WO2020065914A1 - 荷役作業車両 - Google Patents

荷役作業車両 Download PDF

Info

Publication number
WO2020065914A1
WO2020065914A1 PCT/JP2018/036236 JP2018036236W WO2020065914A1 WO 2020065914 A1 WO2020065914 A1 WO 2020065914A1 JP 2018036236 W JP2018036236 W JP 2018036236W WO 2020065914 A1 WO2020065914 A1 WO 2020065914A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cargo handling
vehicle
traveling
hst
traction force
Prior art date
Application number
PCT/JP2018/036236
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
幸次 兵藤
正規 吉川
田中　哲二
祐樹 抜井
Original Assignee
日立建機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立建機株式会社 filed Critical 日立建機株式会社
Priority to CN201880096856.XA priority Critical patent/CN112601865B/zh
Priority to EP18934549.9A priority patent/EP3839151A4/en
Priority to US17/273,844 priority patent/US12012725B2/en
Priority to JP2020547791A priority patent/JP7152496B2/ja
Priority to PCT/JP2018/036236 priority patent/WO2020065914A1/ja
Publication of WO2020065914A1 publication Critical patent/WO2020065914A1/ja

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2246—Control of prime movers, e.g. depending on the hydraulic load of work tools
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/46—Automatic regulation in accordance with output requirements
    • F16H61/472—Automatic regulation in accordance with output requirements for achieving a target output torque
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/34—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines
    • E02F3/3417—Buckets emptying by tilting
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/422—Drive systems for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2253—Controlling the travelling speed of vehicles, e.g. adjusting travelling speed according to implement loads, control of hydrostatic transmission
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2285—Pilot-operated systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2278—Hydraulic circuits
    • E02F9/2289—Closed circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/38—Control of exclusively fluid gearing
    • F16H61/40—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic
    • F16H61/42—Control of exclusively fluid gearing hydrostatic involving adjustment of a pump or motor with adjustable output or capacity
    • F16H61/421—Motor capacity control by electro-hydraulic control means, e.g. using solenoid valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/40—Special vehicles
    • B60Y2200/41—Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/415—Wheel loaders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/50—Inputs being a function of the status of the machine, e.g. position of doors or safety belts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H59/00—Control inputs to control units of change-speed-, or reversing-gearings for conveying rotary motion
    • F16H59/60—Inputs being a function of ambient conditions
    • F16H59/66—Road conditions, e.g. slope, slippery

Definitions

  • the present invention relates to a cargo handling vehicle that performs a cargo handling operation for excavating earth and sand, minerals, and the like and loading the excavated soil or the like into a dump truck or the like.
  • a cargo handling vehicle having a hydraulic circuit for traveling and a hydraulic circuit for a cargo handling machine that performs excavation and the like requires a traction force (traveling driving force) and a digging of the cargo handling machine.
  • the balance with the raising force is important. If the traction force is too large for the digging force of the cargo handling machine, the wheels will slip when the bucket is pushed into the object to be excavated and the lift arm is operated to lift the bucket upward. On the contrary, the traction force becomes small, and it becomes difficult for a load such as earth and sand to enter the bucket. Further, in this case, when the bucket is pushed into the object to be excavated, the reaction force acting on the lift arm increases, and the reaction force acts as a resistance, so that the bucket or the lift arm may not be lifted upward.
  • Patent Literature 1 discloses, as a traveling hydraulic circuit, a variable displacement traveling hydraulic pump driven by an engine and a variable displacement traveling hydraulic motor driven by pressure oil from the hydraulic pump.
  • a wheel loader using an HST circuit in which a traveling hydraulic pump and a traveling hydraulic motor are connected in a closed circuit by a pair of main pipelines is disclosed.
  • the maximum traction force of the HST motor is set to the upper limit value so that the maximum traction force reaches the upper limit. This makes it possible to take in sufficient load into the bucket.
  • the maximum tilting of the HST motor is limited to about 50 to 70% of the upper limit value, thereby preventing the traction force from becoming too large.
  • the balance between the lifting operation force of the lift arm (digging force of the loading / unloading work machine) and the traction force is favorably maintained, and the lifting operation of the loaded bucket is facilitated.
  • an object of the present invention is to provide a cargo handling work vehicle capable of improving work efficiency even when working on a slippery road surface.
  • the present invention relates to a plurality of wheels, an engine, a variable displacement traveling hydraulic pump driven by the engine, and a closed circuit connected to the traveling hydraulic pump.
  • a cargo work vehicle comprising: a variable displacement traveling hydraulic motor that transmits a driving force of the engine to the wheels; and a cargo work machine that is provided at a front portion of the vehicle body and that can rotate vertically.
  • a traveling state detector for detecting a traveling state of the cargo handling vehicle, an operation detector for detecting an operation of the cargo handling machine, a limiting mode for limiting a maximum traction force of the cargo handling vehicle, and a maximum mode of the cargo handling vehicle.
  • a mode switching device that switches between a normal mode that does not limit the traction force, and a controller that controls the traveling hydraulic pump and the traveling hydraulic motor, wherein the controller is Based on a mode switching signal from the mode switching device, it is determined whether or not the restriction mode is selected, and when it is determined that the restriction mode is selected, it is detected by the traveling state detector.
  • the operation state of the cargo handling vehicle is specified based on the traveling state and the operation of the cargo handling machine detected by the motion detector, and the vehicle body is moved in a state where the lifting operation of the cargo handling machine is not performed.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hydraulic circuit and an electric circuit related to traveling drive of the wheel loader.
  • 5 is a graph showing a relationship between an accelerator pedal depression amount and a target engine rotation speed.
  • A is a graph showing the relationship between the engine speed and the displacement of the HST pump,
  • B is a graph showing the relationship between the engine speed and the input torque of the HST pump, and
  • c is the engine speed and the HST pump.
  • 6 is a graph showing a relationship between the discharge flow rate and the flow rate. It is a figure which shows the hydraulic circuit which concerns on the drive of a cargo handling machine.
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating functions of a controller.
  • 6 is a flowchart illustrating a flow of a process executed by the controller. It is a graph which shows the relationship between the discharge pressure of the hydraulic pump for cargo handling and the maximum displacement of an HST motor.
  • a wheel loader will be described as one mode of the cargo work vehicle according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a side view showing the appearance of the wheel loader 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an excavation operation of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body including a front frame 1A and a rear frame 1B, and a loading / unloading machine 2 provided at a front portion of the vehicle body.
  • the wheel loader 1 is an articulated work vehicle that is steered by turning a vehicle body near the center.
  • the front frame 1A and the rear frame 1B are rotatably connected in the left and right direction by a center joint 10, and the front frame 1A is bent in the left and right direction with respect to the rear frame 1B.
  • FIG. 1 shows only the left front wheel 11A and the rear wheel 11B of the pair of left and right front wheels 11A and the rear wheels 11B.
  • the “front wheel 11A and the rear wheel 11B” may be simply referred to as “wheels 11A and 11B”.
  • the rear frame 1B has a balance between an operator's cab 12 on which an operator rides, a machine room 13 in which various devices such as an engine, a controller, and a hydraulic pump are housed, and a cargo handling machine 2 so that the vehicle body does not tilt. And a counter weight 14 for maintaining the weight.
  • the operator cab 12 is disposed at the front
  • the counterweight 14 is disposed at the rear
  • the machine room 13 is disposed between the operator cab 12 and the counterweight 14.
  • the loading / unloading machine 2 includes a lift arm 21 attached to the front frame 1A, a pair of lift arm cylinders 22 that expand and contract to rotate the lift arm 21 vertically with respect to the front frame 1A, A bucket 23 attached to the tip end, a bucket cylinder 24 that expands and contracts to rotate the bucket 23 in the vertical direction with respect to the lift arm 21, and a bucket 23 and the bucket cylinder that are rotatably connected to the lift arm 21. 24, and a plurality of pipes (not shown) for guiding pressure oil to a pair of lift arm cylinders 22 and bucket cylinders 24.
  • FIG. 1 only the lift arm cylinder 22 arranged on the left side of the pair of lift arm cylinders 22 is shown by a broken line.
  • the lift arm 21 rotates upward when the rod 220 of each lift arm cylinder 22 extends, and rotates downward when each rod 220 contracts.
  • the bucket 23 tilts (rotates upward with respect to the lift arm 21) when the rod 240 of the bucket cylinder 24 extends, and dumps (rotates downward with respect to the lift arm 21) when the rod 240 contracts. I do.
  • the wheel loader 1 is a cargo handling vehicle for carrying out a cargo handling operation for excavating earth and sand, minerals, and the like and loading them on a dump truck or the like in, for example, an open pit mine.
  • the bucket 23 can be replaced with various attachments such as blades, and various operations such as a pushing operation and a snow removing operation can be performed in addition to the cargo handling operation.
  • the wheel loader 1 moves forward with full accelerator toward the ground 100 to be excavated, and causes the bucket 23 to rush into the ground 100 (the state shown in FIG. 2A).
  • the wheel loader 1 lifts the load such as earth and sand or minerals by raising the lift arm 21 while tilting the bucket 23 or by raising the lift arm 21 after tilting the bucket 23. Scoop up (state shown in FIG. 2 (b)).
  • the loaded bucket 23 is further lifted upward (a state shown in FIG. 2C).
  • digging operation This series of operations shown in FIGS. 2A to 2C is referred to as “digging operation”, and among these operations, the operation of the wheel loader 1 shown in FIG.
  • a period during which the lifting operation of the lift arm 21 is performed by an operator is referred to as “digging”. Therefore, when the lifting operation of the lift arm 21 is performed after the bucket 23 is tilted when picking up the load, the time from the start of the lifting operation of the lift arm 21 is defined as “digging”.
  • FIG. 3 is a diagram showing a hydraulic circuit and an electric circuit of the wheel loader 1.
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the accelerator pedal depression amount and the target engine speed.
  • FIG. 5A is a graph showing the relationship between the engine rotation speed and the displacement of the HST pump 41
  • FIG. 5B is a graph showing the relationship between the engine rotation speed and the input torque of the HST pump 41
  • FIG. 4 is a graph showing the relationship between the engine rotation speed and the discharge flow rate of the HST pump 41.
  • the wheel loader 1 includes an HST-type traveling drive device having a closed-circuit hydraulic circuit. As shown in FIG. 3, the HST-type traveling drive device stores the engine 3 and hydraulic oil.
  • a hydraulic oil tank 40, an HST pump 41 as a traveling hydraulic pump driven by the engine 3, an HST charge pump 41A for replenishing pressure oil for controlling the HST pump 41, and a pair of pipelines 400L, 400R are provided.
  • the HST pump 41 is connected to the HST pump 41 in a closed circuit through the HST motor 42, and controls a forward / reverse switching valve 43 for switching the forward / backward movement of the vehicle body, and various devices such as the HST pump 41 and the HST motor 42.
  • a controller 5 that performs the operation.
  • the HST pump 41 is a swash plate type or oblique axis type variable displacement hydraulic pump whose displacement is controlled according to the tilt angle.
  • the tilt angle is adjusted by a tilt cylinder 44 driven by the action of pressure oil discharged from the HST charge pump 41A.
  • the HST motor 42 is a swash plate type or oblique axis type variable displacement hydraulic motor whose displacement is controlled according to the tilt angle, and transmits the driving force of the engine 3 to the wheels 11A and 11B.
  • the tilt angle is adjusted by the regulator 420 according to the command signal output from the controller 5.
  • the HST type traveling drive device first, when an operator depresses an accelerator pedal 61 provided in the cab 12, the engine 3 rotates, and the HST pump 41 is driven by the driving force of the engine 3.
  • the HST charge pump 41A is also driven by the driving force of the engine 3, and the pressure oil discharged from the HST charge pump 41A is guided to the tilt cylinder 44 via the forward / reverse switching valve 43.
  • the forward / reverse switching valve 43 is provided between the charge pump 41A and the tilt cylinder 44.
  • the forward / reverse switching valve 43 is connected to a discharge line 800 connected to the discharge side of the HST charge pump 41A by a pair of main lines 800A and 800B. Further, the forward / reverse switching valve 43 is connected to left and right oil chambers 44L, 44R of the tilt cylinder 44 by a pair of pilot lines 800L, 800R.
  • the forward / reverse switching valve 43 has a forward position 43A for moving the vehicle forward, a reverse position 43B for moving the vehicle backward, and a neutral position 43N for stopping the vehicle, and a forward / backward switching lever provided in the cab 12. 62 is operated.
  • the forward / reverse switching valve 43 switches to the forward position 43A
  • the upstream pressure of the throttle 401 acts on the oil chamber 44L on the left side of the tilt cylinder 44, and the downstream side of the throttle 401 on the right oil chamber 44R. Pressure acts.
  • the rod of the tilting cylinder 44 operates rightward in FIG. 3 due to the pressure difference generated between the left and right oil chambers 44L and 44R.
  • the tilt angle of the HST pump 41 increases, and the hydraulic oil from the HST pump 41 is guided to the HST motor 42 through the pipeline 400L, and the HST motor 42 rotates forward to move the vehicle forward.
  • the forward / reverse switching valve 43 when the forward / reverse switching valve 43 is switched to the reverse position 43B, the downstream pressure of the throttle 401 acts on the oil chamber 44L on the left side of the tilt cylinder 44, and the upstream side of the throttle 401 on the oil chamber 44R on the right side. Pressure acts. Then, the rod of the tilting cylinder 44 operates leftward in FIG. 3 due to the pressure difference generated between the left and right oil chambers 44L and 44R. As a result, the tilt angle of the HST pump 41 increases, and the hydraulic oil from the HST pump 41 is guided to the HST motor 42 through the pipeline 400R, and the HST motor 42 reverses and the vehicle moves backward.
  • the output torque from the HST motor 42 is transmitted to the front wheel 11A and the rear wheel 11B via the axle 15, and the wheel loader 1 To run. Therefore, the output torque of the HST motor 42 becomes a driving force for driving the wheel loader 1, that is, a traction force of the vehicle body.
  • the rotation speed of the engine 3 is adjusted by the amount of depression of the accelerator pedal 61, and the discharge amount of the HST charge pump 41A connected to the engine 3 is proportional to the rotation speed of the engine 3. Therefore, the differential pressure across the throttle 401 is proportional to the rotation speed of the engine 3, and the tilt angle of the HST pump 41 is also proportional to the rotation speed of the engine 3.
  • the depression amount of the accelerator pedal 61 is detected by a depression amount sensor 610 attached to the accelerator pedal 61.
  • the number of revolutions of the engine 3 is controlled in accordance with the target engine speed in accordance with the stepping amount detected by the stepping amount sensor 610.
  • the depression amount of the accelerator pedal 61 is proportional to the target engine rotation speed, and the target engine rotation speed increases as the depression amount of the accelerator pedal 61 increases. Then, when the depression amount of the accelerator pedal 61 becomes S2, the target engine rotation speed becomes the maximum rotation speed Nmax1.
  • the target engine rotation speed is a predetermined minimum rotation speed Nmin regardless of the depression amount of the accelerator pedal 61. It is set as a fixed dead zone.
  • the target engine rotation speed is maintained at the maximum target engine rotation speed Nmax regardless of the depression amount of the accelerator pedal 61. Is set to These ranges can be arbitrarily set and changed.
  • the rotation speed N of the engine 3 is proportional to the displacement q of the HST pump 41, and the rotation speed of the engine 3 is N1.
  • the displacement increases from 0 to a predetermined value qc.
  • the displacement of the HST pump 41 is constant at a predetermined value qc regardless of the engine speed.
  • input torque displacement volume ⁇ discharge pressure
  • the rotation speed N of the engine 3 is proportional to the input torque T of the HST pump 41, and the rotation speed of the engine 3 is N1.
  • the input torque increases from 0 to a predetermined value Tc as the speed increases from 0 to N2.
  • the input torque of the HST pump 41 is constant at a predetermined value Tc regardless of the engine speed.
  • the discharge flow rate Q of the HST pump 41 and the rotation speed N of the engine 3 have a quadratic proportional relationship. As the speed increases from N1 to N2, the discharge flow rate of the HST pump 41 increases from 0 to Q1. When the engine rotation speed is equal to or higher than N2, the rotation speed N of the engine 3 and the discharge flow rate Q of the HST pump 41 have a linear proportional relationship.
  • the rotation speed N of the engine 3 increases, the discharge flow rate Q of the HST pump 41 increases, and the flow rate of the pressure oil flowing from the HST pump 41 into the HST motor 42 increases, so that the rotation speed of the HST motor 42 increases and the vehicle speed increases. Is faster.
  • the vehicle speed is detected by the motor rotation speed sensor 72 as the rotation speed of the HST motor 42 (see FIG. 3).
  • the wheel loader 1 can smoothly start and stop with less impact. Become.
  • the pressure oil discharged from the HST charge pump 41A is also guided to the pipelines 400L and 400R through the throttle 401 and the check valves 402A and 402B.
  • the downstream pressure of the throttle 401 is limited by a charge relief valve 403 provided on a pipe connecting the forward / reverse switching valve 43 and the hydraulic oil tank 40, and the maximum pressure of the pipes 400 ⁇ / b> L and 400 ⁇ / b> R is limited by a relief valve 404. Is done.
  • the HST traveling drive device is provided with a high-pressure selection valve 405 that selects the higher one of the pipeline pressures of the pipelines 400L and 400R that guide the hydraulic oil from the HST pump 41 to the HST motor 42.
  • the pressure selected by the high-pressure selection valve 405 is input to the controller 5.
  • the wheel loader 1 also includes a mode switching device 60 that switches between a limiting mode that limits the maximum traction force (running driving force) of the wheel loader 1 and a normal mode that does not limit the maximum traction force of the wheel loader 1. And a switching signal from the mode switching device 60 is input to the controller 5.
  • FIG. 6 is a diagram showing a hydraulic circuit related to driving of the cargo work machine 2.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the discharge pressure of the cargo handling hydraulic pump 45 and the opening area of the spool.
  • the wheel loader 1 is driven by the engine 3 to supply hydraulic oil to the loading / unloading work machine 2, and each of the lift arm cylinder 22 and the bucket cylinder 24 is used for loading and unloading.
  • a control valve 46 provided between the loading hydraulic pump 45 to control the flow of pressure oil supplied from the cargo handling hydraulic pump 45 to the lift arm cylinder 22 and the bucket cylinder 24, respectively, and to operate the lift arm 21.
  • a lift arm operating lever 210 and a bucket operating lever 230 for operating the bucket 23 are provided.
  • a stationary hydraulic pump is used as the cargo handling hydraulic pump 45, and is connected to the control valve 46 by a first pipeline 801 as shown in FIG.
  • the discharge pressure from the loading hydraulic pump 45 is detected by a discharge pressure sensor 75 provided on the first pipeline 801, and a signal related to the detected discharge pressure is input to the controller 5.
  • the discharge pressure sensor 75 is an example of a discharge pressure detector that detects the discharge pressure of the cargo handling hydraulic pump 45.
  • the lift arm operating lever 210 and the bucket operating lever 230 are both modes of an operating device for operating the cargo handling machine 2, and are provided in the cab 12 (see FIG. 1). For example, when the operator operates the lift arm operation lever 210, a pilot pressure proportional to the operation amount is generated as an operation signal.
  • the generated pilot pressure is guided to a pair of pilot lines 64L and 64R connected to a pair of pressure receiving chambers of the control valve 46, and acts on the control valve 46.
  • the spool in the control valve 46 strokes according to the pilot pressure, and the direction and the flow rate of the hydraulic oil are determined.
  • the control valve 46 is connected to a bottom chamber of the lift arm cylinder 22 by a second pipe 802, and connected to a rod chamber of the lift arm cylinder 22 by a third pipe 803.
  • Hydraulic oil discharged from the loading hydraulic pump 45 is guided to the first pipeline 801 and is guided to the second pipeline 802 or the third pipeline 803 via the control valve 46.
  • the hydraulic oil is led to the second conduit 802
  • it flows into the bottom chamber of the lift arm cylinder 22, whereby the rod 220 of the lift arm cylinder 22 is extended and the lift arm 21 is raised.
  • the hydraulic oil is guided to the third conduit 803, it flows into the rod chamber of the lift arm cylinder 22, the rod 220 of the lift arm cylinder 22 contracts, and the lift arm 21 descends.
  • the lifting operation amount of the lift arm operation lever 210 is detected by the operation amount sensor 76 attached to the lift arm operation lever 210.
  • the operation amount sensor 76 is an embodiment of an operation amount detector that detects an operation amount of a lift arm operation lever 210 as an operation device.
  • the lift arm operation lever 210 and the bucket operation lever 230 are hydraulic levers, respectively, but an electric lever may be used. In this case, a current value corresponding to the operation amount is generated as an operation signal. Is done.
  • the lifting operation amount of the lift arm operation lever 210 and the opening area of the spool of the control valve 46 are in a proportional relationship. As the lifting operation amount of the lift arm operation lever 210 increases, the opening area of the spool also increases. Become. Therefore, when the lift arm operation lever 210 is largely operated in the direction in which the lift arm 21 is raised, the amount of hydraulic oil flowing into the bottom chamber of the lift arm cylinder 22 increases, and the rod 220 elongates quickly. That is, as the operation amount of the lift arm operation lever 210 increases, the operation speed of the lift arm 21 increases.
  • the range of 0 to 10% of the lifting operation amount of the lift arm operation lever 210 is set as a dead zone where the spool does not open even when the lift arm operation lever 210 is operated and the opening area is 0%.
  • the opening area of the spool is constant at 100%, and the full lever operation state is maintained. Note that these setting ranges can be arbitrarily changed.
  • the discharge pressure of the hydraulic pump 45 for loading and unloading and the operation amount of the lift arm operation lever 210 are indexes indicating the operation of the lift arm 21, respectively, and both the discharge pressure sensor 75 and the operation amount sensor 76 are the lift arm operation lever.
  • 10 is an embodiment of an operation detector for detecting an operation of the lift arm 21 by the lift 210;
  • the discharge pressure sensor 75 In order to accurately detect the operation of the lift arm 21, it is desirable to use both the values detected by the discharge pressure sensor 75 and the operation amount sensor 76, respectively. At least one of the operation amount sensors 76 may be used.
  • the pilot opening generated according to the operation amount of the bucket operation lever 230 acts on the control valve 46, so that the opening area of the spool of the control valve 46 is controlled. Then, the amount of hydraulic oil flowing into and out of the bucket cylinder 24 is adjusted.
  • sensors and the like for detecting the operation of the bucket 23 are also provided on each pipeline of the hydraulic circuit.
  • FIG. 8 is a functional block diagram showing functions of the controller 5.
  • the controller 5 includes a CPU, a RAM, a ROM, a HDD, an input I / F, and an output I / F connected to each other via a bus.
  • Various operation devices such as the mode switching device 60 and the forward / reverse switching lever 62, and various sensors such as the discharge pressure sensor 75 are connected to the input I / F, and the regulator 420 and the like of the HST motor 42 are connected to the output I / F. It is connected to the.
  • the CPU reads an arithmetic program (software) stored in a recording medium such as a ROM, an HDD, or an optical disk, expands the arithmetic program on a RAM, and executes the expanded arithmetic program to execute arithmetic processing.
  • arithmetic program software stored in a recording medium such as a ROM, an HDD, or an optical disk
  • expands the arithmetic program on a RAM and executes the expanded arithmetic program to execute arithmetic processing.
  • the program and the hardware cooperate to realize the function of the controller 5.
  • the configuration of the controller 5 is described by a combination of software and hardware.
  • the present invention is not limited to this, and an integrated circuit that realizes the function of an arithmetic program executed on the wheel loader 1 side may be used. You may comprise using it.
  • the controller 5 includes a data acquisition unit 51, a mode determination unit 52, an operation state identification unit 53, a motor capacity calculation unit 54, a storage unit 55, and a traction force control unit 56. Including.
  • the data acquisition unit 51 acquires data relating to the mode switching signal output from the mode switching device 60, the operation direction of the forward / reverse switching lever 62, and the discharge pressure Pa of the loading hydraulic pump 45 detected by the discharge pressure sensor 75, respectively. I do.
  • the mode determination unit 52 determines whether the restricted mode is selected based on the mode switching signal acquired by the data acquisition unit 51.
  • the operation state identification unit 53 determines the operating direction of the forward / reverse switching lever 62 acquired by the data acquisition unit 51 and the operation direction of the hydraulic pump 45 for cargo handling.
  • the operation state of the wheel loader 1 is specified based on the discharge pressure. Specifically, the traveling state of the wheel loader 1 is specified based on the operation direction of the forward / reverse switching lever 62, and the operation state of the cargo handling machine 2 is specified based on the discharge pressure of the hydraulic pump 45 for cargo handling.
  • the operation state of the wheel loader 1 as a whole is specified.
  • the traveling state of the wheel loader 1 is detected based on the operation direction of the forward / reverse switching lever 62.
  • a forward / backward switching signal corresponding to the operation direction output from the forward / backward switching lever 62 is output.
  • the operation direction of the forward / reverse switching lever 62 can be detected by detecting whether the traveling direction of the vehicle body is forward or backward based on the rotation direction of the propeller shaft.
  • the sensor or the like for detecting the operation direction of the forward / reverse switching lever 62 is one mode of a traveling state detector for detecting the traveling state of the wheel loader 1, and is not limited to this, and may be another type mounted on the vehicle body.
  • the traveling state of the wheel loader 1 may be specified using data detected by the traveling state detector (for example, the depression amount of the accelerator pedal 61 detected by the depression amount sensor 610).
  • the motor capacity calculating unit 54 determines that the maximum traction force of the wheel loader 1 is less than the maximum traction force when the operating state specifying unit 53 specifies that the vehicle body is traveling in a state where the lifting operation of the cargo handling machine 2 is not performed.
  • a maximum displacement q1 of the HST motor 42 (hereinafter, referred to as a "first maximum displacement q1") which is one set value is calculated.
  • the motor capacity calculation unit 54 sets the HST at which the maximum traction force of the wheel loader 1 becomes the second set value.
  • the maximum displacement q2 of the motor 42 (hereinafter, referred to as "second maximum displacement q2”) is calculated.
  • the “state in which the lifting operation of the loading / unloading work machine 2 is not performed” indicates a state in which the lifting operation of the lift arm 21 is not performed in the present embodiment, and includes the presence or absence of the operation of the bucket 23. No. For example, in an actual dosing operation, the operator operates the bucket operation lever 230 to slightly change the angle of the bucket 23, but the operation of the bucket 23 is determined by the operation state specifying unit 53 as “the lifting operation of the loading / unloading work machine 2. Is not performed ”.
  • the “first set value” is a value set based on the coefficient of static friction ⁇ between the road surface and the wheels 11A and 11B and the weight of the vehicle (hereinafter referred to as “vehicle weight”).
  • vehicle weight is a value set based on the coefficient of static friction ⁇ between the road surface and the wheels 11A and 11B, the vehicle weight, and the excavating force of the cargo work machine 2 (lift arm 21). Which is larger than the first set value (second set value> first set value).
  • the maximum traction force of the wheel loader 1 is set to 40 to 50% of the vehicle weight as the first set value.
  • the maximum traction force of the wheel loader 1 is set to a second set value of 50 to 70% of the vehicle weight. Is set. That is, the maximum traction force of the wheel loader 1 during the excavation operation is set to be larger than the maximum traction force of the wheel loader 1 during the entry of the bucket 23 into the ground 100 or during the dozing operation. This is because the excavating operation of the lift arm 21 during excavation causes the excavation force of the lift arm 21 to act on the wheels 11A and 11B in addition to its own weight (vehicle weight). This is because the wheels 11A and 11B are unlikely to slip even when the bucket 23 is moved up more than at the time of entry or dozing work, and work can be performed without lowering excavation efficiency.
  • the storage unit 55 stores a first threshold value P1 and a second threshold value P2 relating to an operation amount (discharge pressure of the cargo handling hydraulic pump 45) required for the lifting operation of the lift arm 21.
  • the first threshold value P1 is a discharge pressure of the cargo handling hydraulic pump 45 when the wheel loader 1 starts excavation by the cargo handling machine 2.
  • the second threshold value P2 is a discharge pressure of the cargo handling hydraulic pump 45 when the lift arm 21 takes a horizontal posture during excavation.
  • the storage unit 55 stores the first set value and the second set value described above.
  • the traction force control unit 56 calculates the motor capacity calculation unit 54 when the operation state specifying unit 53 specifies that the vehicle body is traveling while the lifting operation of the cargo handling machine 2 is not performed.
  • a command signal based on the first maximum displacement q1 is output to the regulator 420 of the HST motor 42 to limit the maximum displacement qmax of the HST motor 42 to the first maximum displacement q1.
  • the traction force control unit 56 determines the second maximum displacement calculated by the motor capacity calculating unit 54.
  • a command signal based on q2 is output to the regulator 420 of the HST motor 42, and the maximum displacement qmax of the HST motor 42 is increased to the second maximum displacement q2 as the discharge pressure Pa of the loading hydraulic pump 45 increases.
  • the operation state specifying unit 53 specifies that the ground 100 is being excavated by the cargo handling machine 2 and the discharge pressure Pa of the hydraulic pump 45 for cargo handling is equal to or more than the second threshold value P2, the towing is performed.
  • the force control unit 56 maintains the maximum displacement qmax of the HST motor 42 at the second maximum displacement q2 (constant value) irrespective of an increase in the discharge pressure Pa of the loading hydraulic pump 45.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the flow of processing executed by the controller 5.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between the discharge pressure Pa of the cargo handling hydraulic pump 45 and the maximum displacement qmax of the HST motor 42.
  • the data acquisition unit 51 acquires the mode switching signal output from the mode switching device 60 (Step S501).
  • the mode determination unit 52 determines whether or not the restricted mode is selected based on the mode switching signal acquired in Step S501 (Step S502).
  • step S502 When it is determined in step S502 that the restriction mode has been selected (step S502 / YES), the data acquisition unit 51 operates the forward / reverse switching lever 62 and the loading hydraulic pump output from the discharge pressure sensor 75. Forty-five ejection pressures Pa are obtained (step S503).
  • the operation state identification unit 53 determines whether the vehicle body is in the traveling state based on the operation direction of the forward / reverse switching lever 62 acquired in step S503, and determines whether the discharge pressure Pa acquired in step S503. It is determined whether or not the discharge pressure Pa is smaller than the first threshold value P1 based on (step S504).
  • step S504 when it is determined that the vehicle body is in the traveling state and the discharge pressure Pa is smaller than the first threshold value P1 (Pa ⁇ P1) (step S504 / YES), that is, the lifting operation of the cargo work machine 2 is performed.
  • the motor capacity calculation unit 54 calculates a first maximum displacement q1 at which the maximum traction force of the wheel loader 1 becomes the first set value (step S1). S505).
  • the traction force control unit 56 outputs a command signal based on the first maximum displacement q1 calculated in step S505 to the regulator 420 of the HST motor 42, and sets the maximum displacement qmax of the HST motor 42 to the first maximum displacement. It is limited to q1 (step S506). Thereby, the maximum traction force of the wheel loader 1 is limited to the first set value.
  • step S504 when it is not determined that the vehicle body is traveling and the discharge pressure Pa is smaller than the first threshold value P1 (step S504 / NO), the operation state specifying unit 53 performs the discharge obtained in step S503. It is determined whether the pressure Pa is equal to or more than the first threshold value P1 and smaller than the second threshold value P2 (step S507).
  • step S507 when it is determined that the discharge pressure Pa is equal to or higher than the first threshold value P1 and smaller than the second threshold value P2 (P1 ⁇ Pa ⁇ P2) (step S507 / YES), that is, the ground handling by the cargo work machine 2 If the start of excavation at 100 is specified, the motor capacity calculation unit 54 calculates a second maximum displacement q2 at which the maximum traction force of the wheel loader 1 becomes the second set value (step S508).
  • the traction force control unit 56 outputs a command signal based on the second maximum displacement q2 calculated in step S508 to the regulator 420 of the HST motor 42, and the maximum displacement qmax of the HST motor 42 as the discharge pressure Pa increases. Is raised to the second maximum displacement q2 (step S509). Thereby, the maximum traction force of the wheel loader 1 increases from the first set value toward the second set value.
  • step S507 when it is not determined that the discharge pressure Pa is equal to or more than the first threshold value P1 and smaller than the second threshold value P2 (step S507 / NO), the operation state specifying unit 53 sets the discharge pressure acquired in step S503. It is determined whether Pa is greater than or equal to a second threshold value P2 (step S510).
  • step S510 If it is determined in step S510 that the discharge pressure Pa is equal to or greater than the second threshold value P2 (Pa ⁇ P2) (step S510 / YES), the motor capacity calculation unit 54 determines the maximum value of the wheel loader 1 as in step S508. A second maximum displacement q2 at which the traction force becomes the second set value is calculated (step S511).
  • the traction force control unit 56 outputs a command signal based on the second maximum displacement q2 calculated in step S508 to the regulator 420 of the HST motor 42, and the maximum displacement of the HST motor 42 regardless of the increase of the discharge pressure Pa.
  • the volume qmax is raised to the second maximum displacement q2 (step S512). As a result, the maximum traction force of the wheel loader 1 is maintained at a constant value at the second set value.
  • step S506 When the respective processes of step S506, step S509, and step S512 are executed, the controller 5 returns to step S503. Further, when it is determined in step S502 that the restriction mode is not selected, that is, when it is determined that the normal mode is selected (step S502 / NO), it is determined in step S510 that the discharge pressure Pa is equal to or more than the second threshold value P2. If not, that is, if both the vehicle body and the cargo handling machine 2 are in a stopped state (step S510 / NO), the processing in the controller 5 ends.
  • the wheel loader 1 in which the discharge pressure Pa of the cargo handling hydraulic pump 45 becomes 0 or more and less than P1 (0 ⁇ Pa ⁇ P1).
  • the maximum displacement qmax of the HST motor 42 is limited to the first maximum displacement q1, that is, the maximum traction force is limited to the first set value. Even on an easy road surface, the wheels 11A and 11B are unlikely to slip, thereby improving work efficiency.
  • the maximum displacement qmax of the HST motor 42 is changed to the first maximum displacement q1.
  • the second maximum displacement q2 that is, the maximum traction force from the first set value to the second set value, so that the traction force is maintained while suppressing slippage of the wheels 11A and 11B even on a slippery road surface. Excavation is facilitated.
  • the wheel loader 1 can control the maximum traction force based on the coefficient of static friction ⁇ between the road surface and the wheels 11A and 11B and the operation content even when the wheel loader 1 is working on a slippery road surface.
  • the rush, excavation, or dozing operation can be performed without concern for the slip of the 11B, and the ride comfort of the operator is improved, and the fatigue of the operator is reduced.
  • the maximum displacement of the HST motor 42 is set to the maximum displacement in the normal mode. If the rated value (100%) is set, the wheels 11A and 11B slip, so that it is desirable to set the value to not more than the second maximum displacement q2.
  • the hydraulic pump 45 for loading and unloading uses a fixed displacement hydraulic pump.
  • the invention is not limited thereto, and a variable displacement hydraulic pump may be used.
  • the maximum displacement of the wheel loader 1 is controlled by adjusting the maximum displacement qmax of the HST motor 42.
  • the present invention is not limited to this.
  • the displacement of the HST pump 41 may be adjusted. May control the maximum traction force of the wheel loader 1.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Control Of Fluid Gearings (AREA)

Abstract

滑りやすい路面での作業であっても作業効率を向上させることが可能な荷役作業車両を提供する。　ＨＳＴ式走行駆動のホイールローダ１において、踏込量検出器６１０と、吐出圧検出器７５と、モード切替装置６０と、コントローラ５と、を備え、コントローラ５は、モード切替装置６０において制限モードが選択されているか否かを判定し、制限モードが選択されていると判定された場合に、ホイールローダ１の動作状態を特定し、地山１００へのバケット２３の突入が特定された場合に静摩擦係数μ及び車重に基づいて設定された第１設定値に最大けん引力を制限し、地山１００の掘削開始が特定された場合に最大けん引力を第１設定値から上昇させる。

Description

荷役作業車両
　本発明は、土砂や鉱物等を掘削してダンプトラック等へ積み込む荷役作業を行う荷役作業車両に関する。
　ホイールローダに代表されるように、走行用の油圧回路と、掘削等を行う荷役作業機用の油圧回路と、を備えた荷役作業車両では、けん引力（走行駆動力）と荷役作業機の掘り起し力とのバランスが重要になる。荷役作業機の掘り起し力に対してけん引力が大き過ぎる場合、バケットを掘削対象物に突っ込んだ後、リフトアームを動作させてバケットを上方向に持ち上げる際に、車輪がスリップしてしまい、かえってけん引力が小さくなって土砂等の荷がバケットに入りづらくなってしまう。また、この場合、掘削対象物にバケットを突っ込んだ際に、リフトアームに作用する反力が大きくなり、当該反力が抵抗となってバケットやリフトアームが上方向に持ち上がらないことがある。
　例えば特許文献１には、走行用の油圧回路として、エンジンによって駆動される可変容量形の走行用油圧ポンプと、油圧ポンプからの圧油により駆動する可変容量形の走行用油圧モータと、を有し、走行用油圧ポンプと走行用油圧モータとを一対の主管路によって閉回路接続したＨＳＴ回路を用いたホイールローダが開示されている。このホイールローダでは、掘削対象物である地山に向けて突進してバケット内に荷を取り込む際には、ＨＳＴモータの最大傾転を上限値に設定することにより、最大けん引力をその上限まで発揮させてバケット内に十分な荷を取り込むことを可能としている。また、リフトアームを上げ操作してバケットを上方向に持ち上げる際には、ＨＳＴモータの最大傾転を上限値の５０～７０％程度に制限することにより、けん引力が大きくなり過ぎることを抑制してリフトアームの上げ操作力（荷役作業機の掘り起し力）とけん引力とのバランスを良好に維持し、荷が入ったバケットの持ち上げ動作を容易にしている。
特許第５１２９４９３号公報
　作業現場において、車輪が滑りやすい路面、すなわち車輪と路面との間の静摩擦係数が小さい場所では、ホイールローダは、設定された最大けん引力よりも低いけん引力で車輪がスリップしてしまう。したがって、特許文献１に記載のホイールローダが滑りやすい路面を走行しながら地山に突入する場合、車輪がスリップを起こしやすくなる。車輪がスリップすると、けん引力が一気に低下すると共に、路面が掘られて凹んだ状態になり、ホイールローダの作業効率が低下してしまう。
　そこで、本発明の目的は、滑りやすい路面での作業であっても作業効率を向上させることが可能な荷役作業車両を提供することにある。
　上記の目的を達成するために、本発明は、複数の車輪と、エンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプと閉回路状に接続されて前記エンジンの駆動力を前記車輪に伝達する可変容量型の走行用油圧モータと、車体の前部に設けられて上下方向に回動可能な荷役作業機と、を備えた荷役作業車両において、前記荷役作業車両の走行状態を検出する走行状態検出器と、前記荷役作業機の動作を検出する動作検出器と、前記荷役作業車両の最大けん引力を制限する制限モードと、前記荷役作業車両の最大けん引力を制限しない通常モードと、を切り替えるモード切替装置と、前記走行用油圧ポンプ及び前記走行用油圧モータを制御するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記モード切替装置からのモード切替信号に基づいて、前記制限モードが選択されているか否かを判定し、前記制限モードが選択されていると判定された場合に、前記走行状態検出器で検出された走行状態及び前記動作検出器で検出された前記荷役作業機の動作に基づいて、前記荷役作業車両の動作状態を特定し、前記荷役作業機の上げ動作が行われていない状態で前記車体が走行していると特定された場合に、路面と前記車輪との間の静摩擦係数及び前記車体の重量に基づいて設定された第１設定値に前記荷役作業車両の最大けん引力を制限し、前記荷役作業機による掘削対象物の掘削の開始が特定された場合に、前記荷役作業車両の最大けん引力を前記第１設定値から上昇させることを特徴とする。
　本発明によれば、滑りやすい路面での作業であっても作業効率を向上させることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明の実施形態に係るホイールローダの外観を示す側面図である。 ホイールローダの掘削作業について説明する説明図である。 ホイールローダの走行駆動に係る油圧回路及び電気回路を示す図である。 アクセルペダル踏込量と目標エンジン回転速度との関係を示すグラフである。 （ａ）はエンジン回転速度とＨＳＴポンプの押しのけ容積との関係を示すグラフ、（ｂ）はエンジン回転速度とＨＳＴポンプの入力トルクとの関係を示すグラフ、（ｃ）はエンジン回転速度とＨＳＴポンプの吐出流量との関係を示すグラフである。 荷役作業機の駆動に係る油圧回路を示す図である。 荷役用油圧ポンプの吐出圧とスプールの開口面積との関係を示すグラフである。 コントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。 コントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。 荷役用油圧ポンプの吐出圧とＨＳＴモータの最大押しのけ容積との関係を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態に係る荷役作業車両の一態様として、ホイールローダについて説明する。
（ホイールローダ１の全体構成）
　まず、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の全体構成について、図１及び図２を参照して説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の外観を示す側面図である。図２は、ホイールローダ１の掘削作業について説明する説明図である。
　ホイールローダ１は、前フレーム１Ａ及び後フレーム１Ｂで構成される車体と、車体の前部に設けられた荷役作業機２と、を備えている。ホイールローダ１は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵するアーティキュレート式の作業車両である。前フレーム１Ａと後フレーム１Ｂとは、センタジョイント１０によって左右方向に回動自在に連結されており、前フレーム１Ａが後フレーム１Ｂに対して左右方向に屈曲する。
　前フレーム１Ａには左右一対の前輪１１Ａが、後フレーム１Ｂには左右一対の後輪１１Ｂが、それぞれ設けられている。なお、図１では、左右一対の前輪１１Ａ及び後輪１１Ｂのうち、左側の前輪１１Ａ及び後輪１１Ｂのみを示している。以下の説明において、「前輪１１Ａ及び後輪１１Ｂ」を単に「車輪１１Ａ，１１Ｂ」とする場合がある。
　また、後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、エンジンやコントローラ、油圧ポンプ等の各機器を内部に収容する機械室１３と、車体が傾倒しないように荷役作業機２とのバランスを保つためのカウンタウェイト１４と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、運転室１２は前部に、カウンタウェイト１４は後部に、機械室１３は運転室１２とカウンタウェイト１４との間に、それぞれ配置されている。
　荷役作業機２は、前フレーム１Ａに取り付けられたリフトアーム２１と、伸縮することによりリフトアーム２１を前フレーム１Ａに対して上下方向に回動させる一対のリフトアームシリンダ２２と、リフトアーム２１の先端部に取り付けられたバケット２３と、伸縮することによりバケット２３をリフトアーム２１に対して上下方向に回動させるバケットシリンダ２４と、リフトアーム２１に回動可能に連結されてバケット２３とバケットシリンダ２４とのリンク機構を構成するベルクランク２５と、一対のリフトアームシリンダ２２やバケットシリンダ２４へ圧油を導く複数の配管（不図示）と、を有している。なお、図１では、一対のリフトアームシリンダ２２のうち、左側に配置されたリフトアームシリンダ２２のみを破線で示している。
　リフトアーム２１は、各リフトアームシリンダ２２のロッド２２０が伸びることにより上方向に回動し、各ロッド２２０が縮むことにより下方向に回動する。バケット２３は、バケットシリンダ２４のロッド２４０が伸びることによりチルト（リフトアーム２１に対して上方向に回動）し、ロッド２４０が縮むことによりダンプ（リフトアーム２１に対して下方向に回動）する。
　このホイールローダ１は、例えば露天掘り鉱山等において、土砂や鉱物等を掘削してダンプトラック等へ積み込む荷役作業を行うための荷役作業車両である。なお、ホイールローダ１では、バケット２３をブレード等の各種アタッチメントに交換可能であり、荷役作業の他に押土作業や除雪作業等の各種作業を行うことができる。
　次に、ホイールローダ１の掘削作業について、図２（ａ）～（ｃ）を参照して説明する。
　まず、ホイールローダ１は、掘削対象物である地山１００に向かってフルアクセルの状態で前進し、バケット２３を地山１００に突入させる（図２（ａ）に示す状態）。次に、オペレータがバケット２３をチルトさせながらリフトアーム２１を上げ操作することにより、又はバケット２３をチルトさせた後にリフトアーム２１を上げ操作することにより、ホイールローダ１は土砂や鉱物等の荷を掬い上げる（図２（ｂ）に示す状態）。そして、オペレータによるリフトアーム２１の上げ操作により、荷が積まれた状態のバケット２３はさらに上方に持ち上がる（図２（ｃ）に示す状態）。
　図２（ａ）～（ｃ）に示すこの一連の作業を「掘削作業」とし、このうち図２（ａ）に示すホイールローダ１の動作を「突入」とし、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すホイールローダ１の動作において、オペレータの操作によってリフトアーム２１の上げ動作が行われている間を「掘削」とする。したがって、荷を掬い上げる際、バケット２３をチルトさせた後にリフトアーム２１の上げ操作を行う場合は、リフトアーム２１の上げ操作を開始した時点からを「掘削」とする。
（走行駆動システムについて）
　次に、ホイールローダ１の走行駆動システムについて、図３～５を参照して説明する。
　図３は、ホイールローダ１の油圧回路及び電気回路を示す図である。図４は、アクセルペダル踏込量と目標エンジン回転速度との関係を示すグラフである。図５（ａ）はエンジン回転速度とＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積との関係を示すグラフ、図５（ｂ）はエンジン回転速度とＨＳＴポンプ４１の入力トルクとの関係を示すグラフ、図５（ｃ）はエンジン回転速度とＨＳＴポンプ４１の吐出流量との関係を示すグラフである。
　本実施形態に係るホイールローダ１は、閉回路の油圧回路を有したＨＳＴ式走行駆動装置を備え、このＨＳＴ式走行駆動装置は、図３に示すように、エンジン３と、作動油を貯蔵する作動油タンク４０と、エンジン３により駆動される走行用油圧ポンプとしてのＨＳＴポンプ４１と、ＨＳＴポンプ４１を制御するための圧油を補給するＨＳＴチャージポンプ４１Ａと、一対の管路４００Ｌ，４００Ｒを介してＨＳＴポンプ４１と閉回路状に接続された走行用油圧モータとしてのＨＳＴモータ４２と、車体の前後進を切り換える前後進切換弁４３と、ＨＳＴポンプ４１やＨＳＴモータ４２等の各機器を制御するコントローラ５と、を有して構成されている。
　ＨＳＴポンプ４１は、傾転角に応じて押しのけ容積が制御される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプである。傾転角は、ＨＳＴチャージポンプ４１Ａから吐出された圧油が作用することで駆動される傾転シリンダ４４により調整される。
　ＨＳＴモータ４２は、傾転角に応じて押しのけ容積が制御される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧モータであり、エンジン３の駆動力を車輪１１Ａ，１１Ｂに伝達する。傾転角は、コントローラ５から出力された指令信号にしたがってレギュレータ４２０により調整される。
　ＨＳＴ式走行駆動装置では、まず、運転室１２内に設けられたアクセルペダル６１をオペレータが踏み込むとエンジン３が回転し、エンジン３の駆動力によりＨＳＴポンプ４１が駆動する。また、エンジン３の駆動力によりＨＳＴチャージポンプ４１Ａも駆動されて、ＨＳＴチャージポンプ４１Ａから吐出された圧油が前後進切換弁４３を介して傾転シリンダ４４に導かれる。
　前後進切換弁４３は、チャージポンプ４１Ａと傾転シリンダ４４との間に設けられている。前後進切換弁４３は、一対の主管路８００Ａ，８００ＢによりＨＳＴチャージポンプ４１Ａの吐出側に接続された吐出管路８００と接続されている。さらに、前後進切換弁４３は、一対のパイロット管路８００Ｌ，８００Ｒにより傾転シリンダ４４の左右の油室４４Ｌ，４４Ｒと接続されている。
　前後進切換弁４３は、車体を前進させる前進位置４３Ａと、車体を後進させる後進位置４３Ｂと、車体を停止させる中立位置４３Ｎと、を有し、運転室１２内に設けられた前後進切換レバー６２により操作される。
　図３に示すように、前後進切換弁４３が中立位置４３Ｎのとき、ＨＳＴチャージポンプ４１Ａから吐出された圧油は、一方の主管路８００Ｂ上に設けられた絞り４０１を介して傾転シリンダ４４の左右の油室４４Ｌ，４４Ｒにそれぞれ等しく作用する。これにより、傾転シリンダ４４のロッドは中立に位置するため、ＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積は０となり、ＨＳＴポンプ４１の吐出量は０となる。したがって、車体は停止状態となる。
　一方、前後進切換弁４３が前進位置４３Ａに切り換わると、傾転シリンダ４４の左側の油室４４Ｌには絞り４０１の上流側圧力が作用し、右側の油室４４Ｒには絞り４０１の下流側圧力が作用する。そして、左右の油室４４Ｌ，４４Ｒの間に生じた圧力差により、傾転シリンダ４４のロッドが図３における右方向に作動する。これにより、ＨＳＴポンプ４１の傾転角が大きくなり、ＨＳＴポンプ４１からの作動油が管路４００Ｌを通ってＨＳＴモータ４２に導かれ、ＨＳＴモータ４２が正転して車体が前進する。
　他方、前後進切換弁４３が後進位置４３Ｂに切り換わると、傾転シリンダ４４の左側の油室４４Ｌには絞り４０１の下流側圧力が作用し、右側の油室４４Ｒには絞り４０１の上流側圧力が作用する。そして、左右の油室４４Ｌ，４４Ｒの間に生じた圧力差により、傾転シリンダ４４のロッドが図３における左方向に作動する。これにより、ＨＳＴポンプ４１の傾転角が大きくなり、ＨＳＴポンプ４１からの作動油が管路４００Ｒを通ってＨＳＴモータ４２に導かれ、ＨＳＴモータ４２が反転して車体が後進する。
　このように、ＨＳＴポンプ４１から導かれた作動油でＨＳＴモータ４２が回転することにより、ＨＳＴモータ４２からの出力トルクがアクスル１５を介して前輪１１Ａ及び後輪１１Ｂに伝達されてホイールローダ１が走行する。したがって、ＨＳＴモータ４２の出力トルクは、ホイールローダ１の走行駆動力、すなわち車体のけん引力となる。
　ＨＳＴモータ４２の出力トルクは、ＨＳＴモータ４２の押しのけ容積（傾転角）と走行負荷圧力（＝管路４００Ｌの圧力－管路４００Ｒの圧力）との積で表されることから、ＨＳＴモータ４２の押しのけ容積を制御することで車体のけん引力を制御することができる。
　エンジン３の回転数はアクセルペダル６１の踏込量により調整され、エンジン３に接続されたＨＳＴチャージポンプ４１Ａの吐出量はエンジン３の回転数に比例する。したがって、絞り４０１の前後差圧はエンジン３の回転数に比例し、ＨＳＴポンプ４１の傾転角もエンジン３の回転数に比例する。
　アクセルペダル６１の踏込量は、アクセルペダル６１に取り付けられた踏込量センサ６１０で検出される。エンジン３は、踏込量センサ６１０で検出された踏込量に応じた目標エンジン回転速度にしたがって、回転数が制御される。
　図４に示すように、アクセルペダル６１の踏込量と目標エンジン回転速度とは比例関係にあり、アクセルペダル６１の踏込量が大きくなると目標エンジン回転速度は速くなる。そして、アクセルペダル６１の踏込量がＳ２になった時に目標エンジン回転速度が最高回転速度Ｎｍａｘ１となる。
　図４において、アクセルペダル６１の踏込量０～Ｓ１の範囲（例えば０％～２０あるいは３０％の範囲）は、アクセルペダル６１の踏込量にかかわらず目標エンジン回転速度が所定の最低回転速度Ｎｍｉｎで一定となる不感帯として設定されている。また、アクセルペダル６１の踏込量Ｓ２～１００の範囲（例えば７０あるいは８０％～１００％の範囲）は、目標エンジン回転速度がアクセルペダル６１の踏込量にかかわらず最高目標エンジン回転速度Ｎｍａｘに維持されるように設定されている。なお、これらの範囲は、任意に設定変更可能である。
　次に、エンジン３とＨＳＴポンプ４１との関係は、図５（ａ）～（ｃ）に示す通りである。
　図５（ａ）に示すように、エンジン回転速度がＮ１からＮ２までの間では、エンジン３の回転速度ＮとＨＳＴポンプ４１の押し退け容積ｑとは比例関係にあり、エンジン３の回転速度がＮ１からＮ２になるまで速くなるにつれて（Ｎ１＜Ｎ２）、押しのけ容積は０から所定の値ｑｃまで大きくなる。エンジン回転速度がＮ２以上では、ＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積は、エンジン回転速度にかかわらず所定の値ｑｃで一定となる。
　ＨＳＴポンプ４１の入力トルクは、押しのけ容積に吐出圧力を積算したもの（入力トルク＝押しのけ容積×吐出圧力）である。図５（ｂ）に示すように、エンジン回転速度がＮ１からＮ２までの間では、エンジン３の回転速度ＮとＨＳＴポンプ４１の入力トルクＴとは比例関係にあり、エンジン３の回転速度がＮ１からＮ２になるまで速くなるにつれて、入力トルクは０から所定の値Ｔｃまで大きくなる。エンジン回転速度がＮ２以上では、ＨＳＴポンプ４１の入力トルクは、エンジン回転速度にかかわらず所定の値Ｔｃで一定となる。
　図５（ｃ）に示すように、エンジン回転速度がＮ１からＮ２までの間では、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑとエンジン３の回転速度Ｎとは二次の比例関係にあり、エンジン３の回転速度がＮ１からＮ２になるまで速くなるにつれて、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量は０からＱ１まで増加する。エンジン回転速度がＮ２以上では、エンジン３の回転速度ＮとＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑとは一次の比例関係にある。
　したがって、エンジン３の回転速度Ｎが速くなるとＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑが増え、ＨＳＴポンプ４１からＨＳＴモータ４２に流入する圧油の流量が増えるため、ＨＳＴモータ４２の回転数が増大し、車速が速くなる。なお、車速は、ＨＳＴモータ４２の回転速度としてモータ回転速度センサ７２で検出する（図３参照）。
　このように、ＨＳＴ式走行駆動装置では、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量を連続的に増減させることにより車速を制御（変速）するため、ホイールローダ１は滑らかな発進、及び衝撃の少ない停止が可能となる。
　なお、図３に示すように、ＨＳＴチャージポンプ４１Ａから吐出された圧油は、絞り４０１及びチェック弁４０２Ａ，４０２Ｂを通って管路４００Ｌ，４００Ｒにも導かれる。絞り４０１の下流側圧力は、前後進切換弁４３と作動油タンク４０とを接続する管路上に設けられたチャージリリーフ弁４０３により制限され、管路４００Ｌ，４００Ｒの最高圧力はリリーフ弁４０４により制限される。
　本実施形態におけるＨＳＴ式走行駆動装置には、ＨＳＴポンプ４１からの作動油をＨＳＴモータ４２に導く管路４００Ｌ，４００Ｒの管路圧力のうち高い方の圧力を選択する高圧選択弁４０５が備えられており、高圧選択弁４０５で選択された圧力がコントローラ５に入力される。
　また、ホイールローダ１は、ホイールローダ１の最大けん引力（走行駆動力）を制限する制限モードと、ホイールローダ１の最大けん引力を制限しない通常モードと、を切り替えるモード切替装置６０を運転室１２内に備えており、モード切替装置６０からの切替信号がコントローラ５に入力される。
（荷役作業機２の駆動システムについて）
　次に、荷役作業機２の駆動システムについて、図３、図６、及び図７を参照して説明する。
　図６は、荷役作業機２の駆動に係る油圧回路を示す図である。図７は、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧とスプールの開口面積との関係を示すグラフである。
　図３及び図６に示すように、ホイールローダ１は、エンジン３により駆動されて荷役作業機２に作動油を供給する荷役用油圧ポンプ４５と、リフトアームシリンダ２２及びバケットシリンダ２４のそれぞれと荷役用油圧ポンプ４５との間に設けられて荷役用油圧ポンプ４５からリフトアームシリンダ２２及びバケットシリンダ２４にそれぞれ供給される圧油の流れを制御するコントロールバルブ４６と、リフトアーム２１を操作するためのリフトアーム操作レバー２１０と、バケット２３を操作するためのバケット操作レバー２３０と、を備える。
　荷役用油圧ポンプ４５は、本実施形態では、固定式の油圧ポンプが用いられ、図６に示すように、第１管路８０１によりコントロールバルブ４６に接続されている。荷役用油圧ポンプ４５からの吐出圧は第１管路８０１上に設けられた吐出圧センサ７５で検出され、検出された吐出圧に係る信号がコントローラ５に入力される。吐出圧センサ７５は、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧を検出する吐出圧検出器の一態様である。
　リフトアーム操作レバー２１０及びバケット操作レバー２３０はいずれも、荷役作業機２を操作するための操作装置の一態様であり、運転室１２（図１参照）内に設けられている。例えば、オペレータがリフトアーム操作レバー２１０を操作すると、その操作量に比例したパイロット圧が操作信号として生成される。
　図６に示すように、生成されたパイロット圧は、コントロールバルブ４６の一対の受圧室に接続された一対のパイロット管路６４Ｌ，６４Ｒに導かれて、コントロールバルブ４６に作用する。これにより、コントロールバルブ４６内のスプールが当該パイロット圧に応じてストロークし、作動油が流れる方向及び流量が決まる。コントロールバルブ４６は、第２管路８０２によりリフトアームシリンダ２２のボトム室に接続され、第３管路８０３によりリフトアームシリンダ２２のロッド室に接続されている。
　荷役用油圧ポンプ４５から吐出された作動油は、第１管路８０１に導かれ、コントロールバルブ４６を介して第２管路８０２又は第３管路８０３に導かれる。作動油が第２管路８０２に導かれると、リフトアームシリンダ２２のボトム室に流入し、これによりリフトアームシリンダ２２のロッド２２０が伸長してリフトアーム２１が上昇する。一方、作動油が第３管路８０３に導かれると、リフトアームシリンダ２２のロッド室に流入し、リフトアームシリンダ２２のロッド２２０が縮んでリフトアーム２１が下降する。
　図６に示すように、リフトアーム操作レバー２１０の上げ操作量はリフトアーム操作レバー２１０に取り付けられた操作量センサ７６で検出される。この操作量センサ７６は、操作装置であるリフトアーム操作レバー２１０の操作量を検出する操作量検出器の一態様である。
　本実施形態では、リフトアーム操作レバー２１０及びバケット操作レバー２３０はそれぞれ油圧式レバーであるが、電気式レバーを用いてもよく、この場合には、操作量に応じた電流値が操作信号として生成される。
　図７に示すように、リフトアーム操作レバー２１０の上げ操作量とコントロールバルブ４６のスプールの開口面積とは比例関係にあり、リフトアーム操作レバー２１０の上げ操作量が増えるとスプールの開口面積も大きくなる。したがって、リフトアーム２１を上げる方向にリフトアーム操作レバー２１０を大きく操作すると、リフトアームシリンダ２２のボトム室へ流入する作動油量が多くなり、ロッド２２０が速く伸長する。すなわち、リフトアーム操作レバー２１０の操作量が増大するにつれて、リフトアーム２１の動作速度が速くなる。
　図７において、リフトアーム操作レバー２１０の上げ操作量０～１０％の範囲は、リフトアーム操作レバー２１０を操作してもスプールは開口せず開口面積が０％となる不感帯として設定されている。また、リフトアーム操作レバー２１０の上げ操作量８５～１００％の範囲では、スプールの開口面積は１００％で一定となっており、フルレバー操作状態が維持されている。なお、これらの設定範囲は、任意に変更可能である。
　ここで、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧及びリフトアーム操作レバー２１０の操作量はそれぞれリフトアーム２１の動作を示す指標であり、吐出圧センサ７５及び操作量センサ７６はいずれも、リフトアーム操作レバー２１０によるリフトアーム２１の動作を検出する動作検出器の一態様である。
　リフトアーム２１の動作を精度よく検出するためには、吐出圧センサ７５及び操作量センサ７６のそれぞれで検出された値の両方を用いることが望ましいが、動作検出器としては、吐出圧センサ７５及び操作量センサ７６のうちの少なくともいずれかを用いればよい。
　バケット２３の操作についても、リフトアーム２１の操作と同様に、バケット操作レバー２３０の操作量に応じて生成されたパイロット圧がコントロールバルブ４６に作用することによってコントロールバルブ４６のスプールの開口面積が制御され、バケットシリンダ２４へ流出入する作動油量が調整される。なお、図６では図示を省略しているが、バケット２３の動作を検出するためのセンサ等についても、油圧回路の各管路上に設けられている。
（コントローラ５の構成）
　次に、コントローラ５の構成について、図８を参照して説明する。
　図８は、コントローラ５が有する機能を示す機能ブロック図である。
　コントローラ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、及び出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、モード切替装置６０や前後進切換レバー６２等の各種の操作装置、及び吐出圧センサ７５等の各種のセンサが入力Ｉ／Ｆに接続され、ＨＳＴモータ４２のレギュレータ４２０等が出力Ｉ／Ｆに接続されている。
　このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された演算プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された演算プログラムを実行することにより、演算プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ５の機能を実現する。
　なお、本実施形態では、コントローラ５の構成をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより説明しているが、これに限らず、ホイールローダ１の側で実行される演算プログラムの機能を実現する集積回路を用いて構成してもよい。
　図８に示すように、コントローラ５は、データ取得部５１と、モード判定部５２と、動作状態特定部５３と、モータ容量算出部５４と、記憶部５５と、けん引力制御部５６と、を含む。
　データ取得部５１は、モード切替装置６０から出力されたモード切替信号、前後進切換レバー６２の操作方向、及び吐出圧センサ７５で検出された荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａに関するデータをそれぞれ取得する。
　モード判定部５２は、データ取得部５１で取得されたモード切替信号に基づいて、制限モードが選択されているか否かを判定する。
　動作状態特定部５３は、モード判定部５２にて制限モードが選択されていると判定された場合に、データ取得部５１で取得された前後進切換レバー６２の操作方向及び荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧に基づいて、ホイールローダ１の動作状態を特定する。具体的には、前後進切換レバー６２の操作方向に基づいてホイールローダ１の走行状態を特定し、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧に基づいて荷役作業機２の動作状態を特定することにより、ホイールローダ１全体としての動作状態を特定する。
　本実施形態では、前後進切換レバー６２の操作方向に基づいてホイールローダ１の走行状態を検出しているが、例えば、前後進切換レバー６２から出力される操作方向に対応した前後進切換信号を検出したり、プロペラシャフトの回転方向から車体の進行方向が前進又は後進のいずれであるかを検出したりすることで、前後進切換レバー６２の操作方向を検出することができる。なお、これらの前後進切換レバー６２の操作方向を検出するセンサ等はホイールローダ１の走行状態を検出する走行状態検出器の一態様であって、これに限らず、車体に搭載された他の走行状態検出器で検出されたデータ（例えば踏込量センサ６１０で検出されたアクセルペダル６１の踏込量等）を用いてホイールローダ１の走行状態を特定してもよい。
　モータ容量算出部５４は、動作状態特定部５３にて荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態で車体が走行していると特定された場合に、ホイールローダ１の最大けん引力が第１設定値となるＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑ１（以下、「第１最大押しのけ容積ｑ１」とする）を算出する。また、モータ容量算出部５４は、動作状態特定部５３にて荷役作業機２による地山１００の掘削の開始が特定された場合に、ホイールローダ１の最大けん引力が第２設定値となるＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑ２（以下、「第２最大押しのけ容積ｑ２」とする）を算出する。
　ここで、「荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態で車体が走行していると特定された場合」とは、具体的には、バケット２３を地山１００へ突入させている場合や、荷役作業機２（バケット２３）を使って路面を押しながら均すドージング作業（押土作業）を行っている場合に相当する。
　なお、「荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態」とは、本実施形態では、リフトアーム２１の上げ動作が行われていない状態を示しており、バケット２３の動作の有無を含まないこととする。例えば、実際のドージング作業では、オペレータはバケット操作レバー２３０を操作してバケット２３の角度を少し変えているが、本バケット２３の動作は、動作状態特定部５３では「荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態」として特定される。
　「第１設定値」とは、路面と車輪１１Ａ，１１Ｂとの間の静摩擦係数μ及び車体の重量（以下、「車重」とする）に基づいて設定された値である。また、「第２設定値」とは、路面と車輪１１Ａ，１１Ｂとの間の静摩擦係数μ、車重、及び荷役作業機２（リフトアーム２１）の掘り起し力に基づいて設定された値であって、第１設定値よりも大きい値である（第２設定値＞第１設定値）。
　例えば、路面と車輪１１Ａ，１１Ｂとの間の静摩擦係数μが０．４～０．５（μ＝０．４～０．５）の滑りやすい路面でホイールローダ１が作業を行う場合において、地山１００へのバケット２３の突入時やドージング作業時は、ホイールローダ１の最大けん引力は第１設定値として車重の４０～５０％の大きさに設定される。
　一方、掘削作業時は、荷役作業機２の掘り起し力を車重の７０％としたとき、ホイールローダ１の最大けん引力は第２設定値として車重の５０～７０％の大きさに設定される。すなわち、掘削作業時におけるホイールローダ１の最大けん引力は、地山１００へのバケット２３の突入時やドージング作業時におけるホイールローダ１の最大けん引力と比べて大きく設定される。これは、掘削時にリフトアーム２１の上げ操作をすることで、自重（車重）に加えてリフトアーム２１の掘り起こし力が車輪１１Ａ，１１Ｂに対して作用するため、最大けん引力を地山１００へのバケット２３の突入時やドージング作業時よりも上昇させても車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップしづらく、掘削効率を低下させることなく作業が可能となるからである。
　記憶部５５は、リフトアーム２１の上げ動作に必要な操作量（荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧）に関する第１閾値Ｐ１及び第２閾値Ｐ２をそれぞれ記憶している。第１閾値Ｐ１は、ホイールローダ１が荷役作業機２により掘削を開始する時の荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧である。第２閾値Ｐ２は、掘削においてリフトアーム２１が水平姿勢をとった時の荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧である。また、記憶部５５は、前述の第１設定値及び第２設定値をそれぞれ記憶している。
　けん引力制御部５６は、動作状態特定部５３にて荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態で車体が走行していると特定された場合には、モータ容量算出部５４で算出された第１最大押しのけ容積ｑ１に基づく指令信号をＨＳＴモータ４２のレギュレータ４２０に出力し、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第１最大押しのけ容積ｑ１に制限する。
　一方、けん引力制御部５６は、動作状態特定部５３にて荷役作業機２による地山１００の掘削の開始が特定された場合には、モータ容量算出部５４で算出された第２最大押しのけ容積ｑ２に基づく指令信号をＨＳＴモータ４２のレギュレータ４２０に出力し、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａの増加につれてＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第２最大押しのけ容積ｑ２まで上昇させる。
　なお、動作状態特定部５３にて荷役作業機２による地山１００の掘削中が特定されている場合であって、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａが第２閾値Ｐ２以上であるときには、けん引力制御部５６は、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａの増加にかかわらず、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第２最大押しのけ容積ｑ２に維持する（一定値とする）。
（コントローラ５内での処理及びホイールローダ１の動作）
　次に、コントローラ５内で実行される具体的な処理の流れ、及びコントローラ５の制御に伴うホイールローダ１の動作について、図９及び図１０を参照して説明する。
　図９は、コントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。図１０は、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧ＰａとＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘとの関係を示すグラフである。
　まず、データ取得部５１は、モード切替装置６０から出力されたモード切替信号を取得する（ステップＳ５０１）。次に、モード判定部５２は、ステップＳ５０１で取得されたモード切替信号に基づいて、制限モードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
　ステップＳ５０２において制限モードが選択されていると判定された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、データ取得部５１は、前後進切換レバー６２の操作方向、及び吐出圧センサ７５から出力された荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａをそれぞれ取得する（ステップＳ５０３）。
　次に、動作状態特定部５３は、ステップＳ５０３で取得された前後進切換レバー６２の操作方向に基づいて車体が走行状態にあるか否かを判定すると共に、ステップＳ５０３で取得された吐出圧Ｐａに基づいて吐出圧Ｐａが第１閾値Ｐ１よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５０４）。
　ステップＳ５０４において、車体が走行状態であり、かつ吐出圧Ｐａが第１閾値Ｐ１よりも小さい（Ｐａ＜Ｐ１）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、すなわち、荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態で車体が走行していると特定された場合、モータ容量算出部５４は、ホイールローダ１の最大けん引力が第１設定値となる第１最大押しのけ容積ｑ１を算出する（ステップＳ５０５）。
　そして、けん引力制御部５６は、ステップＳ５０５において算出された第１最大押しのけ容積ｑ１に基づく指令信号をＨＳＴモータ４２のレギュレータ４２０に出力し、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第１最大押しのけ容積ｑ１に制限する（ステップＳ５０６）。これにより、ホイールローダ１の最大けん引力は第１設定値に制限される。
　ステップＳ５０４において、車体が走行中であり、かつ吐出圧Ｐａが第１閾値Ｐ１よりも小さいと判定されなかった場合（ステップＳ５０４／ＮＯ）、動作状態特定部５３は、ステップＳ５０３において取得された吐出圧Ｐａが第１閾値Ｐ１以上であり第２閾値Ｐ２よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５０７）。
　ステップＳ５０７において、吐出圧Ｐａが第１閾値Ｐ１以上であり第２閾値Ｐ２よりも小さい（Ｐ１≦Ｐａ＜Ｐ２）と判定された場合（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）、すなわち、荷役作業機２による地山１００の掘削の開始が特定された場合、モータ容量算出部５４は、ホイールローダ１の最大けん引力が第２設定値となる第２最大押しのけ容積ｑ２を算出する（ステップＳ５０８）。
　そして、けん引力制御部５６は、ステップＳ５０８において算出された第２最大押しのけ容積ｑ２に基づく指令信号をＨＳＴモータ４２のレギュレータ４２０に出力し、吐出圧Ｐａの増加につれてＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第２最大押しのけ容積ｑ２まで上昇させる（ステップＳ５０９）。これにより、ホイールローダ１の最大けん引力は、第１設定値から第２設定値に向かって上昇する。
　ステップＳ５０７において、吐出圧Ｐａが第１閾値Ｐ１以上であり第２閾値Ｐ２よりも小さいと判定されなかった場合（ステップＳ５０７／ＮＯ）、動作状態特定部５３は、ステップＳ５０３において取得された吐出圧Ｐａが第２閾値Ｐ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ５１０）。
　ステップＳ５１０において、吐出圧Ｐａが第２閾値Ｐ２以上である（Ｐａ≧Ｐ２）と判定された場合（ステップＳ５１０／ＹＥＳ）、モータ容量算出部５４は、ステップＳ５０８と同様に、ホイールローダ１の最大けん引力が第２設定値となる第２最大押しのけ容積ｑ２を算出する（ステップＳ５１１）。
　そして、けん引力制御部５６は、ステップＳ５０８において算出された第２最大押しのけ容積ｑ２に基づく指令信号をＨＳＴモータ４２のレギュレータ４２０に出力し、吐出圧Ｐａの増加に関係なくＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第２最大押しのけ容積ｑ２に上昇させる（ステップＳ５１２）。これにより、ホイールローダ１の最大けん引力は第２設定値で一定値として維持される。
　ステップＳ５０６、ステップＳ５０９、及びステップＳ５１２のそれぞれの処理が実行されると、コントローラ５はステップＳ５０３に戻る。また、ステップＳ５０２において制限モードが選択されていない、すなわち通常モードが選択されていると判定された場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、ならびにステップＳ５１０において吐出圧Ｐａが第２閾値Ｐ２以上であると判定されなかった場合、すなわち車体及び荷役作業機２がいずれも停止状態である場合（ステップＳ５１０／ＮＯ）は共に、コントローラ５における処理が終了する。
　このようにモード切替装置６０により制限モードが選択された場合、図１０に示すように、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａが０以上Ｐ１未満（０≦Ｐａ＜Ｐ１）となるホイールローダ１の動作である地山１００へのバケット２３の突入やドージング作業では、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第１最大押しのけ容積ｑ１に、すなわち最大けん引力を第１設定値に制限させることから、滑りやすい路面であっても車輪１１Ａ，１１Ｂはスリップしにくくなり、作業効率が向上する。
　また、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧ＰａがＰ１以上（Ｐａ≦Ｐ１）となるホイールローダ１の動作である地山１００の掘削では、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを第１最大押しのけ容積ｑ１から第２最大押しのけ容積ｑ２に、すなわち最大けん引力を第１設定値から第２設定値に上昇させることから、滑りやすい路面であっても車輪１１Ａ，１１Ｂのスリップを抑制しながらけん引力を維持させることができるため、掘削がしやすくなる。
　ホイールローダ１では、滑りやすい路面における作業であっても、路面と車輪１１Ａ，１１Ｂとの間の静摩擦係数μ及び動作内容に基づいた最大けん引力の制御が可能であるため、オペレータは車輪１１Ａ，１１Ｂのスリップを気にすることなく突入、掘削、あるいはドージング作業を行うことができ、オペレータの乗り心地も良好となり、オペレータの疲労低減にもつながる。
　なお、図１０に示すように、滑りやすい路面では、荷役用油圧ポンプ４５の吐出圧Ｐａがリリーフ圧Ｐｒとなった場合であっても、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積を通常モードにおける最大押しのけ容積の定格値（１００％）とすると車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップしてしまうため、第２最大押しのけ容積ｑ２以下にしておくことが望ましい。
　以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は上記した実施形態や変形例に限定されるものではなく、様々な他の変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態及び変形例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、本実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、本実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、本実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　例えば、上記実施形態では、荷役用油圧ポンプ４５は固定容量型の油圧ポンプを用いたが、これに限らず、可変容量型の油圧ポンプを用いても良い。
　また、上記実施形態では、ＨＳＴモータ４２の最大押しのけ容積ｑｍａｘを調整することによりホイールローダ１の最大けん引力を制御していたが、これに限らず、例えばＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積を調整することによりホイールローダ１の最大けん引力を制御してもよい。
１：ホイールローダ（荷役作業車両）
２：荷役作業機
３：エンジン
５：コントローラ
１１Ａ：前輪（車輪）
１１Ｂ：後輪（車輪）
２１：リフトアーム
２３：バケット（アタッチメント）
４１：ＨＳＴポンプ（走行用油圧ポンプ）
４２：ＨＳＴモータ（走行用油圧モータ）
４５：荷役用油圧ポンプ
６０：モード切替装置
６２：前後進切換レバー（走行状態検出器）
７５：吐出圧センサ（吐出圧検出器、動作検出器）
７６：操作量センサ（操作量検出器、動作検出器）
１００：地山（掘削対象物）
２１０：リフトアーム操作レバー（操作装置）
２３０：バケット操作レバー（操作装置）
６１０：踏込量センサ（走行状態検出器）
μ：静摩擦係数

Claims (5)

  1. 　複数の車輪と、エンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプと閉回路状に接続されて前記エンジンの駆動力を前記車輪に伝達する可変容量型の走行用油圧モータと、車体の前部に設けられて上下方向に回動可能な荷役作業機と、を備えた荷役作業車両において、
    　前記荷役作業車両の走行状態を検出する走行状態検出器と、
    　前記荷役作業機の動作を検出する動作検出器と、
    　前記荷役作業車両の最大けん引力を制限する制限モードと、前記荷役作業車両の最大けん引力を制限しない通常モードと、を切り替えるモード切替装置と、
    　前記走行用油圧ポンプ及び前記走行用油圧モータを制御するコントローラと、を備え、
    　前記コントローラは、
    　前記モード切替装置からのモード切替信号に基づいて、前記制限モードが選択されているか否かを判定し、
    　前記制限モードが選択されていると判定された場合に、前記走行状態検出器で検出された走行状態及び前記動作検出器で検出された前記荷役作業機の動作に基づいて、前記荷役作業車両の動作状態を特定し、
    　前記荷役作業機の上げ動作が行われていない状態で前記車体が走行していると特定された場合に、路面と前記車輪との間の静摩擦係数及び前記車体の重量に基づいて設定された第１設定値に前記荷役作業車両の最大けん引力を制限し、
    　前記荷役作業機による掘削対象物の掘削の開始が特定された場合に、前記荷役作業車両の最大けん引力を前記第１設定値から上昇させる
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  2. 　請求項１に記載の荷役作業車両において、
    　前記コントローラは、前記荷役作業機による掘削対象物の掘削の開始が特定された場合に、前記荷役作業車両の最大けん引力を前記第１設定値から上昇させていき、路面と前記車輪との間の静摩擦係数、前記車体の重量、及び前記荷役作業機の掘り起こし力に基づいて設定された値であって前記第１設定値よりも大きい第２設定値で一定とする
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  3. 　請求項１に記載の荷役作業車両において、
    　前記コントローラは、前記走行用油圧モータの最大押しのけ容積を調整することにより前記荷役作業車両の最大けん引力を制御する
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  4. 　請求項１に記載の荷役作業車両において、
    　前記エンジンにより駆動されて前記荷役作業機に作動油を供給する荷役用油圧ポンプと、
    　前記荷役作業機を操作するための操作装置と、を備え、
    　前記動作検出器は、前記荷役用油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出器、及び前記操作装置の操作量を検出する操作量検出器のうちの少なくともいずれかである
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  5. 　請求項１に記載の荷役作業車両において、
    　前記荷役作業機は、先端部にアタッチメントが回動可能に取り付けられたリフトアームを有し、
    　前記コントローラは、前記リフトアームの上げ操作が開始されたことを判定することにより前記荷役作業機による前記掘削対象物の掘削の開始を特定する
    ことを特徴とする荷役作業車両。
PCT/JP2018/036236 2018-09-28 2018-09-28 荷役作業車両 WO2020065914A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201880096856.XA CN112601865B (zh) 2018-09-28 2018-09-28 装卸作业车辆
EP18934549.9A EP3839151A4 (en) 2018-09-28 2018-09-28 LOADING WORK VEHICLE
US17/273,844 US12012725B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Loading work vehicle
JP2020547791A JP7152496B2 (ja) 2018-09-28 2018-09-28 荷役作業車両
PCT/JP2018/036236 WO2020065914A1 (ja) 2018-09-28 2018-09-28 荷役作業車両

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2018/036236 WO2020065914A1 (ja) 2018-09-28 2018-09-28 荷役作業車両

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020065914A1 true WO2020065914A1 (ja) 2020-04-02

Family

ID=69949816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2018/036236 WO2020065914A1 (ja) 2018-09-28 2018-09-28 荷役作業車両

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12012725B2 (ja)
EP (1) EP3839151A4 (ja)
JP (1) JP7152496B2 (ja)
CN (1) CN112601865B (ja)
WO (1) WO2020065914A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6749885B2 (ja) * 2017-12-28 2020-09-02 日立建機株式会社 ホイールローダ
US11286646B2 (en) * 2019-03-13 2022-03-29 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Loading vehicle
WO2021187206A1 (ja) * 2020-03-17 2021-09-23 日立建機株式会社 作業車両
CN115142491B (zh) * 2022-06-21 2023-07-07 江苏电子信息职业学院 一种电驱动装载机辅助铲掘控制***及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5129493B2 (ja) 1971-12-24 1976-08-26
JPS57180511A (en) * 1981-04-27 1982-11-06 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Diesel engine assembling and carrying method
JP5092071B1 (ja) * 2012-03-30 2012-12-05 株式会社小松製作所 ホイールローダ及びホイールローダの制御方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4208179B2 (ja) * 2002-10-28 2009-01-14 株式会社小松製作所 油圧駆動車両
JP5129493B2 (ja) 2007-03-12 2013-01-30 日立建機株式会社 作業車両の走行制御装置
US8036797B2 (en) * 2007-03-20 2011-10-11 Deere & Company Method and system for controlling a vehicle for loading or digging material
CN102587445A (zh) * 2012-03-20 2012-07-18 龙工（上海）桥箱有限公司 一种带有再生节能的负荷传感流量控制液压***
EP2857600B1 (en) * 2012-06-04 2020-01-08 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work vehicle
CN102966138A (zh) * 2012-11-16 2013-03-13 无锡汇虹机械制造有限公司 一种装载机液压***正流量节能方法
JP6163082B2 (ja) * 2013-11-08 2017-07-12 株式会社Kcm ホイールローダ
JP5714186B1 (ja) * 2014-03-31 2015-05-07 株式会社小松製作所 作業車両
JP6555592B2 (ja) * 2016-09-28 2019-08-07 日立建機株式会社 作業車両
JP7038516B2 (ja) * 2017-09-29 2022-03-18 日立建機株式会社 ホイールローダ
JP7038515B2 (ja) * 2017-09-29 2022-03-18 日立建機株式会社 ホイールローダ
JP6749885B2 (ja) * 2017-12-28 2020-09-02 日立建機株式会社 ホイールローダ
JP7141974B2 (ja) * 2019-03-25 2022-09-26 日立建機株式会社 ホイールローダ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5129493B2 (ja) 1971-12-24 1976-08-26
JPS57180511A (en) * 1981-04-27 1982-11-06 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Diesel engine assembling and carrying method
JP5092071B1 (ja) * 2012-03-30 2012-12-05 株式会社小松製作所 ホイールローダ及びホイールローダの制御方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3839151A4

Also Published As

Publication number Publication date
JP7152496B2 (ja) 2022-10-12
CN112601865A (zh) 2021-04-02
JPWO2020065914A1 (ja) 2021-08-30
US20210189690A1 (en) 2021-06-24
EP3839151A1 (en) 2021-06-23
EP3839151A4 (en) 2022-07-06
US12012725B2 (en) 2024-06-18
CN112601865B (zh) 2022-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020065914A1 (ja) 荷役作業車両
EP3660226B1 (en) Wheel loader
CN111801490B (zh) 作业车辆
CN111247295B (zh) 装卸作业车辆
US11286646B2 (en) Loading vehicle
US11891781B2 (en) Loading vehicle
WO2020065915A1 (ja) ホイールローダ
EP3825475B1 (en) Wheel loader

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18934549

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020547791

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018934549

Country of ref document: EP

Effective date: 20210428