JP5048068B2 - 作業車両及び作業車両の作動油量制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両及び作業車両の作動油量制御方法に関する。

例えば、作業車両としてのホイールローダでは、エンジン出力を作業用動力及び走行用動力として使用する。ホイールローダでは、作業機のバケットで土砂等の積載物をすくい上げ、バケットをブームで持ち上げて、トラックの荷台等に積み込む。積載物が満載されたバケットを速やかに上昇させることにより、作業効率を高めることができる。

そこで、従来技術では、積込み作業時に、オペレータはブレーキペダルとアクセルペダルとを同時に操作する。これにより、低速走行しつつ、油圧ポンプの回転数を上昇させて、作業機に供給される作動油の量を増加させる（特許文献１）。なお、左右の駆動輪の回転数差に応じてクラッチの係合度を制御するようにした技術も知られている。
特表２００６−５２１２３８号公報 特開２００１−１４６９２８号公報

従来技術では、作業機に供給する作動油量を増加させるためにアクセルペダルとブレーキペダルを同時に操作する必要があり、操作性の点で改善の余地がある。また、走行系に配分された動力を、ブレーキにより熱に変えて捨てるという無駄が生じている。作業車両の中には通常のブレーキペダルとは別に、ブレーキ機能とクラッチ操作機能を併せ持つ特殊なブレーキペダルを備えるものがある。このような特殊なブレーキペダルを備えている作業車両でも、作業機側に動力をまわす為に、クラッチ操作の際に特殊なブレーキペダルを操作するので、ブレーキによる動力のロスが生じる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的は、作業効率を向上できるようにした作業車両及び作業車両の作動油量制御方法を提供することにある。本発明の他の目的は、積込み作業中であることを自動的に検出し、操作性を高めて積込み作業の効率を改善すると共に、エンジンの動力をブームを上昇させるために効率よく使用することができる作業車両及び作業車両の作動油量制御方法を提供することにある。本発明の更なる目的は、後述する実施形態の記載から明らかになるであろう。

上記課題を解決するために、本発明に係る、エンジンからの出力を分配器を介して走行系と油圧装置系とにそれぞれ分配する作業車両では、走行系は、分配器を介してエンジンに接続されるクラッチと、このクラッチから出力される駆動力を指定される速度段に応じて駆動輪に伝達するトランスミッションと、車速検出手段とを含んで構成されており、油圧装置系は、分配器を介して駆動される１以上のポンプと、車体の一側に回動可能に設けられるブームと、このブームの一側に回動可能に設けられるバケットと、ブームを回動させるためのブームシリンダと、バケットを回動させるためのバケットシリンダと、ブームレバー及びバケットレバーの操作量に応じて、ブームシリンダ及びバケットシリンダに前記ポンプのうちの第１ポンプから吐出される作動油を供給する第１制御弁と、この第１制御弁を介してブームシリンダに作動油を供給可能な前記ポンプのうちの第２ポンプと、を含んで構成されており、作業機による積込み作業の状態を検出する作業状態検出手段と、検出される積込み作業の状態に応じて、ブームシリンダに供給される作動油の量を増加させる油量増加制御手段と、を備える。

作業状態検出手段は、ブーム及びバケットによる積込み作業中であるか否かを検出することができる。「積込み作業中」には、積込み作業の開始を含めることもできる。

作業状態検出手段は、ブームレバーの操作量、ブームの角度、トランスミッションに設定される速度段、車速検出手段で検出される車体速度、トランスミッションに設定される走行レンジ、ブームシリンダの伸長速度の各パラメータのうち、少なくとも複数のパラメータに基づいて、積込み作業中であるか否かを検出することができる。

作業状態検出手段は、ブームレバーがブームを上昇させるべく操作され、ブームの角度が予め設定される所定角度に達し、ブームの角度が予め設定される最大角度未満であり、かつ、クラッチの入力回転数と出力回転数との比が予め設定される所定値以上である場合に、ブーム及びバケットによる積込み作業中であると検出することができる。

作業状態検出手段は、（ａ）ブームレバーがブームを上昇させるべく操作された場合、（ｂ）ブームの角度が予め設定される所定角度以上になった場合、（ｃ）ブームの角度が予め設定される最大角度未満の場合、（ｄ）クラッチの入力回転数と出力回転数との比が予め設定される所定値以上である場合、（ｅ）トランスミッションに設定される速度段が予め設定される所定の速度段に一致した場合、（ｆ）トランスミッションに設定される走行レンジが後進から前進に切り替わった場合、（ｇ）ブームシリンダの伸長速度が正の値である場合、（ｈ）車速検出手段で検出される車体速度が予め設定される所定の速度以上になった場合、のうちのいずれか複数の条件をそれぞれ満たした場合に、ブーム及びバケットによる積込み作業中であると検出することができる。

油量増加制御手段は、クラッチに指示するクラッチ圧を低下させることにより、ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させることができる。

油量増加制御手段は、第１ポンプから吐出される作動油の流量を増加させることにより、ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させることができる。

油量増加制御手段は、第１ポンプから吐出される作動油に加えて、第２ポンプからもブームシリンダに作動油を供給させることにより、ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させることができる。

油量増加制御手段は、クラッチに指示するクラッチ圧を低下させ、かつ、第１ポンプから吐出される作動油に加えて、第２ポンプからもブームシリンダに作動油を供給させることにより、ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させることもできる。

作業状態検出手段は、ブームレバーがブームを上昇させるべく操作され、ブームの角度が予め設定される所定角度に達し、ブームの角度が予め設定される最大角度未満であり、かつ、ブレーキオフ時であって、クラッチの入力回転数と出力回転数との比が予め設定される所定値以上である場合に、ブーム及びバケットによる積込み作業中であると検出し、油量増加制御手段は、クラッチに指示するクラッチ圧を低下させることにより、ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させることもできる。

本発明の他の観点に従う、エンジンからの出力を分配器を介して走行系と油圧装置系とにそれぞれ分配する作業車両の作動油量の供給を制御する方法では、走行系は、分配器を介してエンジンに接続されるクラッチと、このクラッチから出力される駆動力を指定される速度段に応じて駆動輪に伝達するトランスミッションとを含んで構成されており、油圧装置系は、分配器を介して駆動される１以上のポンプと、車体の一側に回動可能に設けられるブームと、このブームの一側に回動可能に設けられるバケットと、ブームを回動させるためのブームシリンダと、バケットを回動させるためのバケットシリンダと、ブームレバー及びバケットレバーの操作量に応じて、ブームシリンダ及びバケットシリンダに前記ポンプのうちの第１ポンプから吐出される作動油を供給する第１制御弁と、この第１制御弁を介してブームシリンダに作動油を供給可能な前記ポンプのうちの第２ポンプと、を含んで構成されており、作業機による積込み作業中であるか否かを検出する処理と、積込み作業中であることが検出された場合は、ブームシリンダに供給される作動油の量を増加させる処理と、をそれぞれ実行する。

本発明によれば、積込み作業の状態を自動的に検出して、ブームシリンダに供給する作動油量を増加させることができる。これにより、積込み作業時の作業効率を高めることができる。

本発明によれば、予め設定される複数のパラメータに基づいて、積込み作業中であることを自動的に検出することができる。

本発明によれば、クラッチ圧を低下させることにより、または、第１ポンプと第２ポンプとからブームシリンダに作動油を供給させることにより、ブームシリンダに供給される作動油量を増大させることができ、作業効率を高めることができる。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、以下に述べるように、作業状態に応じて作業機側に分配される動力を自動的に制御する。

以下、本発明の実施例を、作業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、本実施例は、ホイールローダ以外の他の作業車両にも適用することができる。

図１は、ホイールローダの全体構成を模式的に示す説明図である。ホイールローダは、機械構造１００と制御構造（以下、コントローラと呼ぶ）２００とに大別される。先に機械構造１００について説明し、次にコントローラ２００について説明する。

機械構造１００は、例えば、エンジン１０１と、エンジン１０１の出力を走行系１０３及び油圧装置系１０４に分配する出力分配器（PTO：Power Take Off）１０２と、ホイールローダ１を走行させるための走行系１０３と、主に作業機５を駆動するための油圧装置系１０４とを備えている。

ここで、図３を参照する。図３は、ホイールローダ１の側面図である。ホイールローダ１は、車体２と、車体２の前後に設けられる左右一対のタイヤ３と、車体２の後方に設けられる機械室４と、車体２の前方に設けられる作業機５と、車体２の中央部に設けられる運転室６とを備えている。

車体２は、後部車体２１と、前部車体２２と、後部車体２１と前部車体２２とを連結する連結部２３とを備える。後部車体２１と前部車体２２との間には、左右一対のステアリングシリンダ１３０が設けられている。オペレータが、運転室６内のステアリングレバー１２７（図１参照）を操作すると、この操作に応じて、一方のステアリングシリンダ１３０のシリンダロッドが伸長し、他方のステアリングシリンダ１３０のシリンダロッドが縮小する。これにより、ホイールローダ１は、進路を変えることができる。

機械室４は、エンジン１０１や各ポンプ１２０等を収容する。作業機５は、前部車体２２から前方に延びるようにして回動可能に設けられるブーム５１と、このブーム５１の先端に回動可能に設けられるバケット５２と、ブーム５１を上下方向に回動させるためのブームシリンダ１２８と、バケット５２を回動させるためのバケットシリンダ１２９とを備えている。

図１に戻る。走行系１０３は、例えば、モジュレーテッドクラッチ（以下、クラッチとも呼ぶ）１１０と、トルクコンバータ１１１と、トランスミッション１１２と、アクスル１１３とを備えている。説明の便宜上、図中では、クラッチを「Mod/C」、トルクコンバータを「T/C」、トランスミッションを「T/M」とそれぞれ略記する。エンジン１０１から出力された動力（回転トルク）は、クラッチ１１０、トルクコンバータ１１１、トランスミッション１１２及びアクスル１１３を介して、タイヤ３に伝達される。

油圧装置系１０４は、例えば、ローダポンプ１２０と、スイッチポンプ１２１と、ステアリングポンプ１２２と、メインバルブ１２３と、ロードセンシング（ステアリング）バルブ（図中、CLSS：Closed Center Load Sensing System）１２４と、バケットレバー１２５と、ブームレバー１２６と、ステアリングレバー１２７と、ブームシリンダ１２８と、バケットシリンダ１２９と、ステアリングシリンダ１３０と、補機用ポンプ１３１及び補機１３２を備えて構成される。

ここで、ローダポンプ１２０は「第１ポンプ」に、スイッチポンプ１２１は「第２ポンプ」に、メインバルブ１２３は「第１制御弁」に、それぞれ対応する。なお、ロードセンシングバルブ１２４は、第２制御弁と呼ぶこともできる。

ローダポンプ１２０は、ブームシリンダ１２８及びバケットシリンダ１２９に作動油を供給するためのポンプである。ステアリングポンプ１２２は、ステアリングシリンダ１３０に作動油を供給するためのポンプである。スイッチポンプ１２１は、ステアリングシリンダ１３０、または、ブームシリンダ１２８及びバケットシリンダ１２９のいずれかに、作動油を供給するためのポンプである。各ポンプ１２０，１２１，１２２は、例えば、それぞれ斜板型油圧ポンプとして構成され、それぞれの斜板の角度は、コントローラ２００からの制御信号により制御される。

ロードセンシングバルブ１２４は、負荷に応じて、スイッチポンプ１２１から吐出される作動油の供給先及び供給量を機械的に制御する。ロードセンシングバルブ１２４は、ステアリングバルブと呼ぶこともできる。通常の走行時には、スイッチポンプ１２１から吐出される作動油は、ロードセンシングバルブ１２４を介して、ステアリングシリンダ１３０に供給される。即ち、走行時において、スイッチポンプ１２１は、ステアリングポンプ１２２を支援し、ステアリングシリンダ１３０の作動のために働く。なお、本実施例では、ロードセンシングバルブ（あるいはステアリングバルブ）１２４の一例として、CLSSバルブを採用しているが、本発明はCLSSバルブ以外の他のバルブを用いた構成にも適用することができる。

これに対し、作業時には、スイッチポンプ１２１から吐出される作動油は、ロードセンシングバルブ１２４及びメインバルブ１２３を介して、ブームシリンダ１２８に供給されるようになっている。即ち、積込み作業時において、スイッチポンプ１２１は、ローダポンプ１２０を支援し、ブームシリンダ１２８を作動させるために働く。

バケットレバー１２５は、バケット５２を操作するための装置である。ブームレバー１２６は、ブーム５１を操作するための装置である。ステアリングレバー１２７は、ステアリングシリンダ１３０を操作するための装置である。各レバー１２５，１２６，１２７は、例えば、オペレータにより操作される操作部と、操作部の操作量に応じてパイロット圧を制御するパイロット圧制御弁とを備えて構成される。メインバルブ１２３は、バケットレバー１２５またはブームレバー１２６から入力されるパイロット圧に応じて、ローダポンプ１２０（または、ローダポンプ１２０及びスイッチポンプ１２１の両方）から吐出される作動油を、ブームシリンダ１２８やバケットシリンダ１２９に供給する。

補機１３２とは、例えば、油圧モータで駆動する冷却ファン等のような装置である。補機用ポンプ１３１は、補機１３２に作動油を供給するためのポンプである。

機械構造１００内の所定位置には、各種センサ１４０が設けられている。各種センサ１４０は、図２と共に後述するセンサ１４１〜１４９の総称である。各種センサ１４０により検出された各種状態は、電気信号としてコントローラ２００に入力される。

コントローラ２００は、例えば、演算部２１０と、メモリ２２０と、入出力インターフェース部２３０とを備えた電子回路として構成される。演算部２１０は、積込み作業検出手段２１１と、作動油量増加制御手段（以下、油量増加制御手段と略す場合がある）２１２とを備える。

積込み作業検出手段２１１は、後述するように積込み作業中であるか否かを検出する機能である。作動油量増加制御手段２１２は、積込み作業時にブームシリンダ１２８に供給する作動油の量を増加させる機能である。

メモリ２２０は、例えば、プログラム２２１と、パラメータ２２２及びテーブル２２３を記憶する記憶媒体である。演算部２１０は、メモリ２２０からプログラム２２１を読み込むことにより、積込み作業中であるか否かを検出したり、ブームシリンダ１２８に供給される作動油の量を増加させる。パラメータ２２２とは、積込み作業検出手段２１１や油量増加制御手段２１２によって使用される閾値や設定値である。テーブル２２３とは、積込み作業検出手段２１１や油量増加制御手段２１２によって使用されるテーブルである。

入出力インターフェース部２３０は、各種センサ１４０、クラッチ１１０、トランスミッション１１２、各ポンプ１２０〜１２２，１３１等の間で電気信号を送受するための回路である。演算部２１０は、入出力インターフェース部２３０を介して、各種センサ１４０からの信号を受領する。また、演算部２１０は、入出力インターフェース部２３０を介して、クラッチ１１０や各ポンプ１２０〜１２２，１３１に制御信号を出力する。なお、上述したコントローラ２００の構成は、本発明の理解及び実施に必要な程度で構造を簡素化して示しており、本発明は、上述の構成に限定されない。

図２は、コントローラ２００の機能に着目した説明図である。コントローラ２００には、各種センサ１４０を構成する、センサ１４１〜１４９が接続される。走行レンジセンサ１４１は、トランスミッション１１２に設定される走行レンジが、前進（Ｆ）、ニュートラル（Ｎ）、後進（Ｒ）のいずれであるかを検出する。走行レンジセンサ１４１によって、トランスミッション１１２に設定される速度段を検出することもできる。走行レンジセンサ１４１は、センサとして構成される必要はない。コントローラ２００内のトランスミッション制御回路からトランスミッション１１２に向けて出力される信号を利用すれば、走行レンジや速度段を知ることができる。

ブームレバー操作量センサ１４２は、ブームレバー１２６の操作方向及び操作量を検出する。ブーム角度センサ１４３は、ブーム５１の角度を検出する。エンジン回転数センサ１４４は、エンジン１０１の回転数を検出する。クラッチ出力回転数センサ１４５は、クラッチ１１０から出力される回転数を検出する。トランスミッション出力回転数センサ１４６は、トランスミッション１１２から出力される回転数を検出する。ブレーキペダル操作量センサ１４７は、運転室６内のブレーキペダルの操作量を検出する。アクセルペダル操作量センサ１４８は、運転室６内のアクセルペダルの操作量を検出する。「車速検出手段」の一例としての車速計１４９は、作業車両１の車体速度を検出する。

コントローラ２００内の積込み作業検出手段２１１は、各センサ１４１〜１４９からの信号を適宜利用することにより、積込み作業中であるか否かを判定する。油量増加制御手段２１２は、積込み作業中であることが検出されると、ローダポンプ１２０の斜板の角度を大きくすることにより、または／及び、クラッチ１１０のクラッチ圧を低下させることにより、ブームシリンダ１２８に供給される作動油の量を増加させる。

油量増加制御手段２１２は、例えば、斜板指令信号制御手段２１２Ａと、クラッチ指令圧制御手段２１２Ｂとを備える。一方の制御手段２１２Ａは、斜板の角度を制御するための制御信号を出力する。他方の制御手段２１２Ｂは、クラッチ１１０のクラッチ圧を制御するための制御信号を出力する。

積込み作業時に、一方の制御手段２１２Ａは、ローダポンプ１２０から吐出される作動油の流量を増加させるべく、制御信号を出力する。他の制御からも斜板の角度を制御するための他の制御信号が出力されている場合、一方の制御手段２１２Ａからの制御信号と他の制御信号のうち、いずれか大きい方の値がローダポンプ１２０に入力される。

一方、積込み作業時に、他方の制御手段２１２Ｂは、エンジン１０１の出力を作業機５側に多く配分させるべく、クラッチ圧を低下させる制御信号を出力する。前記他の制御とは別の他の制御から、クラッチ圧を制御するための他のクラッチ圧制御信号が出力されている場合、他方の制御手段２１２Ｂと他のクラッチ圧制御信号のうち、いずれか小さい方の値がクラッチ１１０に入力される。例えば、特殊なブレーキ（このような特殊ブレーキは、左ブレーキとも呼ばれる。）を搭載する作業車両の場合、特殊なブレーキによるクラッチ指令圧が、前記他のクラッチ圧制御信号の１つに該当する。

図４は、積込み作業の様子を示す説明図である。オペレータは、ブーム５１をダンプトラック１０の荷台の上方まで持ち上げて、バケット５２をダンプ方向に回動させることにより、バケット５２内の積載物をダンプトラック１０の荷台に落下させる。

図５は、ホイールローダ１の作業の流れを模式的に示す説明図である。ホイールローダ１は、土砂等の掘削対象１１を掘削して、ダンプトラック１０のような運搬手段に積み込むという定形化された作業を繰り返す。

第１作業工程Ｐ１では、オペレータは、バケット５２を地面に近い位置まで下げた状態で、ホイールローダ１を掘削対象１１に向けて走行させる。オペレータは、バケット５２を掘削対象１１に突入させた後、バケット５２をチルト方向に回動させて、バケット５２に積載物を収容する。

第２作業工程Ｐ２では、オペレータは、積載物を収容したバケット５２を地面から所定量だけ持ち上げて、ホイールローダ１を走行姿勢にし、後進する。

第３作業工程Ｐ３では、オペレータは、ブーム５１を上昇させながら、ダンプトラック１０に接近し、図４に示すように、バケット５２内の積載物をダンプトラック１０の荷台に投下する。

第４作業工程Ｐ４では、オペレータは、ブーム５１を下降させつつホイールローダ１を後進させる。その後、再び第１作業工程Ｐ１に移行する。

図６は、積込み作業が開始された初期状態におけるブーム５１の角度を模式的に示す説明図である。ブーム５１の回動支点とバケット５２の回動支点とを結ぶ線Ａ１−Ａ１が、地面（水平面）Ｈに対して平行となる場合を基準とする。ブーム５１が基準線Ａ１−Ａ１よりも下側にθｂだけ回動した状態を、この実施例では、積込み開始の初期状態として検出する。θｂの値は、例えば、１０度である。しかし、この値は一例であって、本発明を限定するものではない。

ブーム５１の回動支点とバケット５２の回動支点とを結ぶ線Ａ２−Ａ２が、基準線Ａ１−Ａ１からθｂだけ反時計回りに回動した位置よりも上側に位置する場合に、積込み作業の開始であると判定することができる。このようにして、本実施例では、走行時におけるブーム５１の角度以上の、ブーム５１の上昇を検出する。

なお、図６に示す定義は一例であって、本発明はこれに限定されない。例えば、後述の図１７に示すように、ＳＡＥ（Society of Automotive Engineers）規格で定義されている「Carry Position」を用いることもできる。

図７は、クラッチ指令圧を制御するために使用されるテーブルＴ１を示す。図７及び図８に示すテーブルＴ１，Ｔ２は、図１に示すテーブル２２３の一例である。図７中の横軸はブームレバー１２６の操作量（％）を示し、図７中の縦軸はクラッチ指令圧（kg/cm^2）を示す。ブームレバー操作量は、ブーム５１を上昇させる場合の操作量である。図中の太い実線はアクセルペダルの操作量が０％の場合を示し、図中の一点鎖線はアクセルペダルの操作量が１００％の場合を示す。アクセルペダルの操作量が０％よりも多く、１００％よりも少ない範囲内では、実線で示す０％の特性と一点鎖線で示す１００％の特性から補間して求められる値を使用する。

ブームレバー操作量が０〜５０％の範囲では、クラッチ指令圧を高くして、エンジン１０１の出力を走行系により多く分配する。ブームレバー操作量が５０％を超えた場合、ブームレバー操作量に応じてクラッチ指令圧を低下させる。アクセルペダルの操作量が多くなるほど、クラッチ指令圧が低下する割合が大きくなるように設定されている。即ち、本実施例では、アクセルペダルの操作量が大きくなるほど、クラッチ１１０を滑らせて、エンジン１０１の出力を作業機５側により多く配分させる。左ブレーキでのクラッチ操作時は、左ブレーキによるクラッチ圧指令値とテーブルＴ１から求められる指令値とを比較し、いずれか低い方の指令値を採用する。

図８は、ローダポンプ１２０の斜板の角度を制御するために使用されるテーブルＴ２を示す。図８中の横軸はブームレバー操作量（％）を、図８中の縦軸は目標流量（％）を、それぞれ示す。ブームレバー操作量は、ブーム５１を上昇させる場合の操作量である。目標流量は、最大流量に対する割合で示されている。ブームレバー操作量が大きくなるほど、ローダポンプ１２０に要求される流量が大きくなるように設定されている。

図９は、積込み作業中であるか否かを検出するための処理を示すフローチャートである。以下の各フローチャートは、本発明の理解及び実施に必要な程度で処理の概要を示す。コントローラ２００は、以下の各条件が全て満たされた場合に、積込み作業（図５中の工程Ｐ３）が開始されたと判定する。

第１条件として、コントローラ２００は、ブームレバー１２６が上昇方向に操作されたか否かを判定する（Ｓ１０）。上昇方向の操作とは、ブーム５１を上昇させるための操作を意味する。積込み作業では、ブーム５１を持ち上げる必要があるため、ブームレバー１２６が上昇方向に操作されたか否かが判定される。

第２条件として、コントローラ２００は、ブーム角度θｂが予め設定される所定角度θ１よりも大きいか否かを判定する（Ｓ１１）。図６で述べたように、θ１は、例えば、−１０度に設定される。積込み作業では、ブーム５１を上昇させながらダンプトラック１０に近づいていくため、ブーム５１の角度θｂが走行時の角度よりも大きくなったか否かを判定する。

第３条件として、コントローラ２００は、ブーム角度θｂが予め設定される上限角度θmaxよりも小さいか否かを判定する（Ｓ１２）。ブーム５１が既に上限まで上昇している場合、今以上の作動油を必要としないため、ブーム角度θｂが上限値θmaxよりも小さいことを確認する。

第４条件として、ブレーキオフ時の速度比がＲ１よりも大きいか、または、ブレーキがオン状態であるかの、いずれかの場合であるかを判定する（Ｓ１３）。ブレーキオフ時とは、ブレーキペダルが操作されていない場合を意味する。速度比とは、トルクコンバータ１１１の出力回転数をトルクコンバータ１１１の入力回転数で除算した値である。クラッチ１１０の入力回転数とクラッチ１１０の出力回転数との比であってもよい。ブレーキがオン状態とは、ブレーキペダルが操作されてブレーキが効いている状態である。

ブレーキオフ時の速度比がＲ１（Ｒ１は、一例として０．３に設定される）よりも小さい場合（速度比＜Ｒ１）は、ホイールローダ１が加速中の場合、または、図５に示す掘削作業中（工程Ｐ１）の場合のいずれかである。この場合、作業機に分配する油量は少なくて良い。

コントローラ２００は、上記４条件が全て満たされた場合に、積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。

図１０は、作動油量を増加させるための処理を示すフローチャートである。コントローラ２００は、積込み作業中であると判定すると（S20:YES）、以下に述べる複数の油量増加処理を実行する。

第１の油量増加処理では、コントローラ２００は、図７に示すテーブルＴ１を用い、ブームレバー操作量及びアクセルペダル操作量に応じて、クラッチ１１０への指令圧を決定する（Ｓ２１）。コントローラ２００は、クラッチ１１０に、クラッチ指令圧を出力する（Ｓ２１）。クラッチ指令圧を低下させることにより、油圧装置系へ分配されるエンジン動力が増加する。それにより、作業機５に供給される油量を増加させることができる。

第２の油量増加処理では、コントローラ２００は、図８に示すテーブルＴ２を用いて、ブームレバー操作量に応じた目標流量を検出し、検出された目標流量を実現するための斜板角度を設定し、ローダポンプ１２０に制御信号を出力する（Ｓ２２）。

第３の油量増加処理では、コントローラ２００は、スイッチポンプ１２１からの吐出量が増大するように、斜板角度を設定し、スイッチポンプ１２１に制御信号を出力する（Ｓ２３）。コントローラ２００は、例えば、「スイッチポンプ１２１の斜板角度（％）＝ロードセンシングバルブ１２４により決定される斜板角度（％）＋ブームレバー操作量に応じた加算分（％）」という算出式に基づいて、スイッチポンプ１２１の斜板角度を設定できる。

ロードセンシングバルブによる斜板角度とは、ステアリングシリンダ１３０の操作のために必要と判断された流量に対応する斜板角度である。ブームレバー操作量に応じた加算分とは、ローダポンプ１２０を支援するために必要と判断された流量に対応する斜板角度である。上述の算出式の右辺の合計が１００％を超えた場合、スイッチポンプ１２１の斜板角度は１００％に制限される。

第４の油量増加処理では、コントローラ２００は、補機用ポンプ１３１から吐出される作動油の流量が低下するように、補機用ポンプ１３１の斜板角度を設定し、補機用ポンプ１３１に制御信号を出力する（Ｓ２４）。もしも、補機用ポンプ１３１がポンプ用クラッチを介して出力分配器１０２に接続されている場合、コントローラ２００は、斜板角度の制御に代えて、ポンプ用クラッチの係合を解除させることができる。これにより補機用ポンプ１３１に分配されていた出力がローダポンプ１２０に分配される。

このように、第１〜第４の油量増加処理を実施することにより、積込み作業中に、ブームシリンダ１２８により多量の作動油を供給することができ、ブーム５１の上昇速度を高めることができる。

本実施例では、第１〜第４の油量増加処理をそれぞれ実行する場合を述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、コントローラ２００は、第１の油量増加処理（Ｓ２１）または第２の油量増加処理（Ｓ２２）のいずれかのみを実行する構成でもよい。コントローラ２００は、第１、第２、第３の油量増加処理（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）を実行してもよいし、第１と第２の油量増加処理（Ｓ２１，Ｓ２２）だけを実行してもよいし、第１と第３の油量増加処理（Ｓ２１，Ｓ２３）あるいは第２と第３の油量増加処理（Ｓ２２，Ｓ２３）だけを実行してもよい。

本実施例は上述のように構成されるため、以下の効果を奏する。本実施例では、ブームレバー操作量やブーム角度等の所定のパラメータの変化に基づいて、積込み作業の状態を自動的に検出することができる。従って、積込み作業に対応する制御を行うことができ、ホイールローダ１の性能が向上する。

本実施例では、積込み作業時に、ブームシリンダ１２８に供給する作動油の流量を増加させる。従って、ブーム５１の上昇速度を高めて、積込み作業に要する時間を短縮することができ、作業効率を改善することができる。また、積込み作業の開始時に自動的にブームシリンダ１２８への作動油の流量を増加させるため、オペレータは、ブレーキペダルを操作する等のような余計な操作を行う必要がなく、積込み作業時の操作性が向上する。

本実施例では、積込み作業中であることを積極的に検出するための条件（Ｓ１０，Ｓ１１）と、誤検出を防止するための条件（Ｓ１２，Ｓ１３）との全てを満たした場合に、積込み作業の開始であると判定する。従って、より高い信頼性で積込み作業の開始を判定することができる。

本実施例では、積込み作業中であることが検出されると、第１〜第４の油量増加処理（Ｓ２１〜Ｓ２４）を実行する。従って、より多くの作動油をブームシリンダ１２８に供給して、ブーム５１を速やかに上昇させることができる。

以下、積込み作業を検出する処理の変形例を説明する。以下の各実施例は、前記第１実施例の変形例に該当する。図１１に示す第２実施例では、コントローラ２００は、ブームレバー１２６が上昇方向に操作されたか否か（Ｓ１０）と、ブーム角度θｂが所定値θ１よりも大きいか否か（Ｓ１１）をそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。

このように構成される本実施例も前記第１実施例と同様の効果を奏する。本実施例では、積込み作業を検出する処理が第１実施例よりも簡略化されているため、第１実施例に比べて制御プログラムを簡素化することができる。

図１２に示す第３実施例では、コントローラ２００は、第１実施例で述べた第１条件（Ｓ１０）及び第４条件（Ｓ１３）をそれぞれ判定し、両条件が成立した場合に、積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の効果を奏する。

図１３に示す第４実施例では、コントローラ２００は、ブーム角度θｂが所定の角度θ１を超えたか否か（Ｓ１１）と、速度段が前進２速に設定されているか否か（Ｓ１５）をそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。積込み作業時には、バケット５２に積載物を収容した状態でダンプトラック１０に近づくため、トランスミッション１１２は前進２速に設定されることが多い。
積込み作業時には、バケット５２に積載物を収容した状態でダンプトラック１０に近づくため、トランスミッション１１２は前進２速に設定されることが多い。

しかし、本発明は前進２速に限定されない。即ち、Ｓ１５では、予め設定されている所定の速度段であるか否かを判定する。本実施例では、所定の速度段の一例として、２速を挙げる。このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の効果を奏する。

図１４に示す第５実施例では、コントローラ２００は、ブーム角度θｂが所定の角度θ１を超えたか否か（Ｓ１１）と、走行レンジが後進から前進に切り替わったか否か（Ｓ１６）を判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。

図５に示すように、作業工程Ｐ２から作業工程Ｐ３に移行する場合は、後進から前進に走行レンジが切り替わるため、走行レンジの変化を積込み作業開始を検出するための情報の一つとして利用することができる。このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の効果を奏する。

図１５に示す第６実施例では、コントローラ２００は、ブーム角度θｂが所定の角度θ１を超えたか否か（Ｓ１１）と、ブーム５１の角速度０よりも大きいか否か（Ｓ１７）をそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。

積込み作業時には、ダンプトラック１０に向けて走行しながら、同時にブーム５１を持ち上げていく。ブーム５１は、ブームシリンダ１２８のシリンダロッドが伸長することにより、上方に回動する。ブームシリンダ１２８のシリンダロッドの伸長に応じて、ブームシリンダ１２８は、その基端側の回動支点を中心に時計回りに回動する。従って、ブーム角度センサ１４３からの検出信号に基づいて、ブーム５１の角速度を求めることにより、ブーム５１が上昇中であるか否かを判別できる。

このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の効果を奏する。なお、ブーム５１の角速度は、ブームシリンダ１２８の角速度として検出することもできる。また、角速度に代えて、ブームシリンダ１２８のシリンダロッドの伸長速度が０以上であるか否かを判定する構成でもよい。シリンダロッドの伸長速度は、ブームシリンダ１２８の角速度から算出してもよいし、シリンダロッドの変位量を直接検出するリニアセンサを用いてシリンダロッドの伸長速度を算出してもよい。

図１６に示す第７実施例では、コントローラ２００は、走行レンジが後進から前進に切り替わったか否か（Ｓ１６）と、ブーム５１の角速度が０以上であるか否か（Ｓ１７）とをそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に、積込み作業中であると判定する（Ｓ１４）。このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の効果を奏する。

図１７に示す第８実施例では、図９中のＳ１１に代えて、コントローラ２００は、ブーム角度θｂが、ＳＡＥ規格で定義されている「Carry Position」になったか否かを判定する（Ｓ１１Ａ）。ＳＡＥ規格はＩＳＯ規格でもあるため、Ｓ１１Ａは、「ＩＳＯ規格に定める「Carry Position」になったか否かを判定する」と言い換えてもよい。このように構成される本実施例も前記第２実施例と同様の効果を奏する。

図１８に示す第９実施例では、図１３中のＳ１５に代えて、コントローラ２００は、車速Ｖが、予め設定されている所定速度Ｖ１を上回っているか否かを判定する（Ｓ１８）。ブーム角度θｂがθ１を上回り（S11:YES）、かつ、車速ＶがＶ１を上回っている場合は、積込み作業中であると判定することができる。

なお、本発明は、上述した各実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。例えば、実施例では、積込み作業中であることを検出するための情報として、ブームレバーが上昇方向に操作されたか、ブーム角度が所定値以上か、ブーム角度がＳＡＥ規格で定義されている「Carry Position」になったか、ブーム角度が上限角度未満であるか、ブレーキオフ時の速度比が所定値以上であるか、所定の速度段か、走行レンジが後進から前進に切り替わったか、ブームの角速度（ブームシリンダ角速度）が所定値以上か、を例示的に列挙した。そして、実施例では、例示列挙された情報（パラメータ）を好適に結合させる例を複数説明した。本発明は、実施例として明示された結合に限られず、他の結合も本発明の範囲に含まれる。

本実施例の作業車両の全体構成を示す説明図。 コントローラの機能を模式的に示す説明図。 ホイールローダの側面図。 積込み作業時の様子を示す説明図。 ホイールローダの作業工程を示す説明図。 積込み作業時のブームの姿勢を定義するための説明図。 クラッチ指令圧を設定するためのテーブル。 ポンプの吐出量を設定するためのテーブル。 積込み作業を検出する処理のフローチャート。 作業機に供給する作動油量を増加させる処理のフローチャート。 第２実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第３実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第４実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第５実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第６実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第７実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第８実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。 第９実施例に係る積込み作業を検出する処理のフローチャート。

符号の説明

１：ホイールローダ、２：車体、３：タイヤ、４：機械室、５：作業機、６：運転室、１０：ダンプトラック、１１：掘削対象、２１：後部車体、２２：前部車体、２３：連結部、５１：ブーム、５２：バケット、１００：機械構造、１０１：エンジン、１０２：出力分配器、１０３：走行系、１０４：油圧装置系、１１０：クラッチ、１１１：トルクコンバータ、１１２：トランスミッション、１１３：アクスル、１２０：ローダポンプ、１２１：スイッチポンプ、１２２：ステアリングポンプ、１２３：メインバルブ、１２４：ロードセンシングバルブ、１２５：バケットレバー、１２６：ブームレバー、１２７：ステアリングレバー、１２８：ブームシリンダ、１２９：バケットシリンダ、１３０：ステアリングシリンダ、１３１：補機用ポンプ、１３２：補機、１４０：各種センサ、１４１：走行レンジセンサ、１４２：ブームレバー操作量センサ、１４３：ブーム角度センサ、１４４：エンジン回転数センサ、１４５：クラッチ出力回転数センサ、１４６：トランスミッション出力回転数センサ、１４７：ブレーキペダル操作量センサ、１４８：アクセルペダル操作量センサ、１４９：車速計、２００：コントローラ、２１０：演算部、２１１：作業検出手段、２１２：作動油量増加制御手段、２１２：油量増加制御手段、２１２Ａ：斜板指令信号制御手段、２１２Ｂ：クラッチ指令圧制御手段、２２０：メモリ、２２１：プログラム、２２２：パラメータ、２２３：テーブル、２３０：入出力インターフェース部

Claims (11)

1. エンジン（１０１）からの出力を分配器（１０２）を介して走行系（１０３）と油圧装置系（１０４）とにそれぞれ分配する作業車両（１）において、
   前記走行系は、前記分配器を介して前記エンジンに接続されるクラッチ（１１０）と、このクラッチから出力される駆動力を指定される速度段に応じて駆動輪（１１４）に伝達するトランスミッション（１１３）と、車速検出手段（１４９）とを含んで構成されており、
   前記油圧装置系は、前記分配器を介して駆動される複数のポンプと、車体（２）の一側に回動可能に設けられるブーム（５１）と、このブームの一側に回動可能に設けられるバケット（５２）と、前記ブームを回動させるためのブームシリンダ（１２８）と、前記バケットを回動させるためのバケットシリンダ（１２９）と、ブームレバー（１２６）及びバケットレバー（１２５）の操作量に応じて、前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダに前記ポンプのうちの第１ポンプ（１２０）から吐出される作動油を供給する第１制御弁（１２３）と、この第１制御弁を介して前記ブームシリンダに作動油を供給可能な前記ポンプのうちの第２ポンプ（１２１）と、を含んで構成されており、
   作業機による積込み作業の状態を検出する作業状態検出手段（２１１）と、
   前記検出される積込み作業の状態に応じて、前記ブームシリンダに供給される作動油の量を増加させる油量増加制御手段（２１２）と、
   を備えたことを特徴とする作業車両。
2. 前記作業状態検出手段（２１１）は、前記ブーム及び前記バケットによる積込み作業中であるか否かを検出する請求項１に記載の作業車両。
3. 前記作業状態検出手段（２１１）は、前記ブームレバーの操作量、前記ブームの角度、前記トランスミッションに設定される速度段、前記車速検出手段で検出される車体速度、前記トランスミッションに設定される走行レンジ、前記ブームシリンダの伸長速度の各パラメータのうち、少なくとも複数のパラメータに基づいて、前記積込み作業中であるか否かを検出する請求項１に記載の作業車両。
4. 前記作業状態検出手段（２１１）は、前記ブームレバーが前記ブームを上昇させるべく操作され、前記ブームの角度が予め設定される所定角度に達し、前記ブームの角度が予め設定される最大角度未満であり、かつ、前記クラッチの入力回転数と出力回転数との比が予め設定される所定値以上である場合に、前記ブーム及び前記バケットによる積込み作業中であると検出する請求項１に記載の作業車両。
5. 前記作業状態検出手段（２１１）は、
   （ａ）前記ブームレバーが前記ブームを上昇させるべく操作された場合、
   （ｂ）前記ブームの角度が予め設定される所定角度以上になった場合、
   （ｃ）前記ブームの角度が予め設定される最大角度未満の場合、
   （ｄ）前記クラッチの入力回転数と出力回転数との比が予め設定される所定値以上である場合、
   （ｅ）前記トランスミッションに設定される速度段が予め設定される所定の速度段に一致した場合、
   （ｆ）前記トランスミッションに設定される走行レンジが後進から前進に切り替わった場合、
   （ｇ）前記ブームシリンダの伸長速度が正の値である場合、
   （ｈ）前記車速検出手段で検出される車体速度が予め設定される所定の速度以上になった場合、
   のうちのいずれか複数の条件をそれぞれ満たした場合に、前記ブーム及び前記バケットによる積込み作業中であると検出する請求項１に記載の作業車両。
6. 前記油量増加制御手段（２１２）は、前記クラッチに指示するクラッチ圧を低下させることにより、前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の作業車両。
7. 前記油量増加制御手段（２１２）は、前記第１ポンプから吐出される作動油の流量を増加させることにより、前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の作業車両。
8. 前記油量増加制御手段（２１２）は、前記第１ポンプから吐出される作動油に加えて、前記第２ポンプからも前記ブームシリンダに作動油を供給させることにより、前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の作業車両。
9. 前記油量増加制御手段（２１２）は、前記クラッチに指示するクラッチ圧を低下させ、かつ、前記第１ポンプから吐出される作動油に加えて、前記第２ポンプからも前記ブームシリンダに作動油を供給させることにより、前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させる請求項１〜請求項５のいずれかに記載の作業車両。
10. 前記作業状態検出手段（２１１）は、前記ブームレバーが前記ブームを上昇させるべく操作され、前記ブームの角度が予め設定される所定角度に達し、前記ブームの角度が予め設定される最大角度未満であり、かつ、ブレーキオフ時であって、前記クラッチの入力回転数と出力回転数との比が予め設定される所定値以上である場合に、前記ブーム及び前記バケットによる積込み作業中であると検出し、
    前記油量増加制御手段（２１２）は、前記クラッチに指示するクラッチ圧を低下させることにより、前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を増加させる、請求項１に記載の作業車両。
11. エンジン（１０１）からの出力を分配器（１０２）を介して走行系（１０３）と油圧装置系（１０４）とにそれぞれ分配する作業車両（１）の作動油量の供給を制御する方法において、
    前記走行系は、前記分配器を介して前記エンジンに接続されるクラッチ（１１０）と、このクラッチから出力される駆動力を指定される速度段に応じて駆動輪（１１４）に伝達するトランスミッション（１１３）とを含んで構成されており、
    前記油圧装置系は、前記分配器を介して駆動される複数のポンプと、車体（２）の一側に回動可能に設けられるブーム（５１）と、このブームの一側に回動可能に設けられるバケット（５２）と、前記ブームを回動させるためのブームシリンダ（１２８）と、前記バケットを回動させるためのバケットシリンダ（１２９）と、ブームレバー（１２６）及びバケットレバー（１２５）の操作量に応じて、前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダに前記ポンプのうちの第１ポンプ（１２０）から吐出される作動油を供給する第１制御弁（１２３）と、この第１制御弁を介して前記ブームシリンダに作動油を供給可能な前記ポンプのうちの第２ポンプ（１２１）と、を含んで構成されており、
    作業機による積込み作業中であるか否かを検出する処理（Ｓ１０〜Ｓ１４）と、
    前記積込み作業中であることが検出された場合は、前記ブームシリンダに供給される作動油の量を増加させる処理（Ｓ２０〜Ｓ２４）と、
    をそれぞれ実行する作業車両の作動油量制御方法。

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