変換して車輪１に伝達するＨＳＴ式を採用したホイールローダの一例のシステム構成図である。この図に示すホイールローダは、エンジン２０１の出力軸に連結された油圧ポンプ１７１と、油圧ポンプ１７１から吐出される圧油によって回転駆動される油圧モータ１７２を備えている。油圧モータ１７２は車軸（プロペラシャフト）２１５を介して各車輪１を回転駆動する。
【００８１】
図１２の動力伝達装置２１０はエンジン２０１で動力伝達機械部１７３を介して車輪１を駆動するとともに、エンジン２０１で動力伝達機械部１７３を介して油圧ポンプ１７１を駆動して油圧モータ１７２に圧油を送り、その油圧モータ１７２で車輪１を駆動するＨＭＴ式を採用したホイールローダの一例のシステム構成図である。この図に示すホイールローダにおいて、動力伝達機械部１７３は、エンジン２０１の出力軸と車軸２１５と油圧ポンプ２１１，１７１を機械的に連結する機械機構であり、例えば、遊星歯車を使用するものがある。
【００８２】
図１３は、動力伝達装置２１０として、エンジン動力を電気に変換して車輪１に伝達するハイブリッド式を採用したホイールローダの一例のシステム構成図である。この図に示すホイールローダは、エンジン２０１に機械的に連結されエンジン１によって駆動される電動発電機（モータ／ジェネレータ（Ｍ／Ｇ））１７６と、電動発電機１７６を制御するインバータ装置１７７と、ディファレンシャルギア（Ｄｉｆ）及びギア（Ｇ）を介してプロペラシャフト２１５に取り付けられ４つの車輪１を駆動する走行電動機１７９と、走行電動機１７９を制御するインバータ装置１８０と、ＤＣＤＣコンバータ１８２を介してインバータ１７７，１８０（電動発電機６，走行電動機９）と電気的に接続されインバータ１７７，１８０との間で直流電力の受け渡しを行う蓄電装置（例えば、二次電池やコンデンサ）１８１とを備えている。なお、図１３に示したハイブリッドシステムはいわゆるシリーズ型（直列型）といわれる構成であるが、パラレル型（並列型）のハイブリッドシステムも利用可能である。
【００８３】
［補足事項］
上記の説明では、走行速度が走行速度閾値を超えるか否か（エンジン回転数制限指令の有無）でエンジン回転数制限値を変更したが、走行速度が走行速度閾値を超えた以降は走行速度と走行速度閾値の差分が大きくなるほどエンジン回転数制限値を小さくするような制御を行っても良い。
【００８４】
上記の例ではバケット１５１内の積荷量に基づいて走行速度閾値を決定したが、車両重量からの増加重量に基づいて走行速度閾値を決定しても良い。増加重量には変数値である搭乗者等の実際の重量（体重）や仮定の重量を含めても良いし、含めなくても良い。本稿ではこれらを含む概念であって、所定の車両重量値からの増加重量を「積載量」と称する。
【００８５】
本発明の適用対象となる作業車両には上記したホイールローダだけでなく、フォークリフトやダンプトラックも含まれ、その場合の作業機にはフォークリフトのフォークを昇降させる昇降装置における油圧シリンダやダンプトラックの荷台（ベッセル）を起伏させる油圧シリンダ（ホイストシリンダ）が該当する。
【００８６】
本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。
【００８７】
上記の制御装置２４０に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記の制御装置２４０に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御装置２４０の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１００・・・ホイールローダ、１１０・・・車体、１５０・・・作業機（作業装置）、１５１・・・バケット、１５２・・・リフトシリンダ、１５３・・・バケットシリンダ、１５４・・・Ｚリンク、１５５・・・リフトアーム、２０１・・・エンジン、２１０・・・駆動力伝達装置、２１１・・・油圧ポンプ、２１２・・・コントロールバルブ、２２０・・・リフトシリンダボトム圧検知器、２２１・・・バケットシリンダボトム圧検知器、２２２・・・作業機レバー（操作装置）、２２３・・・走行速度検知器、２２４・・・アクセル操作量検知器、２２５・・・作業機レバー操作量検知器、２３０・・・電子ガバナ、２４０・・・制御装置、３３０・・・第２エンジン回転数指令値設定部、３３１・・・高負荷予測部、３３２・・・エンジン回転数制限部、３３３・・・油圧ポンプ上限トルク設定部、３３４・・・トルク減フラグ出力部、３３６・・・第１エンジン回転数指令値設定部
【図１】
2017020439.tif 000003
【図２】
2017020439.tif 000004
【図３】
2017020439.tif 000005
【図４】
2017020439.tif 000006
【図５】
2017020439.tif 000007
【図６】
2017020439.tif 000008
【図７】
2017020439.tif 000009
【図８】
2017020439.tif 000010
【図９】
2017020439.tif 000011
【図１０】
2017020439.tif 000012
【図１１】
2017020439.tif 000013
【図１２】
2017020439.tif 000014
【図１３】
2017020439.tif 000015