ある種のホイールローダは、オペレータが、牽引力制御での最大牽引力のレベルを選択できるように構成されている。オペレータは、牽引力制御での最大牽引力のレベルを予め選択しておく。オペレータが、牽引力制御の実行スイッチを操作すると、最大牽引力が、選択されたレベルに制限される。これにより、オペレータは、例えば路面の状態に応じて、適切な牽引力のレベルを選択することができる。
しかし、掘削作業時に必要な牽引力は一定ではなく、作業の状況に応じて必要な牽引力が異なる。このため、ストールやスリップなどの現象を発生させないために、どのようなレベルの最大牽引力が最適であるのかを、オペレータが予め選択することは容易ではない。従って、上記のようなホイールローダでは、掘削作業時に作業状況が変化するごとに、オペレータが最大牽引力のレベルを選択しなおさなければならない。
例えば、ホイールローダが行う作業に、いわゆる、かき上げ作業がある。かき上げ作業とは、掘削によって牧草等の対象物をバケットにすくい上げて前進しながら積み上げる作業である。ホイールローダが、かき上げ作業を行うときには、大きな牽引力を必要とする。しかし、かき上げ作業を行うときに牽引力制御が実行されていると、牽引力が不足することにより、作業を効率的に行うことができない。また、かき上げ作業時に十分な牽引力を得るためには、オペレータは、牽引力制御中の最大牽引力を、より大きなレベルに変更する操作を行うか、或いは、牽引力制御を解除する操作を行う必要がある。このような操作は、オペレータにとって煩雑であり、ホイールローダの操作性を低下させる要因となる。
本発明の課題は、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができると共に操作性の低下を抑えることができるホイールローダ及びホイールローダの制御方法を提供することにある。
本発明の第1の態様に係るホイールローダは、作業機と、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材と、牽引力制御操作部と、作業局面判定部と、アクセル操作量判定部と、ブーム角度判定部と、牽引力制御部とを備える。作業機は、ブームとバケットとを有する。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。牽引力制御操作部は、最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される。作業局面判定部は、作業局面が掘削であるか否かを判定する。アクセル操作量判定部は、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であるか否かを判定する。ブーム角度判定部は、ブーム角度が所定の角度閾値以上であるか否かを判定する。ブーム角度は、ブームの水平方向に対する角度である。牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態であるときには、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力を低減させる。牽引力制御部は、判定条件が牽引力制御がオン状態で満たされたときに、最大牽引力を増大させる。判定条件は、作業局面が掘削であることと、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であることと、ブーム角度が所定の角度閾値以上であることとを含む。
本発明の第2の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力制御において、牽引力の制御レベルを標準レベルに設定する。標準レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされたときには、最大牽引力の制御レベルを高レベルに変更する。高レベルの最大牽引力は、標準レベルの最大牽引力よりも大きい。
本発明の第3の態様に係るホイールローダは、第2の態様のホイールローダであって、高レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。
本発明の第4の態様に係るホイールローダは、第2の態様のホイールローダであって、牽引力制御操作部は、標準レベルの最大牽引力の大きさを変更するための牽引力レベル変更部と、標準レベルでの牽引力制御の実行を指示するための牽引力制御操作部材とを有する。
本発明の第5の態様に係るホイールローダは、第4の態様のホイールローダであって、高レベルの最大牽引力は、牽引力レベル変更部によって変更される標準レベルの最大牽引力の大きさに関わらず一定である。
本発明の第6の態様に係るホイールローダは、第5の態様のホイールローダであって、牽引力制御がオフ状態である場合、牽引力は、車速がゼロより大きい第1車速であるときに最大牽引力となる。車速がゼロであるときの高レベルでの牽引力は、車速がゼロであるときの牽引力制御がオフ状態での牽引力と一致している。
本発明の第7の態様に係るホイールローダは、第2の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされなくなったときは、牽引力の制御レベルを標準レベルに戻す。
本発明の第8の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、牽引力制御操作部は、牽引力の制御レベルを複数のレベルから選択すると共に牽引力制御の実行を指示するための牽引力制御選択部を有する。牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされたときに、牽引力制御選択部によって選択されたレベルよりも最大牽引力を増大させる。
本発明の第9の態様に係るホイールローダは、第8の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされたときに、牽引力制御選択部によって選択されたレベルよりも一段階上のレベルに最大牽引力を増大させる。
本発明の第10の態様に係るホイールローダは、第8の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされなくなったときは、牽引力の制御レベルを元のレベルに戻す。
本発明の第11の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、作業局面が掘削ではないときには、上記の最大牽引力の増大を行わない。
本発明の第12の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上ではないときには、上記の最大牽引力の増大を行わない。
本発明の第13の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、ブーム角度が所定の角度閾値以上ではないときには、上記の最大牽引力の増大を行わない。
本発明の第14の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、作業局面判定部は、車両の走行状態と作業機の作動状態とに基づいて、作業局面が掘削であるか否かを判定する。
本発明の第15の態様に係るホイールローダは、第1の態様のホイールローダであって、牽引力制御部は、走行用油圧モータの傾転角を制御することで走行用油圧モータの容量を制御し、走行用油圧モータの容量の上限容量を制御することにより、最大牽引力の制御を行う。
本発明の第16の態様に係るホイールローダは、第1から第15の態様のいずれかのホイールローダであって、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力に対する最大牽引力の比を牽引力比率として、牽引力制御部は、牽引力制御がオン状態で、アクセル操作部材の操作量又はエンジン回転速度に応じて牽引力比率を設定する。
本発明の第17の態様に係るホイールローダは、第16の態様のホイールローダであって、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされたときに、牽引力制御部は、牽引力比率を所定の割合、増大させることによって、最大牽引力の制御レベルを増大させる。
本発明の第18の態様に係る制御方法は、ホイールローダの制御方法である。ホイールローダは、作業機と、エンジンと、油圧ポンプと、走行用油圧モータと、アクセル操作部材と、牽引力制御操作部とを備える。作業機は、ブームとバケットとを有する。油圧ポンプは、エンジンによって駆動される。走行用油圧モータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。アクセル操作部材は、エンジンの目標回転速度を設定するために操作される。牽引力制御操作部は、最大牽引力を低減させる牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される。本態様に係る制御方法は、次のステップを備える。第1ステップでは、作業局面が掘削であるか否かを判定する。第2ステップでは、ブーム角度が所定の角度閾値以上であるか否かを判定する。第3ステップでは、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であるか否かを判定する。ブーム角度は、ブームの水平方向に対する角度である。第4ステップでは、牽引力制御がオン状態であるときに、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも最大牽引力を低減させる。第5ステップでは、判定条件が牽引力制御がオン状態で満たされたときに、最大牽引力を増大させる。判定条件は、作業局面が掘削であることと、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であることと、ブーム角度が所定の角度閾値以上であることとを含む。
本発明の第1の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされたときには、最大牽引力が増大する。判定条件は、作業局面が掘削であることと、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であることと、ブーム角度が所定の角度閾値以上であることとを含む。このため、判定条件が満たされていることは、ホイールローダが、かき上げ作業を行っていることを意味する。本態様に係るホイールローダでは、このような状態で最大牽引力が自動的に増大されることにより、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。また、オペレータが最大牽引力を増大させるための操作を行う必要がないので、操作性の低下を抑えることができる。
本発明の第2の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御によって、最大牽引力が標準レベルの最大牽引力に低減される。そして、判定条件が満たされたときには、最大牽引力が、標準レベルの最大牽引力から高レベルの最大牽引力に自動的に増大される。これにより、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができると共に操作性の低下を抑えることができる。
本発明の第3の態様に係るホイールローダでは、高レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。従って、判定条件が満たされたときに、最大牽引力が過剰に増大されることを防止することができる。
本発明の第4の態様に係るホイールローダでは、牽引力レベル変更部によって、標準レベルの最大牽引力の大きさを変更することができる。そして、判定条件が満たされたときには、最大牽引力が、標準レベルの最大牽引力よりも大きな値に自動的に増大される。これにより、オペレータは、作業状況に応じて、必要な最大牽引力を、より細かく設定することができる。
本発明の第5の態様に係るホイールローダでは、牽引力レベル変更部によって標準レベルの最大牽引力が小さな値に設定されていても、判定条件が満たされたときに、最大牽引力が大きく増大される。これにより、ホイールローダは、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。
本発明の第6の態様に係るホイールローダでは、判定条件が満たされたときに、大きな牽引力を得ることができる。
本発明の第7態様に係るホイールローダでは、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされなくなったときに、最大牽引力が標準レベルの最大牽引力に戻る。これにより、作業状況に応じた適切な最大牽引力を得ることができる。
本発明の第8の態様に係るホイールローダでは、オペレータが牽引力の制御レベルを複数のレベルから選択して直ちに実行させることができる。また、判定条件が満たされたときには、オペレータが選択したレベルよりも最大牽引力が増大するので、ホイールローダは、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。
本発明の第9の態様に係るホイールローダでは、判定条件が満たされたときに、オペレータが選択したレベルよりも1段階上のレベルに最大牽引力が増大する。すなわち、増大された最大牽引力は、オペレータが自ら選択可能なレベルであるので、オペレータにとって操作に対する違和感が少ない。これにより、操作性の低下を抑えることができる。
本発明の第10の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされなくなったときに、最大牽引力が元のレベルの最大牽引力に戻る。これにより、作業状況に応じた適切な最大牽引力を得ることができる。
本発明の第11の態様に係るホイールローダでは、作業局面が掘削ではないときには、牽引力の増大が必要ではないので、標準の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。或いは、最大牽引力が既に標準の牽引力制御時の最大牽引力よりも増大されている場合には、最大牽引力が、標準の牽引力制御時の最大牽引力に戻されてもよい。
本発明の第12の態様に係るホイールローダでは、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上ではないときには、牽引力の増大が必要ではないので、標準の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。或いは、最大牽引力が既に標準の牽引力制御時の最大牽引力よりも増大されている場合には、最大牽引力が現状に維持されてもよい。
本発明の第13の態様に係るホイールローダでは、ブーム角度が所定の角度閾値以上ではないではないときには、牽引力の増大が必要ではないので、標準の牽引力制御時の最大牽引力が維持される。或いは、最大牽引力が既に標準の牽引力制御時の最大牽引力よりも増大されている場合には、最大牽引力が、標準の牽引力制御時の最大牽引力に戻されてもよい。なお、角度閾値は、最大牽引力の増大時と減少時とでそれぞれ異なる値を有してもよい。
本発明の第14の態様に係るホイールローダでは、車両の走行状態と作業機の作動状態とに基づいて、作業局面が掘削であるか否かを精度よく判定することができる。
本発明の第15の態様に係るホイールローダでは、走行用油圧モータの上限容量を制御することによって最大牽引力を制御することができる。
本発明の第16の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御部は牽引力比率を変更することによって、牽引力制御がオン状態での最大牽引力が変更される。
本発明の第17の態様に係るホイールローダでは、牽引力制御部は牽引力比率を所定の割合、増大させることによって、最大牽引力の制御レベルが増大される。
本発明の第18の態様に係るホイールローダの制御方法では、牽引力制御がオン状態で判定条件が満たされたときには、最大牽引力が増大する。判定条件は、作業局面が掘削であることと、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であることと、ブーム角度が所定の角度閾値以上であることとを含む。このため、判定条件が満たされていることは、ホイールローダが、かき上げ作業を行っていることを意味する。本態様に係るホイールローダでは、このような状態で最大牽引力が自動的に増大されることにより、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。また、オペレータが最大牽引力を増大させるための操作を行う必要がないので、操作性の低下を抑えることができる。
以下、本発明の一実施形態に係るホイールローダ50について、図面を用いて説明する。図1は、ホイールローダ50の側面図である。ホイールローダ50は、車体51と、作業機52と、複数のタイヤ55と、キャブ56と、を備えている。作業機52は、車体51の前部に装着されている。作業機52は、ブーム53とバケット54とリフトシリンダ19とバケットシリンダ26とを有する。ブーム53は、バケット54を持ち上げるための部材である。ブーム53は、リフトシリンダ19によって駆動される。バケット54は、ブーム53の先端に取り付けられている。バケット54は、バケットシリンダ26によってダンプおよびチルトされる。キャブ56は、車体51上に載置されている。
図2は、ホイールローダ50に搭載された油圧駆動機構30の構成を示すブロック図である。油圧駆動機構30は、主として、エンジン1、第1油圧ポンプ4、第2油圧ポンプ2、チャージポンプ3、走行用油圧モータ10、エンジンコントローラ12a、車体コントローラ12、駆動油圧回路20を有している。油圧駆動機構30では、第1油圧ポンプ4がエンジン1によって駆動されることにより作動油を吐出する。走行用油圧モータ10が、第1油圧ポンプ4から吐出された作動油によって駆動される。そして、走行用油圧モータ10が上述したタイヤ55を回転駆動することにより、ホイールローダ50が走行する。すなわち、油圧駆動機構30では、いわゆる1ポンプ1モータのHSTシステムが採用されている。
エンジン1は、ディーゼル式のエンジンであり、エンジン1で発生した出力トルクが、第2油圧ポンプ2、チャージポンプ3、第1油圧ポンプ4等に伝達される。油圧駆動機構30には、エンジン1の実回転速度を検出するエンジン回転速度センサ1aが設けられている。また、エンジン1には、燃料噴射装置1bが接続されている。後述するエンジンコントローラ12aは、燃料噴射装置1bを制御することにより、エンジン1の出力トルク(以下、「エンジントルク」と呼ぶ)と回転速度とを制御する。
第1油圧ポンプ4は、エンジン1によって駆動されることにより作動油を吐出する。第1油圧ポンプ4は、可変容量型の油圧ポンプである。第1油圧ポンプ4から吐出された作動油は、駆動油圧回路20を通って走行用油圧モータ10へと送られる。具体的には、駆動油圧回路20は、第1駆動回路20aと第2駆動回路20bとを有する。作動油が、第1油圧ポンプ4から第1駆動回路20aを介して走行用油圧モータ10に供給されることにより、走行用油圧モータ10が一方向(例えば、前進方向)に駆動される。作動油が、第1油圧ポンプ4から第2駆動回路20bを介して走行用油圧モータ10に供給されることにより、走行用油圧モータ10が他方向(例えば、後進方向)に駆動される。
駆動油圧回路20には、駆動回路圧検出部17が設けられている。駆動回路圧検出部17は、第1駆動回路20a又は第2駆動回路20bを介して走行用油圧モータ10に供給される作動油の圧力(以下、「駆動回路圧」)を検出する。具体的には、駆動回路圧検出部17は、第1駆動回路圧センサ17aと第2駆動回路圧センサ17bとを有する。第1駆動回路圧センサ17aは、第1駆動回路20aの油圧を検出する。第2駆動回路圧センサ17bは、第2駆動回路20bの油圧を検出する。第1駆動回路圧センサ17aと第2駆動回路圧センサ17bとは、検出信号を車体コントローラ12に送る。また、第1油圧ポンプ4には、第1油圧ポンプ4の吐出方向を制御するためのFR切換部5とポンプ容量制御シリンダ6とが接続されている。
FR切換部5は、車体コントローラ12からの制御信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ6への作動油の供給方向を切り換える電磁制御弁である。FR切換部5は、ポンプ容量制御シリンダ6への作動油の供給方向を切り換えることにより、第1油圧ポンプ4の吐出方向を切り換える。具体的には、FR切換部5は、第1油圧ポンプ4の吐出方向を第1駆動回路20aへの吐出と第2駆動回路20bへの吐出とに切り換える。これにより、走行用油圧モータ10の駆動方向が変更される。ポンプ容量制御シリンダ6は、ポンプパイロット回路32を介して作動油を供給されることにより駆動され、第1油圧ポンプ4の傾転角を変更する。
ポンプパイロット回路32には、ポンプ容量制御部7が配置されている。ポンプ容量制御部7は、ポンプ容量制御シリンダ6をポンプパイロット回路32と作動油タンクとのいずれかに接続する。ポンプ容量制御部7は、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。ポンプ容量制御部7は、ポンプ容量制御シリンダ6内の作動油の圧力を制御することにより、第1油圧ポンプ4の傾転角を調整する。
ポンプパイロット回路32は、カットオフ弁47を介してチャージ回路33と作動油タンクとに接続されている。カットオフ弁47のパイロットポートは、シャトル弁46を介して第1駆動回路20aと第2駆動回路20bとに接続されている。シャトル弁46は、第1駆動回路20aの油圧と第2駆動回路20bの油圧とのうち大きい方をカットオフ弁47のパイロットポートに導入する。すなわち、カットオフ弁47のパイロットポートには駆動回路圧が印加される。カットオフ弁47は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧より低いときには、チャージ回路33とポンプパイロット回路32とを連通させる。これにより、作動油がチャージ回路33からポンプパイロット回路32に供給される。カットオフ弁47は、駆動回路圧が所定のカットオフ圧以上になると、ポンプパイロット回路32を作動油タンクに連通させて、ポンプパイロット回路32の作動油を作動油タンクに逃がす。これにより、ポンプパイロット回路32の油圧が低下することにより、第1油圧ポンプ4の容量が低減され、駆動回路圧の上昇が抑えられる。
チャージポンプ3は、エンジン1によって駆動され、駆動油圧回路20へと作動油を供給するためのポンプである。チャージポンプ3は、チャージ回路33に接続されている。チャージポンプ3は、チャージ回路33を介してポンプパイロット回路32に作動油を供給する。チャージ回路33は、第1チェック弁41を介して第1駆動回路20aに接続されている。第1チェック弁41は、チャージ回路33から第1駆動回路20aへの作動油の流れを許容するが、第1駆動回路20aからチャージ回路33への作動油の流れを規制する。また、チャージ回路33は、第2チェック弁42を介して第2駆動回路20bに接続されている。第2チェック弁42は、チャージ回路33から第2駆動回路20bへの作動油の流れを許容するが、第2駆動回路20bからチャージ回路33への作動油の流れを規制する。また、チャージ回路33は、第1リリーフ弁43を介して第1駆動回路20aに接続されている。第1リリーフ弁43は、第1駆動回路20aの油圧が所定の圧力より大きくなったときに開かれる。チャージ回路33は、第2リリーフ弁44を介して第2駆動回路20bに接続されている。第2リリーフ弁44は、第2駆動回路20bの油圧が所定の圧力より大きくなったときに開かれる。また、チャージ回路33は、低圧リリーフ弁45を介して作動油タンクに接続されている。低圧リリーフ弁45は、チャージ回路33の油圧が所定のリリーフ圧より大きくなったときに開かれる。これにより、駆動回路圧が所定のリリーフ圧を越えないように調整される。また、低圧リリーフ弁45の所定のリリーフ圧は、第1リリーフ弁43のリリーフ圧、及び、第2リリーフ弁44のリリーフ圧と比べて、かなり低い。従って、駆動回路圧がチャージ回路33の油圧より低くなったときには、第1チェック弁41又は第2チェック弁42を介して、作動油がチャージ回路33から駆動油圧回路20へ供給される。
第2油圧ポンプ2は、エンジン1によって駆動される。第2油圧ポンプ2から吐出された作動油は、作業機用油圧回路31を介してリフトシリンダ19に供給される。これにより、作業機52が駆動される。第2油圧ポンプ2の吐出圧は、吐出圧センサ39によって検出される。吐出圧センサ39は、検出信号を車体コントローラ12に送る。作業機用油圧回路31には、作業機制御弁18が設けられている。作業機制御弁18は、作業機操作部材23の操作量に応じて駆動される。作業機制御弁18は、パイロットポートに印加されるパイロット圧に応じて、リフトシリンダ19に供給される作動油の流量を制御する。作業機制御弁18のパイロットポートに印加されるパイロット圧は、作業機操作部材23のパイロット弁23aによって制御される。パイロット弁23aは、作業機操作部材23の操作量に応じたパイロット圧を作業機制御弁18のパイロットポートに印加する。これにより、作業機操作部材23の操作量に応じてリフトシリンダ19が制御される。作業機制御弁18のパイロットポートに印加されるパイロット圧は、PPC圧センサ21によって検出される。また、リフトシリンダ19に供給される作動油の圧力は、ブーム圧センサ22によって検出される。PPC圧センサ21及びブーム圧センサ22は、検出信号を車体コントローラ12に送る。また、リフトシリンダ19には、ブーム角度検出部38が設けられている。ブーム角度検出部38は、後述するブーム角度を検出する。ブーム角度検出部38は、ブーム53の回転角度を検出するセンサである。或いは、ブーム角度検出部38は、リフトシリンダ19のストローク量を検出し、ストローク量からブーム53の回転角度が演算されてもよい。ブーム角度検出部38は、検出信号を車体コントローラ12に送る。なお、バケットシリンダ26も、リフトシリンダ19と同様に、制御弁によって制御されるが、図2においては図示を省略している。
走行用油圧モータ10は、可変容量型の油圧モータである。走行用油圧モータ10は、第1油圧ポンプ4から吐出された作動油によって駆動され、走行のための駆動力を生じさせる。走行用油圧モータ10には、モータシリンダ11aと、モータ容量制御部11bとが設けられている。モータシリンダ11aは、走行用油圧モータ10の傾転角を変更する。モータ容量制御部11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて制御される電磁制御弁である。モータ容量制御部11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいてモータシリンダ11aを制御する。モータシリンダ11aとモータ容量制御部11bとは、モータパイロット回路34に接続されている。モータパイロット回路34は、チェック弁48を介して第1駆動回路20aに接続されている。チェック弁48は、第1駆動回路20aからモータパイロット回路34への作動油の流れを許容するが、モータパイロット回路34から第1駆動回路20aへの作動油の流れを規制する。モータパイロット回路34は、チェック弁49を介して第2駆動回路20bに接続されている。チェック弁49は、第2駆動回路20bからモータパイロット回路34への作動油の流れを許容するが、モータパイロット回路34から第2駆動回路20bへの作動油の流れを規制する。チェック弁48,49により、第1駆動回路20aと第2駆動回路20bとのうち大きい方の油圧、すなわち駆動回路圧の作動油が、モータパイロット回路34に供給される。モータ容量制御部11bは、車体コントローラ12からの制御信号に基づいて、モータパイロット回路34からモータシリンダ11aへの作動油の供給方向および供給流量を切り換える。これにより、車体コントローラ12は、走行用油圧モータ10の容量を任意に変えることができる。また、走行用油圧モータ10の上限容量及び下限容量を任意に設定することができる。
油圧駆動機構30には、車速センサ16が設けられている。車速センサ16は、車速を検出する。車速センサ16は、検出信号を車体コントローラ12に送る。車速センサ16は、例えば、タイヤ駆動軸の回転速度を検出することにより、車速を検出する。
ホイールローダ50は、アクセル操作部材13aと、前後進切換操作部材14と、牽引力制御操作部8と、インチング操作部27と、を備えている。
アクセル操作部材13aは、オペレータがエンジン1の目標回転速度を設定するための部材である。アクセル操作部材13aは、例えばアクセルペダルであり、オペレータによって操作される。アクセル操作部材13aは、アクセル操作量センサ13と接続されている。アクセル操作量センサ13は、ポテンショメータなどで構成されている。アクセル操作量センサ13は、アクセル操作部材13aの操作量(以下、「アクセル操作量」と呼ぶ)を示す検出信号をエンジンコントローラ12aへと送る。オペレータは、アクセル操作量を調整することによって、エンジン1の回転速度を制御することができる。
前後進切換操作部材14は、オペレータによって操作され、前進位置と後進位置と中立位置とに切り換えられる。前後進切換操作部材14は、前後進切換操作部材14の位置を示す検出信号を車体コントローラ12に送る。オペレータは、前後進切換操作部材14を操作することによって、ホイールローダ50の前進と後進とを切り換えることができる。
牽引力制御操作部8は、オペレータによって操作され、牽引力制御のオンオフを切り換えるために操作される。牽引力制御は、ホイールローダ50の最大牽引力を低下させる制御である。最大牽引力とは、車速に応じて変化する牽引力(図6参照)のピークとなる値である。なお、以下の説明において、牽引力制御がオフ状態であるとは、牽引力制御が実行されていない状態を意味する。また、牽引力制御がオン状態であるとは、牽引力制御が実行されている状態を意味する。牽引力制御操作部8は、牽引力制御操作部材15と、設定操作装置24とを有する。
牽引力制御操作部材15は、例えばスイッチである。牽引力制御操作部材15は、オペレータによって操作され、後述する牽引力制御の実行を指示するために操作される。牽引力制御については後に詳細に説明する。牽引力制御操作部材15は、牽引力制御操作部材15の選択位置を示す検出信号を車体コントローラ12へ送る。
設定操作装置24は、ホイールローダ50の各種の設定を行うための装置である。設定操作装置24は、例えばタッチパネル機能付のディスプレイ装置である。設定操作装置24は、牽引力レベル変更部24aを有する。後述するように、牽引力制御では、牽引力の制御レベルが、標準レベルに設定される。標準レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。オペレータは、牽引力レベル変更部24aを操作することにより、牽引力制御における標準レベルの最大牽引力の大きさを複数段階のレベルに変更することができる。
インチング操作部27は、インチング操作部材27aとインチング操作センサ27bとを有する。インチング操作部材27aは、オペレータによって操作される。インチング操作部材27aは例えばペダルである。インチング操作部材27aは、後述するようにインチング操作の機能と、プレーキ操作の機能とを兼ねる。インチング操作センサ27bは、インチング操作部材27aの操作量(以下、「インチング操作量」と呼ぶ)を検出して、検出信号を車体コントローラ12に送信する。インチング操作部材27aが操作されと、車体コントローラ12は、インチング操作センサ27bからの検出信号に基づいてポンプ容量制御部7を制御する。車体コントローラ12は、インチング操作部材27aの操作量に応じてポンプパイロット回路32の油圧を低下させる。これにより、駆動回路圧が低下して、走行用油圧モータ10の回転速度が低下する。インチング操作部27は、例えば、エンジン1の回転速度を上昇させたいが走行速度の上昇は抑えたいときなどにおいて使用される。すなわち、アクセル操作部材13aの操作によってエンジン1の回転速度を上昇させると、ポンプパイロット回路32の油圧も上昇する。このとき、インチング操作部材27aを操作することにより、ポンプパイロット回路32の油圧の上昇を制御することができる。これにより、第1油圧ポンプ4の容量の増大を抑え、走行用油圧モータ10の回転速度の上昇を抑えることができる。言い換えれば、インチング操作部材27aは、エンジン回転速度を低下させずに、車速を低減させるために操作される。
また、インチング操作部材27aには、ブレーキ弁28が連結されている。ブレーキ弁28は、油圧ブレーキ装置29への作動油の供給を制御する。インチング操作部材27aは油圧ブレーキ装置29の操作部材を兼ねている。インチング操作部材27aの操作量が所定量に達するまではインチング操作センサ27bからの検出信号に基づいて上述したインチング操作のみが行われる。そして、インチング操作部材27aの操作量が所定量に達すると、ブレーキ弁28の操作が開始され、これにより油圧ブレーキ装置29において制動力が発生する。インチング操作部材27aの操作量が所定量以上では、インチング操作部材27aの操作量に応じて油圧ブレーキ装置29の制動力が制御される。
エンジンコントローラ12aは、CPUなどの演算装置や各種のメモリなどを有する電子制御部である。エンジンコントローラ12aは、設定された目標回転速度が得られるように、エンジン1を制御する。図3にエンジン1の出力トルク線を示す。エンジン1の出力トルク線は、エンジン1の回転速度と、各回転速度においてエンジン1が出力できる最大のエンジントルクの大きさとの関係を示す。図3において、実線L100は、アクセル操作量が100%であるときのエンジン出力トルク線を示している。このエンジン出力トルク線は、例えばエンジン1の定格又は最大のパワー出力に相当する。なお、アクセル操作量が100%とは、アクセル操作部材13aが最大に操作されている状態を意味する。また、破線L75は、アクセル操作量が75%であるときのエンジン出力トルク線を示している。エンジンコントローラ12aは、エンジントルクがエンジン出力トルク線以下となるようにエンジン1の出力を制御する。このエンジン1の出力の制御は、例えば、エンジン1への燃料噴射量の上限値を制御することにより行われる。
車体コントローラ12は、CPUなどの演算装置や各種のメモリなどを有する電子制御部である。車体コントローラ12は、各検出部からの検出信号に基づいて各制御弁を電子制御することにより、第1油圧ポンプ4の容量と走行用油圧モータ10の容量とを制御する。
具体的には、車体コントローラ12は、エンジン回転速度センサ1aが検出したエンジン回転速度に基づいて指令信号をポンプ容量制御部7に出力する。これにより、ポンプ容量と駆動回路圧との関係が規定される。図4に、ポンプ容量−駆動回路圧特性の一例を示す。ポンプ容量−駆動回路圧特性は、ポンプ容量と駆動回路圧との関係を示す。図中のL11〜L16は、エンジン回転速度に応じて変更されるポンプ容量−駆動回路圧特性を示すラインである。具体的には、車体コントローラ12が、エンジン回転速度に基づいてポンプ容量制御部7の流量を制御することにより、ポンプ容量−駆動回路圧特性がL11〜L16に変更される。これにより、ポンプ容量がエンジン回転速度及び駆動回路圧に対応した大きさに制御される。
車体コントローラ12は、エンジン回転速度センサ1aおよび駆動回路圧検出部17からの検出信号を処理して、モータ容量の指令信号をモータ容量制御部11bに出力する。ここでは、車体コントローラ12は、車体コントローラ12に記憶されているモータ容量−駆動回路圧特性を参照して、エンジン回転速度の値と駆動回路圧の値とからモータ容量を設定する。車体コントローラ12は、この設定したモータ容量に対応する傾転角の変更指令をモータ容量制御部11bに出力する。図5に、モータ容量−駆動回路圧特性の一例を示す。図中の実線L21は、エンジン回転速度がある値の状態における、駆動回路圧に対するモータ容量を定めたラインである。ここでのモータ容量は、走行用油圧モータ10の傾転角に対応している。駆動回路圧がある一定の値以下の場合までは傾転角は最小(Min)である。その後、駆動回路圧の上昇に伴って傾転角も次第に大きくなる(実線の傾斜部分L22)。そして、傾転角が最大(Max)となった後は、駆動回路圧が上昇しても傾転角は最大傾転角(Max)を維持する。傾斜部分L22は、駆動回路圧の目標圧力を規定している。すなわち、車体コントローラ12は、駆動回路圧が目標圧力よりも大きくなると走行用油圧モータの容量を増大させる。また、駆動回路圧が、目標圧力よりも小さくなると走行用油圧モータの容量を低減させる。目標圧力は、エンジン回転速度に応じて定められる。すなわち、図5に示す傾斜部分L22は、エンジン回転速度の増減に応じて上下するように設定される。具体的には、傾斜部分L22は、エンジン回転速度が低ければ、駆動回路圧がより低い状態から傾転角が大きくなり、駆動回路圧がより低い状態で最大傾転角に達するように制御される(図5における下側の破線の傾斜部分L23参照)。反対にエンジン回転速度が高ければ、駆動回路圧がより高くなるまで最小傾転角(Min)を維持し、駆動回路圧がより高い状態で最大傾転角(Max)に達するように制御される(図5における上側の破線の傾斜部分L24参照)。これにより、図6に示すように、ホイールローダ50は、牽引力と車速とが無段階に変化して、車速ゼロから最高速度まで変速操作なく自動的に変速することができる。なお、図5において傾斜部分L22は、理解の容易のために、傾斜を強調して示しているが、実際には略水平である。従って、駆動回路圧が、目標圧力に達すると、モータ容量は、最小値(或いは最小制限値)と、最大値(或いは最大制限値)との間で切り換わる。ただし、駆動回路圧が目標圧力に達したときに即時に指令値が変更されるのではなく、時間遅れが生じる。この時間遅れが、傾斜部L22が存在する理由である。図6において、Lmaxは、牽引力制御がオフ状態での車速−牽引力特性である。牽引力制御がオフ状態での車速−牽引力特性Lmaxでは、牽引力は、車速がゼロより大きい第1車速V1であるときに最大牽引力Tmaxとなる。車速が第1車速V1以下では、車速が小さくなるほど牽引力が小さくなる。また、車速が第1車速V1以上では、車速が大きくなるほど牽引力が小さくなる。
車体コントローラ12は、牽引力制御操作部材15が操作されることにより、牽引力制御を実行する。車体コントローラ12は、走行用油圧モータ10の上限容量を変更することによって、車両の最大牽引力を変更する。例えば、図5に示すように、上限容量をMaxからMa,Mb,Mcのいずれかに変更するように、車体コントローラ12は、モータ容量制御部11bに指令信号を出力する。上限容量がMaに変更されると、車速−牽引力特性は図6のラインLaのように変化する。このように、牽引力制御が行われていない状態の車速−牽引力特性を示すラインLmaxと比べて最大牽引力が低下する。上限容量がMbに変更されると、車速−牽引力特性はラインLbのように変化して、最大牽引力がさらに低下する。また、上限容量がMcに変更されると、車速−牽引力特性はラインLcのように変化して、さらに最大牽引力が低下する。
牽引力制御では、車両の最大牽引力が、予め設定された標準レベルの最大牽引力に低減される。オペレータは、上述した牽引力レベル変更部24aを操作することにより、牽引力制御における標準レベルの最大牽引力の大きさを複数のレベルから予め選択して設定することができる。具体的には、牽引力レベル変更部24aは、レベルA、レベルB、レベルCの3段階のレベルから標準レベルとして設定するレベルを選択することができる。レベルAは、上述した上限容量Maに対応する牽引力のレベルである。レベルBは、上述した上限容量Mbに対応する牽引力のレベルである。レベルCは、上述した上限容量Mcに対応する牽引力のレベルである。
図7は、牽引力比率とアクセル操作量との関係を規定する牽引力比率情報を示している。牽引力比率とは、牽引力制御がオフ状態であるときの最大牽引力を100%としたときの牽引力制御での最大牽引力の割合を示している。図7において、Lnは、標準レベルの牽引力比率情報である。牽引力比率情報Lnにおいて、アクセル操作量が所定の閾値A2以下であるときには、牽引力比率はR1で一定である。アクセル操作量が所定の閾値A2より大きいときには、アクセル操作量に応じて牽引力比率が増大する。車体コントローラ12は、自動牽引力制御において牽引力の制御レベルが標準レベルに設定されると、牽引力比率情報Lnで示されるような最大牽引力が得られるように、走行用油圧モータ10の上限容量を制御する。なお、牽引力比率情報Lnでの牽引力比率は、牽引力レベル変更部24aによる選択結果に応じて変更される。
車体コントローラ12は、牽引力制御中に所定の判定条件が満たされたときには、牽引力の制御レベルを、標準レベルから高レベルに変更する。牽引力の制御レベルの変更は、上述した牽引力比率を所定の割合、増減させることによって行われる。図6において、Lupは、高レベルでの車速−牽引力特性である。高レベルでの車速−牽引力特性Lupでは、車速がゼロであるときの牽引力は、牽引力制御がオフ状態である場合の車速−牽引力特性Lmaxにおいて車速がゼロであるときの牽引力T0と一致している。車体コントローラ12は、牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、車速−牽引力特性Lupで示されるような最大牽引力が得られるように、走行用油圧モータ10の上限容量を制御する。これにより、最大牽引力が自動的に増大される。以下、牽引力制御において最大牽引力を自動的に増大させるための判定処理について詳細に説明する。
図8に示すように、車体コントローラ12は、牽引力制御部61と、作業局面判定部62と、アクセル操作判定部63と、ブーム角度判定部64と、変更フラグ判定部65とを有する。図9は、牽引力制御中に牽引力の制御レベルを標準レベルから高レベルに変更するための判定処理を示すフローチャートである。車体コントローラ12は、牽引力制御操作部材15を操作することにより、牽引力制御がオン状態に設定されると、図9に示す処理を実行する。
ステップS101において、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを標準レベルに設定する。また、ステップS102において、牽引力制御部61は、変更フラグをオフに設定する。変更フラグは、牽引力の制御レベルを標準レベルから高レベルに上げる場合にオンに設定される。変更フラグは、牽引力の制御レベルを標準レベルから高レベルに上げない場合にオフに設定される。すなわち、変更フラグがオフの場合には、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを標準レベルに維持する。
次に、ステップS103において、作業局面判定部62が、掘削フラグがオンであるか否かを判定する。掘削フラグがオンであることは、作業局面が掘削であることを意味する。作業局面判定部62は、車両の走行状態と作業機52の作動状態とに基づいて、作業局面が掘削であるか否かを判定する。作業局面判定部62は、作業局面が掘削であると判定したときに、掘削フラグをオンに設定する。作業局面判定部62は、作業局面が掘削以外の作業であると判定したときに、掘削フラグをオフに設定する。具体的な作業局面の判定処理については後述する。
ステップS104において、ブーム角度判定部64が、ブーム角度が所定の角度閾値B1以上であるか否かを判定する。ブーム角度判定部64は、ブーム角度検出部38からの検出信号に基づいて、上記の判定を行う。ブーム角度は、図10に示すように、側面視において、水平方向を0度として、ブームピン57とバケットピン58とを結ぶ線と、水平方向との間のなす角θである。水平方向よりも下方の角度は、マイナスの値であり、水平方向よりも上方の角度は、プラスの値であるものとする。ブーム角度は、上方に向かって増大するように定義される。角度閾値B1は、かき上げ作業中にとりうるブーム角度に相当する。例えば、角度閾値B1は、−20度以上である。角度閾値B1は、例えば−10度である。
ステップS105において、アクセル操作判定部63が、アクセル操作量が所定のアクセル閾値A1以上であるか否かを判定する。アクセル操作判定部63は、アクセル操作量センサ13からの検出信号に基づいて、上記の判定を行う。アクセル閾値A1は、アクセル操作部材13aが最大限に操作されていると見なすことができる程度に大きな値である。アクセル閾値A1は、上述した閾値A2(図7参照)よりも大きな値である。例えば、アクセル操作量の最大値を100%としたときに、アクセル閾値A1は、80%以上であることが好ましい。さらに好ましくは、アクセル閾値A1は、90%以上である。
ステップS103とステップS104の条件のいずれか一方の条件が満たされないときには、ステップS106に進む。ステップS106では、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを標準レベルに設定する。すなわち、牽引力の制御レベルが標準レベルである状態でステップS103とステップS104の条件のいずれか一方が満たされないときには、牽引力の制御レベルが標準レベルに維持される。牽引力の制御レベルが高レベルである状態でステップS103とステップS104の条件のいずれか一方が満たされなくなったときには、牽引力の制御レベルが高レベルから標準レベルに戻される。従って、牽引力制御部61は、作業局面が掘削ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。牽引力制御部61は、ブーム角度が所定の角度閾値B1以上ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。なお、角度閾値は、制御レベルを標準レベルから高レベルに上げるときにはB1、高レベルから標準レベルに下げるときにはB1より小さいB2に設定されてもよい。
ステップS105の条件が満たされない場合は、現状の制御レベルが維持される。すなわち、牽引力制御部61は、アクセル操作部材13aの操作量が所定の操作閾値A1以上ではないときには、最大牽引力の増大を行わない。これは、かき上げ作業時に、アクセル操作量に応じて牽引力が変化すると操作性が損なわれるからである。
ステップS103からステップS105の条件の全てが満たされているときには、ステップS107へ進む。ステップS107において、変更フラグ判定部65は、変更フラグがオフであるか否かを判定する。すなわち、変更フラグ判定部65は、牽引力の制御レベルが標準レベルであるか否かを判定する。変更フラグがオフである場合、すなわち、牽引力の制御レベルが標準レベルである場合には、ステップS108に進む。
ステップS108では、牽引力制御部61は、変更フラグをオンに設定する。また、ステップS109において、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを、標準レベルから高レベルに変更する。これにより、牽引力制御部61は、図6に示す車速−牽引力特性Lupに基づいて牽引力を制御する。ただし、図6に示すように、高レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。また、標準レベルとして、レベルA(図6のLa参照)、レベルB(図6のLb参照)、レベルC(図6のLc参照)の何れのレベルが選択されていても、上記の判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、図6に示す車速−牽引力特性Lupに基づいて牽引力を制御する。すなわち、高レベルの最大牽引力は、牽引力レベル変更部24aによって変更される標準レベルの最大牽引力の大きさに関わらず一定である。具体的には、高レベルに対応する牽引力比率は、牽引力レベル変更部24aによって変更される標準レベルの牽引力比率の大きさに関わらずに一定である。
牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを、標準レベルから高レベルに上げるときと、高レベルから標準レベルに戻すとにおいて、牽引力を同じ速さで変化させる。すなわち、牽引力制御部61は、牽引力制御において最大牽引力を増大させるときと、最大牽引力を低減させるときとでは、牽引力を同じ速さで変化させる。図11(a)は、モータ容量を増大させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。すなわち、図11(a)は、最大牽引力を増大させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。図11(b)は、モータ容量を減少させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。すなわち、図11(b)は、最大牽引力を減少させるときのモータ容量の指令値の変更速度を示している。図11に示すように、時間T1=時間T2である。従って、牽引力制御部61は、最大牽引力を増大させるときと、最大牽引力を減少させるときとで、モータ容量の指令値を同じ速さで変化させる。なお、時間T1と時間T2とは同じ値に限らず、互いに異なる値であってもよい。特に、最大牽引力を増大させる場合の時間T1が、最大牽引力を減少させる場合の時間T2より大きな値に設定されてもよい。この場合、スリップを抑制しながら、かき上げ作業時の十分な牽引力を確保することができる。
なお、図9に示すステップS107において、変更フラグがオフではない場合には、牽引力の制御レベルが高レベルに維持されると共に、ステップS103からステップS107の判定が繰り返される。そして、ステップS103とステップS104の条件のいずれかが満たされなくなったときに、ステップS106において、牽引力の制御レベルが高レベルから標準レベルに戻される。
図12は、掘削フラグがオンであるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。すなわち、図12は、作業局面が掘削であるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。図12に示すように、ステップS201において、作業局面判定部62は、掘削フラグをオフに設定する。ステップS202において、作業局面判定部62は、ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定する。ブーム圧低下フラグがオンであることは、バケットが空荷状態であることを意味する。ブーム圧低下フラグの判定処理については後述する。
ステップS203において、ブーム角度が所定の角度閾値B2より小さいか否かが判定される。角度閾値B2は、バケットが地面上に置かれているときのブーム角度に相当する。角度閾値B2は、上述した角度閾値B1より小さい。
S204において、作業局面判定部62は、ブーム圧が、第1ブーム圧判定値以上であるか否かを判定する。ブーム圧は、リフトシリンダ19を伸長させるときにリフトシリンダ19に供給される油圧である。ブーム圧は、上述したブーム圧センサ22によって検出される。第1ブーム圧判定値は、掘削中にとりうるブーム圧の値である。第1ブーム圧判定値は、実験或いはシミュレーションによって予め求められて設定される。第1ブーム圧判定値は、ブーム角度に応じた値である。車体コントローラ12は、第1ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すブーム圧判定値情報(以下、「第1ブーム圧判定値情報」と呼ぶ)を記憶している。第1ブーム圧判定値情報は、例えば、第1ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すテーブル或いはマップである。作業局面判定部62は、第1ブーム圧判定値情報を参照することにより、ブーム角度に応じた第1ブーム圧判定値を決定する。
ステップS202からステップS204の全ての条件が満たされたときには、ステップS205に進む。ステップS205では、作業局面判定部62は、掘削フラグをオンに設定する。すなわち、作業局面判定部62は、ステップS202からステップS204の全ての条件が満たされたときに作業局面が掘削であると判定する。ステップS202からステップS204の全ての条件が満たされたときには、ホイールローダ50が掘削の準備段階に入ったと見なすことができるからである。ステップS202,S203,S204の条件のうち少なくとも1つが満たされていないときには、ステップS202からステップS204の判定が繰り返される。
また、ステップS206において、作業局面判定部62は、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。次に、ステップS207において、作業局面判定部62は、FNR認識値がFであるか否かを判定する。FNR認識値は、車両が前進状態と後進状態と中立状態とのいずれであるのかを示す情報である。FNR認識値がFであることは、車両が前進状態であることを意味する。FNR認識値がRであることは、車両が後進状態であることを意味する。FNR認識値がNであることは、車両が中立状態であることを意味する。作業局面判定部62は、前後進切換操作部材14からの検出信号に基づいて、FNR認識値がFであるか否かを判定する。FNR認識値がFではないときには、ステップS209に進む。ステップS209では、作業局面判定部62は、掘削フラグをオフに設定する。すなわち、車両が後進状態又は中立状態であるときには、掘削フラグがオフに設定される。ステップS207において、FNR認識値がFであるときには、ステップS208に進む。
ステップS208では、作業局面判定部62は、ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定する。ブーム圧低下フラグがオンであるときには、ステップS209に進む。ブーム圧低下フラグがオンではないときには、ステップS207に戻る。従って、一旦、作業局面が掘削であると判定されると、その後、前後進切換操作部材14が前進位置から後進位置に切り換えられるまで、又は、前後進切換操作部材14が前進位置から中立位置に切り換えられるまでは、ステップS202からステップS204の条件が満たされなくなっても、掘削フラグがオンに維持される。なお、前後進切換操作部材14が前進位置に維持されていても、ブーム圧低下フラグがオンに設定されたときには、掘削フラグはオフに変更される。
図13は、ブーム圧低下フラグがオンであるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。図13に示すように、ステップS301において、作業局面判定部62は、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。
ステップS302において、作業局面判定部62は、第1タイマーの計測を開始する。ここでは、第1タイマーは、ブーム圧低下フラグをオンに設定するための条件が満たされている継続時間を計測する。
ステップS303において、作業局面判定部62は、ブーム圧が、第2ブーム圧判定値より小さいか否かを判定する。第2ブーム圧判定値は、バケットが空荷状態であるときに、とりうるブーム圧の値である。車体コントローラ12は、第2ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すブーム圧判定値情報(以下、「第2ブーム圧判定値情報」と呼ぶ)を記憶している。第2ブーム圧判定値情報は、例えば、第2ブーム圧判定値とブーム角度との関係を示すテーブル或いはマップである。作業局面判定部62は、第2ブーム圧判定値情報を参照することにより、ブーム角度に応じた第2ブーム圧判定値を決定する。第2ブーム圧判定値情報では、ブーム角度が0度より大きいときには、第2ブーム圧判定値は、ブーム角度が0度であるときの値で一定である。ブーム角度が0度以上であるときのブーム圧の増加率は、ブーム角度が0度より小さいときのブーム圧の増加率よりも小さく、ブーム角度が0度より大きいときの第2ブーム圧判定値は、ブーム角度が0度であるときの第2ブーム圧判定値で近似できるからである。
ステップS304において、作業局面判定部62は、第1タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値D2以上であるか否かを判定する。すなわち、継続時間判定部67は、ステップS303の条件が満たされている状態の継続時間が、所定の時間閾値D2以上であるか否かを判定する。時間閾値D2は、ステップS303の条件が一時的に満たされているのではないと見なすことができる程度の時間が設定される。時間閾値D2は、上述した時間閾値D1よりも大きい。第1タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値D2以上ではないときには、ステップS303の判定が繰り返される。ステップS304において、第1タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値D2以上であるときには、ステップS305に進む。
ステップS305では、作業局面判定部62は、ブーム圧低下フラグをオンに設定する。そして、ステップS306において、作業局面判定部62は、第1タイマーの計測を終了する。なお、ステップS303において、ブーム圧が、第2ブーム圧判定値より小さくないときには、ステップS307に進む。ステップS307において、作業局面判定部62は、第1タイマーをリセットする。
ステップS308において、作業局面判定部62は、第2タイマーの計測を開始する。そして、ステップS309において、作業局面判定部62は、掘削フラグがオンであるか否かを判定する。掘削フラグがオンであるときには、ステップS310に進む。
ステップS310では、作業局面判定部62は、第2タイマーの計測を終了する。そして、ステップS301に戻り、作業局面判定部62は、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。
ステップS309において、掘削フラグがオンではないときには、ステップS311に進む。ステップS311では、作業局面判定部62は、ブーム圧が、第2ブーム圧判定値より小さいか否かを判定する。ブーム圧が、第2ブーム圧判定値より小さいときには、ステップS312に進む。
ステップS312において、作業局面判定部62は、第2タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値D3以上であるか否かを判定する。第2タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値D3以上であるときには、ステップS310に進む。上記と同様に、ステップS310において、作業局面判定部62は、第2タイマーの計測を終了し、ステップS301において、ブーム圧低下フラグをオフに設定する。ステップS312において、第2タイマーによる計測時間が、所定の時間閾値D3以上ではないときには、ステップS309に戻る。
なお、ステップS311において、ブーム圧が、第2ブーム圧判定値より小さくないときには、ステップS313に進む。ステップS313において、作業局面判定部62は、第2タイマーをリセットして、ステップS309に戻る。
本実施形態に係るホイールローダ50では、牽引力制御中に上述した判定条件が満たされたときに、牽引力の制御レベルを標準レベルから高レベルに上げる。これにより、最大牽引力が増大される。判定条件は、作業局面が掘削であることと、アクセル操作部材の操作量が所定の操作閾値以上であることと、ブーム角度が所定の角度閾値以上であることとを含む。このため、判定条件が満たされていることは、ホイールローダが、かき上げ作業を行っていることを意味する。本実施形態に係るホイールローダでは、このような状態で最大牽引力が自動的に増大されることにより、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。また、オペレータが最大牽引力を増大させるための操作を行う必要がないので、操作性の低下を抑えることができる。
判定条件が満たされたときに、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを、標準レベルから高レベルに上げるが、高レベルの最大牽引力は、牽引力制御がオフ状態での最大牽引力よりも小さい。従って、判定条件が満たされたときに、最大牽引力が過剰に増大されることを防止することができる。
オペレータは、牽引力レベル変更部24aを操作することによって、標準レベルの最大牽引力の大きさを変更することができる。そして、判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、最大牽引力を、標準レベルの最大牽引力よりも大きな値に増大する。これにより、オペレータは、作業状況に応じて、必要な最大牽引力を、より細かく設定することができる。
牽引力レベル変更部24aによって標準レベルが図6の車速−牽引力特性La〜Lcで示されるいずれのレベルに設定されていても、判定条件が満たされたときには、図6の車速−牽引力特性Lupで示されるレベルに変更される。これにより、ホイールローダは、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。また、図6に示すように、車速−牽引力特性Lupでは、牽引力制御がオフ状態での車速−牽引力特性Lmaxと比べて、車速の変化に対する牽引力の変化が小さい。具体的には、図6において、車速が第2車速V2からゼロまで変化する場合、車速−牽引力特性Lupでの牽引力の変化は、車速−牽引力特性Lmaxでの牽引力の変化よりも小さい。このため、急激な牽引力の変化が抑えられるので、操作性の低下を抑えることができる。
牽引力制御中に判定条件が満たされなくなったときには、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを標準レベルに戻す。具体的には、牽引力制御中に作業局面が掘削ではなくなったときには、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを標準レベルに戻す。また、牽引力制御中にブーム角度が所定の角度閾値B1より小さくなったときには、牽引力制御部61は、牽引力の制御レベルを標準レベルに戻す。これにより、作業状況に応じた適切な最大牽引力を得ることができる。さらに、牽引力制御中にアクセル操作量が所定のアクセル閾値A1より小さくなったときには、牽引力の制御レベルが現状のレベルに維持されるこれにより、アクセル操作量の変更に応じて牽引力が頻繁に増減することを抑えることができるので、操作性の低下を抑えることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記の実施形態では、1つの油圧ポンプと走行用油圧モータ10を含む1ポンプ1モータのHSTシステムを搭載したホイールローダ50を例として挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、1つの第1油圧ポンプと2つの走行用油圧モータを含む、1ポンプ2モータのHSTシステムを搭載したホイールローダに対して、本発明を適用してもよい。
上記の実施形態では、牽引力レベル変更部24aは、標準レベルの最大牽引力の大きさを3段階に変更することができる。しかし、牽引力レベル変更部24aは、標準レベルの最大牽引力の大きさを3段階以外の複数段階に変更可能であってもよい。或いは、牽引力レベル変更部24aは、標準レベルの最大牽引力の大きさを連続的に任意の大きさに変更可能であってもよい。或いは、牽引力レベル変更部24aが省略されてもよい。すなわち、標準レベルの最大牽引力の大きさは、変更不能であってもよい。
判定条件は、上記の条件のみに限らず、他の条件が追加されてもよい。或いは、上述した判定条件の一部が変更されてもよい。
上記の実施形態では、牽引力制御部61は、モータ容量の上限容量を変更することによって最大牽引力を低減しているが、他の方法によって最大牽引力を低減してもよい。例えば、牽引力制御部61は、駆動回路圧を制御することに、最大牽引力を低減してもよい。駆動回路圧は、例えば、第1油圧ポンプ4の容量を制御することによって制御される。
上記の実施形態では、アクセル操作量の増大に応じて牽引力比率が増大するように牽引力比率情報が設定されているが、アクセル操作量に関わらず牽引力比率が一定となるように、牽引力比率情報が設定されてもよい。
上記の実施形態では、牽引力制御操作部材15が操作されることにより、牽引力の制御レベルが予め設定されたレベルに設定されているが、オペレータが、牽引力の制御レベルを複数のレベルから直接的に選択して実行を指示できるように、牽引力制御操作部8が構成されてもよい。この場合、例えば、図14に示すように、牽引力制御操作部8は、牽引力制御選択部24bを有する。牽引力制御選択部24bは、牽引力の制御レベルの選択と牽引力制御の実行とを指示するために操作される。オペレータは、牽引力制御選択部24bによって、牽引力の制御レベルを複数のレベルから選択すると共に牽引力制御の実行を指示する。図15は、牽引力制御選択部24bによって選択可能な牽引力の各制御レベルでの車速−牽引力特性L1〜L5を示している。図15に示すように、牽引力制御選択部24bは、第1レベルから第5レベルまでの5段階の制御レベルで牽引力制御の実行を指示することができる。L1は、第1レベルでの車速−牽引力特性を示している。L2は、第2レベルでの車速−牽引力特性を示している。L3は、第3レベルでの車速−牽引力特性を示している。L4は、第4レベルでの車速−牽引力特性を示している。L5は、第5レベルでの車速−牽引力特性を示している。第1レベルの最大牽引力が最も小さく、第5レベルの最大牽引力が最も大きい。また、第5レベルでの車速−牽引力特性は、上述した高レベルでの車速−牽引力特性(図6のLup参照)と一致している。牽引力制御部61は、上記の実施形態と同様に、判定条件が牽引力制御中に満たされたときに、最大牽引力を増大させる。例えば、牽引力制御部61は、牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、牽引力制御選択部24bによって選択されたレベルよりも一段階上のレベルに最大牽引力を増大させる。具体的には、第1レベルでの牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、制御レベルを第2レベルに上げる。第2レベルでの牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、制御レベルを第3レベルに上げる。第3レベルでの牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、制御レベルを第4レベルに上げる。第4レベルでの牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、制御レベルを第5レベルに上げる。ただし、第5レベルでの牽引力制御中に判定条件が満たされたときには、牽引力制御部61は、制御レベルを第5レベルに維持する。また、牽引力制御部61は、牽引力制御中に判定条件が満たされなくなったときは、牽引力の制御レベルを元のレベルに戻す。
上記の構成では、オペレータは、牽引力制御選択部24bを操作することにより、牽引力の制御レベルを複数のレベルから選択して直ちに実行させることができる。また、判定条件が満たされたときには、オペレータが選択したレベルよりも最大牽引力が増大するので、ホイールローダは、かき上げ作業時に十分な牽引力を得ることができる。さらに、増大された最大牽引力は、オペレータが自ら選択可能なレベルであるので、オペレータにとって操作に対する違和感が少ない。これにより、操作性の低下を抑えることができる。
なお、牽引力制御選択部24bによって選択可能なレベルの数は5つに限らない。牽引力制御選択部24bによって5つより少ない、又は、5つより多いレベルが選択可能であってもよい。或いは、牽引力制御選択部24bによって、連続的に任意の大きさの最大牽引力を選択可能であってもよい。また、判定条件が満たされたときに、現在のレベルよりも1段階上のレベルに限らず、2段階以上高いレベルに牽引力の制御レベルが上げられてもよい。或いは、牽引力制御選択部24bによって選択可能なレベル以外のレベルに牽引力の制御レベルが上げられてもよい。さらに、牽引力制御操作部8は、上述した牽引力制御操作部材24b及び牽引力レベル変更部24aと共に、牽引力制御選択部24bを有してもよい。すなわち、牽引力制御操作部材24b及び牽引力レベル変更部24aによる牽引力制御と、牽引力制御選択部24bによる牽引力制御とが選択的に実行されるように、牽引力制御操作部8が構成されてもよい。