JP2012233521A - バケットを有する作業車両の走行制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールローダによる掘削作業用アクチュエータと走行駆動アクチュエータへの動力配分をバケット重量に応じて自動化する。
【解決手段】可変容量形油圧ポンプ２と可変容量形油圧モータ３とを閉回路接続して形成され、油圧モータ３の押しのけ容積を制御するモータ制御手段１１を有する走行用回路ＨＣ１と、作業用油圧ポンプ４からの圧油により作業用油圧アクチュエータ１１４，１１５を駆動する作業用回路ＨＣ２と、作業用回路ＨＣ２の負荷圧Ｐｐに応じて油圧モータ３の押しのけ容積の最大値を制限する最大値制限手段１０とを備える。最大値制限手段１０は、バケット重量と作業回路の負荷圧に応じて油圧モータ３の傾転角の最大値を制限する。
【選択図】図２

Description

本発明は、可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを閉回路接続したＨＳＴ回路により駆動するバケットを有する作業車両の走行制御装置に関する。

例えばホイールローダのように、ＨＳＴ走行用回路と作業用回路とを備えた作業車両では、走行駆動力が大きすぎるとリフトアームの持ち上げ力が減少し、バケットを持ち上げることが困難となる。さらには、バケットを土砂に貫入しながら持ち上げる際にタイヤがスリップし、かえって走行駆動力が小さくなって、作業性が損なわれる。

走行駆動力と作業駆動力を適切に配分して作業性を改善するようにした油圧駆動回路が特許文献１や２に開示されている。
特許文献１や２の油圧駆動回路は、走行用油圧モータの押しのけ容積の最大値を作業用油圧ポンプの吐出圧に応じて制限し、走行駆動力を低減するものである。
具体的には、特許文献１記載の回路では、作業用油圧ポンプの吐出圧が大きくなるにつれて走行用油圧モータの押しのけ容積の最大値が徐々に小さくなるような特性を予め設定し、この特性に従ってモータの押しのけ容積を制限する。

特許文献１記載の油圧駆動回路では、掘削対象物の種類や路面状況によっては、依然として最適な作業性が得られないことがある。
そこで特許文献２記載の制御装置では、次のようにして走行駆動力と作業駆動力を配分する。掘削対象物の種類や路面状況等をオペレータが判断し、切換スイッチを操作して作業モードを選択する。例えば、掘削対象物が砕石等の硬いものである場合は、Ｐモードを選択する。これにより作業負荷圧が所定値以上であっても、モータ傾転は比較的大きいため、他のモード選択の場合よりも大きな走行駆動力が得られ、効率よく作業を行うことができる。また、掘削対象物が砂や雪等の柔らかいものである場合は、Ｌモードを選択する。これにより作業負荷圧が所定値以上のとき、他のモード選択の場合よりも走行駆動力が小さくなり、効率よく作業を行うことができる。
特許第２８１８４７４号公報（第２図） 特開２００８−２２３８５８号公報

しかしながら、特許文献２記載の制御装置では、作業モードをオペレータが切替え操作するため、未熟なオペレータでは最適な作業モードを選択できないおそれがある。

（１）請求項１にかかる発明は、バケットを有する作業車両の走行制御装置において、可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを閉回路接続して形成され、前記油圧モータの押しのけ容積を制御するモータ制御手段を有する走行用回路と、作業用油圧ポンプからの圧油により作業用油圧アクチュエータを駆動する作業用回路と、土砂などが積載された前記バケットの重量を演算する重量演算手段と、前記作業用回路の負荷圧と前記演算されたバケット重量に応じて、前記作業用回路の負荷圧が所定値を超えると、前記演算されたバケット重量が大きいほど大きい値になるよう、前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を前記作業用回路の負荷圧に応じて制限する最大値制限手段とを備えることを特徴とする。
（２）請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の作業車両の走行制御装置において、前記バケット重量を少なくとも２段階に区分し、各区分ごとに、前記作業用回路の負荷圧に応じて、前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する値(制限値)を設定することを特徴とする。
（３）請求項３にかかる発明は、請求項２に記載の作業車両の走行制御装置において、前記バケット重量に応じて前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する値(制限値)を設定する自動選択モードと、前記制限値を定める少なくとも２つの作業モードのいずれかのモードに切換える操作部材をさらに有し、前記自動選択モードが選択されているときは、前記バケット重量と前記負荷圧に応じて前記制限値が設定され、前記手動モードが選択されているときは、前記少なくとも２つの作業モードに対して予め定めた制限値が設定されることを特徴とする。
（４）請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の作業車両の走行制御装置において、前記少なくとも２段階の区分ごとに前記作業用回路の負荷圧に応じて設定した少なくとも２つの制限値のそれぞれは、前記少なくとも２つの作業モードに対してそれぞれ予め設定されている少なくとも２つの制限値に対応することを特徴とする。
（５）請求項５にかかる発明は、土砂などを積載するバケット、および前記バケットを上昇下降させるアームを有するホイールローダの走行制御装置において、前記バケットをクラウドおよびダンプするバケットシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、および前記バケットシリンダとアームシリンダに圧油を供給する油圧ポンプを備えた作業用回路と、 可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを閉回路接続して形成され、前記油圧モータの押しのけ容積を制御するモータ制御手段を有する走行用回路と、土砂などが積載された前記バケットの重量を演算する重量演算手段と、前記バケット重量に応じて前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する値(制限値)を設定する自動選択モード、および前記制限値を定める少なくとも２つの作業モードのいずれかのモードに切換える操作部材と、前記自動選択モードが選択されているときは、前記アームシリンダの負荷圧が所定値を超えると、前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を、前記演算されたバケット重量が大きいほど小さい値になるように定められた制限値に制限し、前記作業モードが選択されているときは、前記作業モードとして予め設定されている制限値に前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する最大値制限手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、作業用アクチュエータと走行用油圧モータへの動力配分をバケット重量に応じて自動化することができ、未熟なオペレータでも効率の良い掘削作業を行うことができる。

本発明の実施形態に係る走行制御装置が適用される作業車両の一例であるホイールローダの側面図。 実施形態に係る走行制御装置の概略構成を示す図。 作業用回路を示す回路図。 図１のコントローラの構成を示すブロック図。 アームシリンダのロッド圧とボトム圧の差圧をパラメータとして、アーム角度とバケット重量の関係を示すグラフ。 ホイールローダによる掘削作業の動作を示す図。 コントローラで行われる制御処理手順を示すフローチャート。

以下、図１〜図７を参照して本発明による作業車両の走行制御装置の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る走行制御装置が適用される作業車両の一例であるホイールローダの側面図である。ホイールローダ１００は、アーム１１１，バケット１１２，タイヤ１１３等を有する前部車体１１０と、運転室１２１，エンジン室１２２，タイヤ１２３等を有する後部車体１２０とで構成される。アーム１１１はアームシリンダ１１４の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット１１２はバケットシリンダ１１５の駆動により上下方向に回動（ダンプまたはクラウド）する。アーム１１１の角度はアーム角度センサ１１６で計測される。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタピン１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ（不図示）の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折（転舵）する。

図２は、実施形態に係る走行制御装置の概略構成を示す図である。走行用油圧回路ＨＣ１は、エンジン１によって駆動される可変容量形油圧ポンプ２と、油圧ポンプ２からの圧油により駆動される可変容量形油圧モータ３とを有し、油圧ポンプ２と油圧モータ３を一対の主管路ＬＡ，ＬＢによって閉回路接続したＨＳＴ回路により構成されている。

エンジン１により駆動されるチャージポンプ５からの圧油は、前後進切換弁６を介して傾転シリンダ８に導かれる。前後進切換弁６は操作レバー６ａにより操作され、図示のように前後進切換弁６が中立位置のときは、チャージポンプ５からの圧油は絞り７および前後進切換弁６を介し、傾転シリンダ８の油室８ａ，８ｂにそれぞれ作用する。この状態では油室８ａ，８ｂに作用する圧力は互いに等しく、ピストン８ｃは中立位置にある。このため、油圧ポンプ２の押しのけ容積は０となり、ポンプ吐出量は０である。

前後進切換弁６がＡ側に切り換えられると、油室８ａ，８ｂにはそれぞれ絞り７の上流側圧力と下流側圧力が作用するため、シリンダ８の油室８ａ，８ｂに圧力差が生じ、ピストン８ｃが図示右方向に変位する。これにより油圧ポンプ２のポンプ傾転量が増加し、油圧ポンプ２からの圧油は主管路ＬＡを介して油圧モータ３に導かれ、油圧モータ３が正転し、車両が前進する。前後進切換弁６がＢ側に切り換えられると、傾転シリンダ８のピストン８ｃが図示左方向に変位し、油圧ポンプ２からの圧油は主管路ＬＢを介して油圧モータ３に導かれ、油圧モータ３が逆転する。

エンジン回転数はアクセルペダル９によって調整され、チャージポンプ５の吐出量はエンジン回転数に比例する。このため、絞り７の前後差圧はエンジン回転数に比例し、ポンプ傾転量もエンジン回転数に比例する。なお、チャージポンプ５からの圧油は絞り７およびチェック弁１３Ａ，１３Ｂを通過して主管路ＬＡ，ＬＢにも導かれる。絞り７の下流側圧力はチャージリリーフ弁１２により制限され、主管路ＬＡ，ＬＢの最高圧力はリリーフ弁１４により制限される。

作業用油圧回路ＨＣ２を図３に示す。エンジン１により駆動される作業用油圧ポンプ４からの圧油は、コントロールバルブ２１０、２２０を介してアームシリンダ１１４とバケットシリンダ１１５に供給される。コントロールバルブ２１０が「ＲＡＩＳＥ」位置に切換えられると、アームシリンダ１１４のボトム室に圧油が供給され、アームシリンダ１１４が伸張してアーム１１１が上昇する。コントロールバルブ２１０が「ＬＯＷＥＲ」位置に切換えられると、ロッド室に圧油が供給され、アームシリンダ１１４が縮退してアーム１１１が降下する。

コントロールバルブ２１０が中立位置ＮＰに切換えられると、アームシリンダ１１４と油圧ポンプ４とが遮断され、アーム１１１の姿勢が維持される。コントロールバルブ２１０が「ＦＬＯＡＴ」位置に切換えられると、アームシリンダ１１４は、そのボトム室とロッド室とが連通されたフロート状態となり、アーム１１１がバケット１１２内の積載物重量に応じて徐々に降下する。

コントロールバルブ２２０が「ＤＵＭＰ」位置に切換えられると、バケットシリンダ１１５のボトム室に圧油が供給され、バケットシリンダ１１５が伸張してバケット１１２がダンプ動作する。コントロールバルブ２２０が「ＣＬＯＵＤ」位置に切換えられると、ロッド室に圧油が供給され、バケットシリンダ１１５が縮退してバケット１１２がクラウド動作する。コントロールバルブ２２０が中立位置ＮＰに切換えられると、バケットシリンダ１１５と油圧ポンプ４とが遮断され、バケット１１２の姿勢が維持される。

アームシリンダ１１４のロッド圧Ｐａｒは圧力センサ２３０で検出され、ボトム圧Ｐａｂは圧力センサ２３２で検出される。ポンプ４の吐出圧Ｐｐは圧力センサ２３４で検出される。

図２を参照すると、実施形態の走行制御装置は、コントローラ３００と、モード選択スイッチ３１０と、リセットスイッチ３２０とを有している。コントローラ３００は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成される。ＣＰＵは後述する処理を実行し、電気式レギュレータ１１に制御信号を出力する。この制御信号に応じてレギュレータ１１は傾転制御レバー３ａを駆動し、油圧モータ３の押しのけ容積（モータ傾転）を最小傾転ｑｍｉｎと最大傾転ｑｍａｘの間で制御する。

図２に示すように、作業用油圧回路ＨＣ２の圧力センサ２３０、２３２、２３４によって検出された圧力Ｐａｒ、Ｐａｂ、Ｐｐおよび角度センサ１１６によって検出された角度θａは、コントローラ３００に入力されている。コントローラ３００にはまた、走行回路圧Ｐｔとして高圧選択弁１５で選択され圧力センサ２３６で検出された主管路ＬＡ，ＬＢの圧力Ｐｔが入力される。

コントローラ３００にはさらに、運転席１２１に設けられたモード選択スイッチ３１０およびリセットスイッチ３２０も接続されている。モード選択スイッチ３１０によって、掘削作業時の作業モードが選択される。モード選択スイッチ３１０は、掘削時の走行駆動力の大きさを高負荷モード（Ｐモード）、中負荷モード（Ｎモード）、低負荷モード（Ｌモード）、除雪モード（Ｓモード）および自動モード（ＡＵＴＯモード）の５段階に切り換える手動スイッチである。掘削対象物の種類や路面状況等に応じ、オペレータによって任意に切り換えられる。ＡＵＴＯモードが選択されると、掘削時のバケット重量に応じた最適なモードが自動設定される。バケット重量は、バケット１１２の自重と、バケット１１２内の積載物との合計の重量である。

リセットスイッチ３２０によって、コントローラ３００が記憶している前回の掘削動作のモード（Ｐ、Ｎ、Ｌ）を消去することができる。リセットスイッチ３２０は常開のモーメンタリスイッチであり、押圧時のみリセット信号を知り出力する。モード選択およびリセットについては、図７の制御処理に関連して後述する。

図４は、コントローラ３００内の処理をブロック図として説明する図である。走行回路圧Ｐｔはブロック３００Ａに入力される。ブロック３００Ａには、予め図示のような特性Ｌ１が設定され、この特性Ｌ１に従い走行回路圧Ｐｔに応じたモータ目標傾転ｑｍ（目標押しのけ容積）が演算される。特性Ｌ１によれば、走行回路圧Ｐｔが所定値Ｐ０未満ではモータ目標傾転ｑｍは最小傾転ｑｍｉｎであり、走行回路圧Ｐｔが所定値Ｐ０でモータ目標傾転ｑｍは最小傾転ｑｍｉｎから最大傾転ｑｍａｘまで増加し、走行回路圧Ｐｔが所定値Ｐ０を超えるとモータ目標傾転ｑｍは最大傾転ｑｍａｘとなる。ここで、走行回路圧Ｐｔ（厳密には主管路ＬＡ，ＬＢの差圧）とモータ傾転との積が油圧モータ３の出力トルクに相当し、油圧モータ３が負荷に応じた駆動トルクを出力することで、車両の走行駆動力を得る。

作業用油圧ポンプ４の吐出圧である作業回路圧Ｐｐと、モード選択スイッチ３１０から出力される選択モード信号と、後述するバケット重量信号とがテーブル３００Ｂに入力される。テーブル３００Ｂには、予め図示のような４つの特性Ｐ，Ｎ，Ｌ，Ｓが設定され、モード選択スイッチ３１０から出力される選択モード信号により、何れか一つの特性が選択される。ブロック３００Ｂでは、選択された特性Ｐ，Ｎ，Ｌ，Ｓに従い作業回路圧Ｐｐに応じてモータ傾転の上限値ｑｌｉｍが演算される。特性Ｐ，Ｎ，Ｌによれば、作業回路圧Ｐｐが所定値Ｐｓに至るまでは、モータ傾転の上限値ｑｌｉｍは特性Ｐ，Ｎ，Ｌの最大傾転ｑｍａｘに等しい（１００％）。作業回路圧Ｐｐが所定値Ｐｓに至ると、そこから上限値ｑｌｉｍは、各モードによって決定された最低傾転ｑlＰ，ｑlＮ，ｑlＬまで直線的に減少する。ここで、図から明らかなように、ｑlＰ＞ｑlＮ＞ｑlＬである。

特性Ｓによれば、作業回路圧Ｐｐが所定値Ｐｒに至るまで、モータ傾転の上限値ｑｌｉｍは、作業回路圧Ｐｐが増加するにしたがって、特性Ｓの最大傾転ｑmaxＳ（≒ｑmaxの６０％）から最低傾転ｑlＬまで漸減する。

図４のバケット重量演算部３００Ｃでは、バケット１１２内の積載物の重量が周知の手法で演算され、ＡＵＴＯモードが選択されているときは、演算されたバケット重量に基づいてブロック３００Ｂの特性Ｐ，Ｎ，Ｌのいずれかの特性が選択される。オペレータがモード選択スイッチ３１０によりＰモード，ＮモードおよびＬモードのいずれかを選択したときは、バケット重量に拘わらず、選択されたモードの特性を使用して、ブロック３００Ｂでは、作業回路圧に基づき最低傾転ｑｌminが演算される。

以上のようにしてブロック３００Ａで演算されたモータ目標傾転ｑｍ、およびテーブル３００Ｂで演算されたモータ傾転の上限値ｑｌｉｍは、それぞれ最小値選択回路３００Ｄに入力される。最小値選択回路３００Ｄでは、ｑｍとｑｌｉｍのうち、小さい方の値を選択し、それを目標傾転ｑｍとしてレギュレータ１１に出力する。これによりモータ傾転の最大値が上限値ｑｌｉｍで制限される。

バケット１１２内の積載物の重量演算、すなわちバケット重量演算は周知技術であるが、簡単に説明する。バケット重量は、アーム角度θａと、アームシリンダ１１４のボトム圧Ｐａｂおよびロッド圧Ｐａｒの差圧ΔＰａにより算出される。この明細書では、アーム角度θａは、図１のようにバケット１１１が地面に接している状態を基準として、バケット１１１が持ち上げられるほど大きくなる値として定義する。したがって、同一のバケット重量の場合、アーム角度θａが大きくなるほど差圧ΔＰａが大きくなる。
そこで、複数のバケット重量のそれぞれに対して、θａと差圧ΔＰａの複数のカーブを計算し、これら複数のカーブに基づいて、差圧ΔＰａをパラメータとしたアーム角度θａに対するバケット重量Ｔのグラフを図５で示すように計算してテーブル化し、記憶しておく。

この実施形態では、バケット重量演算部３００Ｃで演算されたバケット重量を「重い」、「普通」、「軽い」の３つの範囲に区分する。バケット重量が「重い」の範囲に入ったときは特性Ｐが、バケット重量が「普通」の範囲に入ったときは特性Ｎが、バケット重量が「軽い」の範囲に入ったときは特性Ｌが選択される。

ここで、各モードによって決定された最低傾転は、作業回路圧Ｐｐが最大負荷圧Ｐｒ（リリーフ圧）のときに、作業負荷にバランスした走行駆動力を発揮し得るモータ傾転に相当する。つまり、最大負荷圧Ｐｒのときにモータ最大傾転が、所定値ｑlＰ，ｑlＮ，ｑlＬ以下に抑えられると、アーム１１１の持ち上げ力に対し走行駆動力が最適となる。この状態では、タイヤのスリップを防止することができ、良好な掘削作業を行うことができる。

また、バケット１１２を土砂に貫入した際にアーム１１１は土砂から反力を受けるが、最大負荷圧Ｐｒのときにモータ最大傾転が所定値ｑlＰ，ｑlＮ，ｑlＬ以下であれば、走行駆動力が抑えられるため、アーム１１１に作用する反力が大きくなりすぎず、レバー操作によりアーム１１１を容易に持ち上げることができる。なお、ｑlＰ，ｑlＮ，ｑlＬは最小傾転ｑｍｉｎよりも大きく、例えば最大傾転ｑｍａｘの５０〜７０％程度の値として予め設定されている。

ホイールローダ１００による掘削作業は、一般に、図６に示すように土砂等の地山１３０にバケット１１２を貫入し、バケット１１２を操作してからアーム１１１を上げ操作する、あるいはバケット１１２とアーム１１１を同時に操作しながら最後にアーム１１１のみを上げ操作することで行う。このような掘削作業では、通常、バケット操作時の負荷圧力はアーム操作時の負荷圧力よりも低い。例えば、バケット操作時の作業回路圧Ｐｐの変化する範囲（バケット操作範囲）をＲｂ、アーム操作時の作業回路圧Ｐｐの変化する範囲（アーム操作範囲）をＲａとすると、図４のテーブル３００Ｂに示すように、作業回路圧Ｐｐが小さい領域がバケット操作範囲Ｒｂ、作業回路圧Ｐｐが大きい領域がアーム操作範囲Ｒａとなる。

本実施形態では、バケット操作範囲Ｒｂの最大値近くに特性Ｐ，Ｎ，Ｌの所定値Ｐｓを設定する。アーム操作範囲Ｒａの最小値はバケット操作範囲Ｒｂの最大値、つまり所定値Ｐｓにほぼ等しく、アーム操作範囲Ｒａの最大値はリリーフ圧Ｐｒとなる。なお、アーム操作範囲Ｒａとバケット操作範囲Ｒｂは掘削物の比重によって変化し、Ｐｓが常にＲａとＲｂの境になるわけではないが、本実施形態では代表的なＲａ、Ｒｂの値を用いて、ＲａとＲｂの境に所定値Ｐｓを設定する。

一部重複するが、以上説明した実施形態に係る走行制御装置の動作を具体的に説明する。
図６に示すように掘削作業時には、ホイールローダ１００を地山１３０に向けて突進し、バケットシリンダ１１５を操作して、バケット１１２内に土砂等を取り込む。このとき、通常は作業回路圧Ｐｐは所定値Ｐｓ以下であるため、モータ傾転の上限値ｑｌｉｍは最大傾転ｑｍａｘに等しくなり、最大走行駆動力を発揮できる。このためバケット１１２を勢いよく土砂に貫入することができ、バケット１１２内に容易に土砂を取り込むことができる。

次いでアームシリンダ１１４のみを操作し、あるいはアームシリンダ１１４とバケットシリンダ１１５を複合操作し、バケット１１２を持ち上げる。アーム上げ操作時にはバケット操作時よりも作業回路圧Ｐｐが上昇し、作業回路圧Ｐｐが所定値Ｐｓ以上になると、モータ傾転が上限値ｑｌｉｍで制限される。この状態では、アーム操作時にたとえ作業回路圧Ｐｐがリリーフ圧Ｐｒ近くまで急上昇しても、モータ最大傾転はｑｌｉｍ以下に抑えられる。このため、アーム上げ操作時に走行駆動力が大きくなりすぎることを防止し、アーム上げ力と走行駆動力とを良好にバランスさせることができる。その結果、バケット１１２を容易に持ち上げることができ、作業効率が高まる。

以上説明した装置の制御処理について図７のフローチャートに基づいて説明する。図７のフローチャートは、コントローラ３００で行われる制御処理の手順を説明するものである。
ステップＳ５０１において、ホイールローダ１００のイグニッションキー（図示省略）がＯＮされていると判定されると、コントローラ３００の制御が開始され、ステップＳ５０２に進む。イグニッションキー（図示省略）がＯＦＦであると判定されると、制御は開始されない。

ステップＳ５０２において、モード選択スイッチ３１０の切替位置が自動モード（ＡＵＴＯ）か否かを判断する。自動モード（ＡＵＴＯ）と判定されると、ステップＳ５０４に進み、その他の切替位置（Ｐ，Ｎ，Ｌ，Ｓ）のとき、すなわち自動モード（ＡＵＴＯ）ではないと判定されると、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３では、モード選択スイッチ３１０の切替位置、すなわち、高負荷モード（Ｐ）、中負荷モード（Ｎ）、低負荷モード（Ｌ）、除雪モード（Ｓ）のいずれかに応じたモードでホイールローダ１００が運転される。

ＡＵＴＯモードと判定されて進むステップＳ５０４では、前回の自動モードの設定値が記憶されているか否かを判断する。前回の設定値とは、前回の自動モードが、高負荷モード（Ｐ）、中負荷モード（Ｎ）、低負荷モード（Ｌ）のいずれで運転されたかを示すデータである。前回の設定値が記憶されているときは、ステップＳ５０６に進み、記憶されていないときは、ステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５では、自動モードのデフォルト値、例えば、中負荷モード（Ｎ）を設定し、ステップＳ５０８に進む。

ステップＳ５０６では、オペレータに対して、前回設定値をリセットするか否かを問い合わせる。これに対してオペレータがリセットスイッチ３２０を押したときは、ステップＳ５０８に進む。また、オペレータがリセットスイッチ３２０を押さないことを示す操作を実行し、あるいは、所定時間内にリセットスイッチ３２０を押さないときには、ステップＳ５０７に進む。ステップＳ５０７では、前回設定値である高負荷モード（Ｐ）、中負荷モード（Ｎ）または低負荷モード（Ｌ）でホイールローダ１００が運転される。

ステップＳ５０８では、掘削作業が行われたか否かを判断する。その判断は、たとえば、所定時間以内にアーム操作が行われて掘削作業が開始されるという条件等により判断する。アーム操作の有無の判断は、アーム操作レバーの操作状態をスイッチで検出したり、アームシリンダ１１４の圧力を圧力センサ２３２で検出して行うことができる。掘削作業が行われたときは、ステップＳ５０９に進み、掘削作業が行われなかったときは制御処理を終了する。

ステップＳ５０９では、掘削作業回数をカウントするとともに、バケット１１２に積載された掘削土砂の重量（バケット重量）Ｔを計算する。例えば図５に示すように、アームシリンダ１１４のロッド圧Ｐａｒとボトム圧Ｐａｂの差圧（Ｐａｂ−Ｐａｒ）と、アーム１１１の角度θａに基づいてバケット重量が算出される。前述したように、バケット重量Ｔは、差圧（Ｐａｂ−Ｐａｒ）ごとに、角度θａとの関係を示す曲線として、あらかじめ計算され、図５に示すようなグラフとしてテーブル化されている。例えば、曲線Ｌ１０が差圧（Ｐａｂ−Ｐａｒ）を示すものであるとき、曲線Ｌ１０上で、角度シリンダθａに対応したバケット重量Ｔ１を求める。

ステップＳ５１０では、ステップＳ５０９で算出されたバケット重量Ｔを記憶し、ステップＳ５１１に進む。ステップＳ５１１では、掘削回数が所定回数Ｎ、例えばＮ＝３回に達したか否かを判断する。掘削回数が所定回数Ｎに達したときはステップＳ５１２に進み、所定回数未満のときはステップＳ５０９に戻る。

ステップＳ５１２に進むと、ステップＳ５１０で記憶されたバケット重量を、所定回数Ｎで除算し、バケット重量Ｔの平均値を求め、ステップＳ５１３に進む。ステップＳ５１３では、平均バケット重量が、低負荷モード（Ｌ）の基準となる基準値ＲＬよりも小さいか否か判断する。平均バケット重量＜ＲＬのときは、ステップＳ５１４に進み、平均バケット重量≧ＲＬのときは、ステップＳ５１５に進む。

ステップＳ５１４に進むと、低負荷モード（Ｌ）によりホイールローダ１００を運転し、ステップＳ５１８に進む。ステップＳ５１５に進むと、平均バケット重量が、中負荷モード（Ｎ）の基準となる基準値ＲＮよりも小さいか否か判断する。平均バケット重量＜ＲＮのときは、ステップＳ５１６に進み、平均バケット重量≧ＲＮのときは、ステップＳ５１７に進む。

ステップＳ５１６に進むと、中負荷モード（Ｎ）によりホイールローダ１００を運転し、ステップＳ５１８に進む。ステップＳ５１７に進むと、高負荷モード（Ｐ）によりホイールローダ１００を運転し、ステップＳ５１８に進む。ステップＳ５１８に進むと、ステップＳ５１４、Ｓ５１６またはＳ５１７で実行された運転のモード、すなわち高負荷モード（Ｐ）、中負荷モード（Ｎ）または低負荷モード（Ｌ）を記憶し、ステップＳ５０１に戻る。

以上の処理により、バケット１１２のバケット重量Ｔに応じて、ホイールローダ１００を最適モードで自動運転することができる。

以上の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）この実施形態の装置では、モード選択スイッチ３１０によりＡＵＴＯモードが選択されているときは、掘削対象物の種類をオペレータが判断することなく、バケット重量の重量に基づいた特性が選択される。したがって、経験の浅いオペレータでも熟練オペレータと同様な作業性能を発揮するホイールローダにより効率の良い掘削作業を行うことができる。

（２）この実施形態の装置では、自動モード選択だけではなく、モード選択スイッチ３１０によりＰ，Ｎ，Ｌ，Ｓのいずれかのモードも選択可能である。図４のブロック３００Ｂでは、モード選択スイッチ３１０によりＰ，Ｎ，Ｌ，Ｓのいずれかのモードが入力されると、対応するモードに応じた特性が選択される。入力されたモードにより掘削対象物が通常の土砂や砂利の掘削であるはＮモードを選択する。また、例えば掘削対象物が砕石等の硬いものである場合は、Ｐモードを選択する。これにより作業負荷圧Ｐが所定値Ｐｓ以上であっても、モータ傾転は比較的大きいため、他のモード選択の場合よりも大きな走行駆動力が得られ、効率よく作業を行うことができる。また、掘削対象物が砂や雪等の柔らかいものである場合は、Ｌモードを選択する。これにより作業負荷圧Ｐが所定値Ｐｓ以上のとき、他のモード選択の場合よりも走行駆動力が小さくなり、効率よく作業を行うことができる。

（３）この実施形態では、自動モード選択、もしくは手動モード選択により、作業回路圧Ｐｐが所定値Ｐｓ以上におけるモータ傾転の上限値ｑｌｉｍを任意に変更可能とした。したがって、掘削作業時におけるアーム上げ力と走行駆動力とのバランス調整が容易であり、掘削対象物の種類や路面状況等に等に拘わらず、掘削作業時の作業効率を高めることができる。

（４）作業回路圧Ｐｐが所定値Ｐｓ以下では、モータ傾転の最大値をｑｍａｘに設定するので、最大走行駆動力を発揮することができ、バケット内に十分な土砂等を取り込むことができる。
（５）走行モータ傾転制限は、作業負荷圧力が、バケット操作範囲Ｒｂの圧力の最大値Ｐｓを越えると開始するようにしたので、ホイールローダによる掘削作業を良好に行うことができる。

以上説明した実施形態の走行制御装置を以下のように変形することもできる。
（１）油圧ポンプ２と油圧モータ３とを閉回路接続して走行用回路ＨＣ１として第１の回路を形成し、油圧ポンプ４からの圧油をシリンダ１１４，１１５等に導く作業用回路ＨＣ２として第２の回路を形成したが、これら回路構成は上述したものに限らない。例えば油圧ポンプ２，４を同一のエンジン１により駆動したが、別々のエンジンで駆動してもよい。走行用回路ＨＳ１を１ポンプ１モータの組み合わせで構成したが、複数のモータにより回路を構成してもよい。

（２）ブロック３００Ａから目標傾転ｑｍを出力し、この目標傾転ｑｍに応じてレギュレータ１１を駆動してモータ押しのけ容積を制御したが、モータ制御手段の構成はこれに限らない。例えばレギュレータ１１を電気式ではなく油圧式として構成してもよい

（３）モード選択スイッチ３１０はＡＵＴＯモードのみを選択するスイッチでもよい。したがって、ＡＵＴＯモード以外のモードは全て省略したり、ＡＵＴＯモードと他の１つ以上の作業モードを選択可能としてもよい。
（４）ＡＵＴＯモードではバケット重量を３段階に区分したが、２段階または４段階以上に区分してもよい。

（５）ＡＵＴＯモードを３段階（「重い」、「普通」、「軽い」）に区分し、各段階で使用する油圧モータ最大傾転の制限値として、手動選択する３つの作業モードで使用される特性Ｐ，Ｎ，Ｌにより定まる制限値ｑｌｉｍを使用した。しかしながら、自動選択モードにおける油圧モータ最大傾転の制限値は、手動選択される作業モードにおいて定めた制限値と異なるものを使用してもよい。

以上では、本発明の走行制御装置をホイールローダに適用する例を説明したが、他のバケットを有する作業車両にも本発明を同様に適用することができる。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施形態の走行制御装置に限定されない。

２ 可変容量形油圧ポンプ
３ 可変容量形油圧モータ
１１ レギュレータ１１４ アームシリンダ
１１５ バケットシリンダ
１１６ アーム角度センサ
２３０、２３２、２３４ 圧力センサ
４，５ 油圧ポンプ
３００ コントローラ
３００Ａ，３００Ｂ ブロック
３００Ｃ バケット重量演算部
３１０ モード選択スイッチ
３２０ リセットスイッチ
ＨＣ１ 走行用回路
ＨＣ２ 作業用回路

Claims (5)

1. バケットを有する作業車両の走行制御装置において、
   可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを閉回路接続して形成され、前記油圧モータの押しのけ容積を制御するモータ制御手段を有する走行用回路と、
   作業用油圧ポンプからの圧油により作業用油圧アクチュエータを駆動する作業用回路と、
   土砂などが積載された前記バケットの重量を演算する重量演算手段と、
   前記作業用回路の負荷圧と前記演算されたバケット重量に応じて、前記作業用回路の負荷圧が所定値を超えると、前記演算されたバケット重量が大きいほど大きい値になるよう、前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を前記作業用回路の負荷圧に応じて制限する最大値制限手段とを備えることを特徴とするバケットを有する作業車両の走行制御装置。
2. 請求項１に記載の作業車両の走行制御装置において、
   前記バケット重量を少なくとも２段階に区分し、各区分ごとに、前記作業用回路の負荷圧に応じて、前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する値(制限値)を設定することを特徴とするバケットを有する作業車両の走行制御装置。
3. 請求項２に記載の作業車両の走行制御装置において、
   前記バケット重量に応じて前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する値(制限値)を設定する自動選択モードと、前記制限値を定める少なくとも２つの作業モードのいずれかのモードに切換える操作部材をさらに有し、
   前記自動選択モードが選択されているときは、前記バケット重量と前記負荷圧に応じて前記制限値が設定され、前記手動モードが選択されているときは、前記少なくとも２つの作業モードに対して予め定めた制限値が設定されることを特徴とするバケットを有する作業車両の走行制御装置。
4. 請求項３に記載の作業車両の走行制御装置において、
   前記少なくとも２段階の区分ごとに前記作業用回路の負荷圧に応じて設定した少なくとも２つの制限値のそれぞれは、前記少なくとも２つの作業モードに対してそれぞれ予め設定されている少なくとも２つの制限値に対応することを特徴とするバケットを有する作業車両の走行制御装置。
5. 土砂などを積載するバケット、および前記バケットを上昇下降させるアームを有するホイールローダの走行制御装置において、
   前記バケットをクラウドおよびダンプするバケットシリンダ、前記アームを駆動するアームシリンダ、および前記バケットシリンダとアームシリンダに圧油を供給する油圧ポンプを備えた作業用回路と、
   可変容量形油圧ポンプと可変容量形油圧モータとを閉回路接続して形成され、前記油圧モータの押しのけ容積を制御するモータ制御手段を有する走行用回路と、
   土砂などが積載された前記バケットの重量を演算する重量演算手段と、
   前記バケット重量に応じて前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する値(制限値)を設定する自動選択モード、および前記制限値を定める少なくとも２つの作業モードのいずれかのモードに切換える操作部材と、
   前記自動選択モードが選択されているときは、前記アームシリンダの負荷圧が所定値を超えると、前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を、前記演算されたバケット重量が大きいほど大きい値になるように定められた制限値に制限し、前記作業モードが選択されているときは、前記作業モードとして予め設定されている制限値に前記油圧モータの押しのけ容積の最大値を制限する最大値制限手段とを備えることを特徴とするバケットを有するホイールローダの走行制御装置。

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