JP2014055439A - ホイールローダ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、簡易な操作で良好な掘削作業性を得ることができるホイールローダを提供することにある。
【解決手段】リンク機構は、ブームを上方に回動させるときに、ブームに対する作業具の相対角度を変更する。これにより、作業具の水平方向に対する角度の変化量が、ブームに対する作業具の相対角度を一定としてブームを上方に回動させるときの作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなる。制御部は、自動チルト制御を実行する。自動チルト制御において制御部は、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具を上方に回動させる。
【選択図】図９

Description

本発明は、ホイールローダに関する。

ホイールローダは、車体と、車体に取り付けられた作業機とを備えている。作業機は、ブームと、作業具とを有する。ブームは、車体に回動可能に取り付けられる。作業具は、例えばバケットやフォーク等であり、ブームの先端部に取り付けられる。

特許文献１に開示されているように、作業機は、平行リンク機構やＺバーリンク機構などのリンク機構を備えている。リンク機構は、ブームと作業具とを連結しており、ブームの動作に連動して作業具を動作させる機構である。Ｚバーリンク機構を搭載したホイールローダでは、ブームが上方へ回動すると、作業具の水平方向に対する角度が変化する。しかし、例えばバケットに荷物を積んだ状態でバケットを高く持ち上げるときには、バケットの角度を水平に維持することが好ましい。

そこで、平行リンク機構は、ブームが上方へ回動すると、バケットの角度が水平に維持されるように、バケットのブームに対する相対角度を変更する。また、上述した平行リンク機構の他にも、ブームが上方へ回動するときに、バケットの水平方向に対する角度の変化を小さく抑える機能（以下、「姿勢保持機能」と呼ぶ）を有するリンク機構も知られている。なお、以下の説明において「平行リンク機構」は、狭義の平行リンク機構に限らず、姿勢保持機能を有する他のリンク機構も含むものとする。

特開２０１０−２６５６３９号公報

ホイールローダの掘削作業では、バケットを砂利などの対象物に押し込む。このとき、タイヤのスリップを防ぐために、オペレータは、対象物にバケットの刃先を差し込むと同時にブーム上げ操作を行うことにより、タイヤの接地圧を増大させる場合が多い。

このとき、Ｚバーリンク機構を搭載したホイールローダでは、ブームの上方への回動と同時にバケットが適度に上方に回動する構造となっているため、バケットの操作無しでブームの操作のみでも対象物がバケット内に入りやすい。さらに、オペレータがブーム上げ操作を続けた場合に、バケットが適度に上方に回動することによって、作業機が受ける反力が緩和される。これにより、ブームシリンダの油圧の上昇やストールが抑えられて、ブームが上がりやすくなるため、すくい込みの操作性が良い。

一方、平行リンク機構を搭載したホイールローダでは、ブームの上方への回動に関わらず、バケットの角度は、ほぼ一定である。このため、ブーム上げ操作のみでは、掘削時に作業機が受ける反力が大きくなり、ブームが上がりにくい。このため、掘削の開始時に、ブーム上げ操作と同時にバケットを上方に回動させる操作を行なわないと、良好な掘削作業性が得られない。

本発明の課題は、簡易な操作で良好な掘削作業性を得ることができるホイールローダ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、車体と、作業機と、リンク機構と、制御部とを備える。作業機は、ブームと作業具とを有する。ブームは、上下方向に回動可能に車体に取り付けられる。作業具は、上下方向に回動可能にブームの先端部に取り付けられる。リンク機構は、ブームを上方に回動させるときに、ブームに対する作業具の相対角度を変更する。これにより、作業具の水平方向に対する角度の変化量が、ブームに対する作業具の相対角度を一定としてブームを上方に回動させるときの作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなる。制御部は、自動チルト制御を実行する。自動チルト制御において制御部は、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具を上方に回動させる。

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、制御部は、自動チルト制御の開始時から所定時間が経過したときに自動チルト制御を終了する。

本発明の第３の態様に係るホイールローダは、第１又は第２の態様のホイールローダであって、制御部は、ブームの水平方向に対する角度が、水平方向よりも低い所定角度に達したときに自動チルト制御を終了する。

本発明の第４の態様に係るホイールローダは、第１から第３の態様のいずれかのホイールローダであって、作動油を吐出する作業機用油圧ポンプをさらに備える。作業機は、ブームを駆動するブームシリンダをさらに有する。制御部は、ブームを上方に回動させるためにブームシリンダに供給される油圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する。

本発明の第５の態様に係るホイールローダは、第１から第４の態様のいずれかのホイールローダであって、牽引力パラメータ検知部をさらに備える。牽引力パラメータ検知部は、牽引力パラメータの値を検知する。牽引力パラメータは、ホイールローダの前進方向への牽引力の大きさを示すパラメータである。牽引力パラメータが所定値以上であるか否かに基づいて、制御部は、自動チルト制御の実行を判定する。

本発明の第６の態様に係るホイールローダは、第１から第５の態様のいずれかのホイールローダであって、自動チルト制御の有効と無効とを選択するための選択部をさらに備える。

本発明の第７の態様に係るホイールローダは、第１から第６の態様のいずれかのホイールローダであって、作業機操作部と、作業機ロック操作部とをさらに備える。オペレータは、作業機操作部によって、作業機を操作する。作業機ロック操作部は、作業機操作部による操作に関わらず作業機をロックする。制御部は、作業機ロック操作部によって作業機がロックされているときには、自動チルト制御を実行しない。

本発明の第８の態様に係るホイールローダの制御方法は以下のステップを備える。第１ステップでは、ブームを上方に回動させる。第２ステップでは、ブームが上方に回動するときに、ブームに対する作業具の相対角度がリンク機構によって変更される。これにより、ブームの先端部に装着された作業具の水平方向に対する角度の変化量が、ブームに対する作業具の相対角度を一定としてブームを上方に回動させるときの作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなる。第３ステップでは、自動チルト制御を実行する。自動チルト制御では、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具を上方に回動させる。

本発明の第１の態様に係るホイールローダでは、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具が自動的に上方に回動する。このため、オペレータが、ブームの操作と同時に作業具の操作を行なわなくても、良好な掘削作業性を得ることができる。

本発明の第２の態様に係るホイールローダでは、作業機が受ける反力が大きい掘削の開始時に限って、作業具が自動的に制御される。これにより、作業具が不必要に自動的に制御されることが抑えられる。

本発明の第３の態様に係るホイールローダでは、作業具を大きく持ち上げたときには、自動チルト制御が解除される。これにより、作業具を大きく持ち上げた状態では、リンク機構による姿勢保持機能によって操作性を向上させることができる。

本発明の第４の態様に係るホイールローダでは、制御部は、ブームシリンダに供給される油圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを精度良く判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、前進方向への牽引力が大きいときに、自動チルト制御が実行される。このため、作業機が受ける反力が大きい状況で、自動チルト制御を行うことができる。

本発明の第６の態様に係るホイールローダでは、オペレータは、自動チルト制御が不要なときに、選択部によって自動チルト制御を無効にすることができる。これにより、作業具が不必要に制御されることが抑えられるため、操作性が向上する。

本発明の第７の態様に係るホイールローダでは、作業機ロック操作部によって作業機がロックされているときには、自動チルト制御が実行されない。これにより、自動チルト制御の不用な実行を回避することができる。

本発明の第８の態様に係るホイールローダの制御方法では、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具が自動的に上方に回動する。このため、オペレータが、ブームの操作と同時に作業具の操作を行なわなくても、良好な掘削作業性を得ることができる。

本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図。 ホイールローダの前部を示す側面図。 ホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図。 ホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図。 自動チルト制御の実行の可否を判定するための処理を示すフローチャート。 自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャート。 自動チルト指令値情報の一例を示す図。 自動チルト制御の終了を判定するための処理を示すフローチャート。 ホイールローダにおいて自動チルト制御が実行されたときのバケットのチルト角度の変化を示す図。 変形例に係るホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図。 変形例に係る自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャート。 変形例に係る自動チルト制御の終了を判定するための処理を示すフローチャート。

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の斜視図である。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、リンク機構５９とを備えている。キャブ５６は、車体５１上に載置されている。作業機５２は、車体５１の前部に取り付けられている。作業機５２は、ブーム５３とバケット５４とブームシリンダ５７とバケットシリンダ５８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、上下方向に回動可能に車体５１に取り付けられている。ブーム５３は、ブームシリンダ５７によって上下に回動する。バケット５４は、上下方向に回動可能にブーム５３の先端部に取り付けられている。バケット５４は、バケットシリンダ５８によって上下に回動する。なお、以下の説明において、「チルト」とは、バケット５４が上方に回動する動作を意味する。「ダンプ」とは、バケット５４が下方に回動する動作を意味する。なお、ブーム５３には、バケット５４に代えてフォークなどの他の作業具が装着可能とされている。

リンク機構５９は、図２に示すように、ベルクランク５９ａと連結リンク５９ｂとを有する。リンク機構５９は、バケット５４をブーム５３の動作に連動して動作させる。

ベルクランク５９ａは、ブーム５３の長手方向における中央部付近に連結されている。ベルクランク５９ａは、回動可能にブーム５３に連結されている。ベルクランク５９ａの一方の端部はバケットシリンダ５８に連結されている（図１参照）。ベルクランク５９ａの他方の端部は、連結リンク５９ｂに連結されている。連結リンク５９ｂの一方の端部は、バケット５４の背面に回動可能に連結されている。連結リンク５９ｂの他方の端部は、ベルクランク５９ａに回動可能に連結されている。

リンク機構５９は、ブーム５３を上下に回動させるときに、バケット角度θｂｕの変化量が、バケット相対角度θｂｕ’を一定としてブーム５３を上方に回動させるときのバケット角度θｂｕの変化量よりも小さくなるように、バケット相対角度θｂｕ’を変更する。バケット角度θｂｕは、バケット５４の底面の水平方向に対する角度である。バケット相対角度θｂｕ’は、ブーム５３の基準線Ｌに対するバケット５４の底面の角度である。ブーム５３の基準線Ｌは、ブーム５３の車体５１に対する回動中心Ｏ１と、バケット５４のブーム５３に対する回動中心Ｏ２とを結ぶ線である。

具体的には、リンク機構５９は、バケット角度θｂｕが一定となるように、ブーム角度θｂｏの変化に応じて、バケット相対角度θｂｕ’を変更する。すなわち、ブーム５３が上下に回動するときに、リンク機構５９は、バケット角度θｂｕを一定に維持する。これにより、バケット５４が平行移動する。なお、ブーム角度θｂｏは、ブーム５３の基準線Ｌの水平方向に対する角度である。ブーム角度θｂｏは、側面視において、水平方向を０度とする。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。

図３及び図４は、ホイールローダ５０に搭載された油圧回路の構成を示すブロック図である。ホイールローダ５０は、主として、エンジン１、作業機用油圧ポンプ２、チャージポンプ３、走行機構４、エンジンコントローラ８、車体コントローラ９を有している。

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、作業機用油圧ポンプ２、チャージポンプ３、走行機構４等に伝達される。エンジン１の実回転速度はエンジン回転速度センサ１ａによって検知される。また、エンジン１には、燃料噴射装置１ｂが接続されている。エンジンコントローラ８は、設定された目標エンジン回転速度に応じて燃料噴射装置１ｂを制御することにより、エンジン１の出力トルクと回転速度とを制御する。

走行機構４は、エンジン１からの駆動力によってホイールローダ５０を走行させる。走行機構４は、走行用油圧ポンプ５と、油圧モータ１０と、駆動油圧回路２０とを有する。

走行用油圧ポンプ５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。走行用油圧ポンプ５は、可変容量型の油圧ポンプである。走行用油圧ポンプ５から吐出された作動油は、駆動油圧回路２０を通って油圧モータ１０へと送られる。走行用油圧ポンプ５は、作動油の吐出方向を変更可能である。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、走行用油圧ポンプ５から第１駆動回路２０ａを介して油圧モータ１０に供給されることにより、油圧モータ１０が一方向（例えば、前進方向）に駆動される。この場合、第２駆動回路２０ｂを介して油圧モータ１０から走行用油圧ポンプ５に作動油が戻る。作動油が、走行用油圧ポンプ５から第２駆動回路２０ｂを介して油圧モータ１０に供給されることにより、油圧モータ１０が他方向（例えば、後進方向）に駆動される。この場合、第１駆動回路２０ａを介して油圧モータ１０から走行用油圧ポンプ５に作動油が戻る。

そして、油圧モータ１０が駆動軸１１を介して上述したタイヤ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、ホイールローダ５０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。

駆動油圧回路２０には、駆動回路圧検知部１７が設けられている。駆動回路圧検知部１７は、第１駆動回路２０ａ又は第２駆動回路２０ｂを介して油圧モータ１０に供給される作動油の圧力（以下、「駆動回路圧」）を検知する。具体的には、駆動回路圧検知部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の油圧を検知する。第２駆動回路圧センサ１７ｂは、第２駆動回路２０ｂの油圧を検知する。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、検知信号を車体コントローラ９に送る。また、走行用油圧ポンプ５には、走行用油圧ポンプ５の吐出方向を制御するための前後進切換弁２７とポンプ容量制御シリンダ２８とが接続されている。

前後進切換弁２７は、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ２８への作動油の供給方向を切り換える電磁制御弁である。ポンプ容量制御シリンダ２８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、走行用油圧ポンプ５の傾転角を変更する。また、ポンプ容量制御シリンダ２８は、ポンプ容量制御シリンダ２８に供給される作動油の供給方向に応じて走行用油圧ポンプ５からの作動油の吐出方向を切り換える。

ポンプパイロット回路３２には、圧力制御弁２９が配置されている。圧力制御弁２９は、車体コントローラ９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。圧力制御弁２９は、ポンプパイロット回路３２の油圧を制御することにより、走行用油圧ポンプ５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。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る。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、走行用油圧ポンプ５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。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。

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。

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。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。

作業機用油圧ポンプ２は、エンジン１によって駆動される。作業機用油圧ポンプ２は、作業機５２を駆動するための油圧ポンプである。作業機用油圧ポンプ２から吐出された作動油は、作業機用油圧回路３１を介してブームシリンダ５７及びバケットシリンダ５８に供給される。これにより、作業機５２が駆動される。

図３に示すように、作業機用油圧回路３１には、ブーム制御弁１８が設けられている。ブーム制御弁１８は、作業機操作部２３の操作量に応じて駆動される。ブーム制御弁１８は、ブーム制御弁１８のパイロットポートに印加されるパイロット圧（以下、「ブームＰＰＣ圧」と呼ぶ）に応じて、ブームシリンダ５７に供給される作動油の流量を制御する。ブームＰＰＣ圧は、作業機操作部２３のブームＰＰＣ弁２３ａによって制御される。ブームＰＰＣ弁２３ａは、作業機操作部２３の操作量に応じたパイロット圧をブーム制御弁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２３の操作量に応じてブームシリンダ５７が制御される。

ブームＰＰＣ圧は、ブームＰＰＣ圧センサ２１によって検知される。また、ブームシリンダ５７に供給される作動油の圧力は、ブーム圧センサ２２によって検知される。ブームＰＰＣ圧センサ２１及びブーム圧センサ２２は、検知信号を車体コントローラ９に送る。

ブーム５３には、ブーム角度センサ３８が設けられている。ブーム角度センサ３８は、ブーム角度θｂｏを検出する。ブーム角度センサ３８は、検知信号を車体コントローラ９に送る。

図４に示すように、作業機用油圧回路３１には、バケット制御弁３５が設けられている。バケット制御弁３５は、作業機操作部２３の操作量に応じて駆動される。バケット制御弁３５は、バケット制御弁３５のパイロットポートに印加されるパイロット圧（以下、「バケットＰＰＣ圧」と呼ぶ）に応じて、バケットシリンダ５８に供給される作動油の流量を制御する。バケットＰＰＣ圧は、作業機操作部２３のバケットＰＰＣ弁２３ｂによって制御される。バケットＰＰＣ弁２３ｂは、作業機操作部２３の操作量に応じたパイロット圧をバケット制御弁３５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２３の操作量に応じてバケットシリンダ５８が制御される。

バケットＰＰＣ圧は、バケットＰＰＣ圧センサ３６によって検知される。バケットＰＰＣ圧センサ３６は、検知信号を車体コントローラ９に送る。また、バケットシリンダ５８には、バケット角度θｂｕが所定の閾値を超えたことを検出するための近接スイッチ３７が設けられている。所定の閾値は、バケット５４が最大にチルト動作した状態でのバケット角度θｂｕに相当する。従って、近接スイッチ３７は、バケット５４が最大にチルト動作した状態であるか否かを検出する。

作業機用油圧回路３１には、バケットチルト制御弁６１と高圧選択弁６２とが設けられている。バケットチルト制御弁６１は、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてバケット制御弁３５に印加されるパイロット圧を制御する電磁制御弁である。高圧選択弁６２は、バケットチルト制御弁６１から供給されるパイロット圧とバケットＰＰＣ弁２３ｂから供給されるパイロット圧のうち、大きい方のパイロット圧を選択してバケット制御弁３５のパイロットポートに供給する。これにより、作業機操作部２３が操作されなくても、車体コントローラ９からの制御信号によってバケットシリンダ５８を制御することができる。

図３に示す油圧モータ１０は、可変容量型の油圧モータ１０である。油圧モータ１０は、走行用油圧ポンプ５から吐出された作動油によって駆動される。油圧モータ１０は、タイヤ５５を回転させるための駆動力を生じさせる走行用のモータである。油圧モータ１０は、走行用油圧ポンプ５からの作動油の吐出方向に応じて前進方向と後進方向とに駆動方向が変更される。

油圧モータ１０には、モータシリンダ１２と、モータ容量制御部１３とが設けられている。モータシリンダ１２は、油圧モータ１０の傾転角を変更する。モータ容量制御部１３は、車体コントローラ９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１３は、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてモータシリンダ１２を制御する。

モータシリンダ１２とモータ容量制御部１３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。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１３は、車体コントローラ９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１２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９は、油圧モータ１０の容量を任意に変えることができる。

ホイールローダ５０は、前後進操作部材２６を備えている。前後進操作部材２６は、車両の前後進を切り換えるためにオペレータによって操作される。前後進操作部材２６の操作位置は、前進位置と後進位置と中立位置とに切り換えられる。前後進操作部材２６は、前後進操作部材２６の位置を示す操作信号を車体コントローラ９に送る。オペレータは、前後進操作部材２６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。

ホイールローダ５０は、作業機ロック操作部２５を備えている。作業機ロック操作部２５は、ロック位置と解除位置とに切換可能に設けられており、オペレータによって操作される。作業機ロック操作部２５がロック位置にあるときには、作業機操作部２３による操作に関わらず作業機５２がロックされる。作業機ロック操作部２５が解除位置にあるときには、作業機操作部２３による操作に応じて作業機５２が動作する。作業機ロック操作部２５の位置を示す操作信号が車体コントローラ９に送られる。

ホイールローダ５０は、入力装置２４を備えている。オペレータは、入力装置２４によって、ホイールローダ５０のオプション選択に関する情報を入力することができる。オプション選択は、平行リンク機構やＺバーリンク機構などのホイールローダ５０に取り付け可能なリンク機構の種類を含む。また、入力装置２４は、後述する自動チルト制御の有効／無効を選択するためにオペレータによって操作される。

エンジンコントローラ８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８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。

車体コントローラ９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９は、各検知部からの出力信号に基づいて各制御弁を電子制御することにより、走行用油圧ポンプ５の容量と油圧モータ１０の容量とを制御する。具体的には、車体コントローラ９は、エンジン回転速度センサ１ａが検知したエンジン回転速度に基づいて指令信号を圧力制御弁２９に出力する。これにより、走行用油圧ポンプ５の容量が制御される。

車体コントローラ９は、エンジン回転速度センサ１ａおよび駆動回路圧検知部１７からの出力信号を処理して、モータ容量の指令信号をモータ容量制御部１３に出力する。これにより、油圧モータ１０の容量が制御される。

次に、車体コントローラ９によって実行される自動チルト制御について説明する。自動チルト制御は、掘削中に、ブーム５３を水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、バケット５４を自動的に上方に回動させる制御である。図５は、自動チルト制御の実行の可否を判定するための処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、車体コントローラ９は、上述した入力装置２４によるオプション選択において、リンク機構の種類が、平行リンク機構に設定されているか否かを判定する。リンク機構の種類として、平行リンク機構が設定されているときには、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、車体コントローラ９は、上述した入力装置２４によるオプション選択において、自動チルト制御の有効／無効が有効に設定されているか否かを判定する。自動チルト制御の有効／無効が有効に設定されているときには、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、車体コントローラ９は、作業機ロックが解除されているか否かを判定する。車体コントローラ９は、作業機ロック操作部２５が解除位置にあるときに、作業機ロックが解除されていると判定する。作業機ロックが解除されているときには、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、自動チルト制御許可フラグがＯＮに設定される。自動チルト制御許可フラグがＯＮであることは、自動チルト制御の実行が許可されることを意味する。従って、ステップＳ１からＳ３の条件の全てが満たされているときに、車体コントローラ９は、自動チルト制御を実行可能と判定する。

ステップＳ１からＳ３の条件の少なくとも１つが満たされていないときには、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、自動チルト制御許可フラグがＯＦＦに設定される。自動チルト制御許可フラグがＯＦＦであることは、自動チルト制御の実行が許可されないことを意味する。従って、ステップＳ１からＳ３の条件の少なくとも１つが満たされていないときには、車体コントローラ９は、自動チルト制御を実行しない。

図６は、自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャートである。車体コントローラ９は、自動チルト制御許可フラグがＯＮであるときに、図６に示す処理を行う。

ステップＳ１０１では、車体コントローラ９は、掘削フラグがＯＮであるか否かを判定する。掘削フラグは、ホイールローダ５０が掘削を行なっているか否かを示すフラグである。掘削フラグがＯＮであることは、ホイールローダ５０が掘削を行なっていることを意味する。掘削フラグがＯＦＦであることは、ホイールローダ５０が掘削を行なっていないことを意味する。

車体コントローラ９は、ブームボトム圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する。ブームボトム圧は、ブーム５３を上方に回動させるためにブームシリンダ５７に供給される油圧である。例えば、車体コントローラ９は、ブームボトム圧が所定の圧力閾値以上であることを含む所定条件が満たされたときに、掘削フラグをＯＮに設定する。ブームボトム圧が所定の圧力閾値以上であることは、掘削が行なわれていると見なすことができる程度にブームシリンダ５７に大きな負荷がかかっていることを意味する。ステップＳ１０１において掘削フラグがＯＮであるときには、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、車体コントローラ９は、ブーム角度が所定の角度閾値Ａ１より小さいか否かを判定する。角度閾値Ａ１は、水平方向より下方のブーム角度である。ブーム角度が所定の角度閾値Ａ１より小さいときには、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ１以上であるか否かを判定する。ブーム上げＰＰＣ圧は、ブーム５３を上昇させるためのブームＰＰＣ圧である。圧力閾値Ｂ１は、ブーム５３が上昇し始めるときのブーム上げＰＰＣ圧に相当する。ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ１以上であるときには、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ１以上であるか否かを判定する。ここで、駆動回路圧は、油圧モータ１０を前進方向に駆動する場合の油圧（例えば第１駆動回路２０ａの油圧）である。従って、駆動回路圧は、ホイールローダ５０の前進方向への牽引力の大きさを示す牽引力パラメータとして用いられる。圧力閾値Ｃ１は、バケットが土砂に突っ込んでいる状態でのホイールローダ５０の牽引力に相当する。駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ１以上であるときには、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、車体コントローラ９は、近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであるか否かを判定する。近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであることは、バケット角度θｂｕが所定の閾値を超えていないことを意味する。言い換えれば、近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであることは、バケット５４が掘削時等に受ける反力が大きい位置にあることを意味する。車体コントローラ９は、近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであるときには、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、車体コントローラ９は、バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ１より小さいか否かを判定する。バケットダンプＰＰＣ圧は、バケット５４をダンプさせるためのバケットＰＰＣ圧である。圧力閾値Ｄ１は、バケット５４をダンプさせる操作が行なわれていないときのバケットダンプＰＰＣ圧に相当する。車体コントローラ９は、バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ１より小さいときには、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６が正常であるか否かを判定する。例えば、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６からの信号の電圧が適正範囲内であるときに、バケットＰＰＣ圧センサ３６が正常であると判定する。バケットＰＰＣ圧センサ３６が正常であるときにはステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、車体コントローラ９は、自動チルト制御を開始する。自動チルト制御において、車体コントローラ９は、自動チルト指令値情報に基づいてバケット５４のチルト角度を制御する。チルト角度は、バケット５４がチルト動作するときのバケット角度を意味する。

図７は、自動チルト指令値情報の一例を示している。自動チルト指令値情報は、自動チルト指令値とブーム上げＰＰＣ圧との関係を規定する。自動チルト指令値は、バケットチルト制御弁６１への指令値である。従って、車体コントローラ９は、ブーム上げＰＰＣ圧に応じてバケット５４のチルト角度を制御する。図７に示すように、自動チルト指令値情報では、ブーム上げＰＰＣ圧が大きいほど、自動チルト指令値は大きい。自動チルト指令値が大きいほど、バケットチルト制御弁６１は、大きなバケットＰＰＣをバケット制御弁３５に供給する。すなわち、ブーム上げＰＰＣ圧が大きいほど、チルト角度が大きくなる。

より詳細には、自動チルト指令値情報では、ブーム上げＰＰＣ圧がｐ１より大きくｐ２以下の範囲であるときは、ブーム上げＰＰＣ圧がｐ１以下の範囲であるときよりも、ブーム上げＰＰＣ圧に対する自動チルト指令値の増加率が大きい。従って、ブーム上げＰＰＣ圧が小さいときには、自動チルト制御でのチルト角度の増加量が小さい。

図８は、自動チルト制御の終了を判定するための処理を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、車体コントローラ９は、掘削フラグがＯＦＦであるか否かを判定する。掘削フラグがＯＦＦであるときには、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、車体コントローラ９は、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０２では、車体コントローラ９は、ブーム角度が所定の角度閾値Ａ２以上であるか否かを判定する。角度閾値Ａ２は、上述した角度閾値Ａ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。角度閾値Ａ２は、水平方向よりも低い角度である。ブーム角度が所定の角度閾値Ａ２以上であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。従って、車体コントローラ９は、ブーム角度が、所定角度Ａ１より小さく角度から増大して所定角度Ａ２に達したときに自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０３では、ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ２より小さいか否かを判定する。圧力閾値Ｂ２は、上述した圧力閾値Ｂ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ２より小さいときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０４では、駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ２より小さいか否かを判定する。ここで、駆動回路圧は、油圧モータを前進方向に駆動する場合の油圧（例えば第１駆動回路２０ａの油圧）である。圧力閾値Ｃ２は、上述した圧力閾値Ｃ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ２より小さいときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０５では、車体コントローラ９は、近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであるか否かを判定する。近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであることは、バケット角度θｂｕが所定の閾値を超えていることを意味する。言い換えれば、近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであることは、バケット５４が掘削時等に受ける反力が過大とならない位置にあることを意味する。近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０６では、車体コントローラ９は、バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ２以上であるか否かを判定する。圧力閾値Ｄ２は、上述した圧力閾値Ｄ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ２以上であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０７では、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６が異常であるか否かを判定する。例えば、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６からの信号の電圧が適正範囲内ではないときに、バケットＰＰＣ圧センサ３６が異常であると判定する。バケットＰＰＣ圧センサ３６が異常であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０８では、車体コントローラ９は、ブーム角速度が所定の角速度閾値Ｗ１より小さいか否かを判定する。車体コントローラ９は、例えば、ブーム角度センサ３８からの検出値に基づいて、ブーム角速度を算出する。角速度閾値Ｗ１は、ブーム５３が上昇していないと見なせる程度に小さい値である。ブーム角速度が所定の角速度閾値Ｗ１より小さいときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０９では、車体コントローラ９は、自動チルト制御の継続時間が所定の時間閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する。自動チルト制御の継続時間が所定の時間閾値Ｔ１以上であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。従って、車体コントローラ９は、自動チルト制御の開始時から所定時間Ｔ１が経過したときに自動チルト制御を終了する。

以上のように、ステップＳ２０１からＳ２０９までの条件の少なくとも１つが満たされたときに、車体コントローラ９は、自動チルト制御を終了する。言い換えれば、ステップＳ１からＳ９までの条件が全て満たされているときには、車体コントローラ９は、自動チルト制御を継続する。

本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削中に、オペレータが、ブーム上げ操作を行うと、その操作量に応じてブーム５３が上方に回動する。このブーム５３の動作に連動して、リンク機構５９は、バケット角度θｂｕが一定となるように、ブーム角度θｂｏの変化に応じて、バケット相対角度θｂｕ’を変更する。このとき、ブーム５３が水平方向よりも低い所定の角度範囲（角度閾値Ａ１より小さい角度範囲）内であるときには、車体コントローラ９が自動チルト制御を実行する。これにより、バケット５４が上方に回動する。

図９は、本実施形態に係るホイールローダ５０において自動チルト制御が実行されたときのブームヒンジピンの高さに対するバケットのチルト角度の変化を示している。ブームヒンジピンの高さは、図２に示すように、バケットの回動中心Ｏ２の高さＨに相当する。従って、ブーム上げ操作によってブームヒンジピンの高さは大きくなる。図９において、L_autotiltは、本実施形態に係るホイールローダ５０において自動チルト制御が実行されているときのチルト角度の変化を示す。L_parallelは、平行リンク機構を備えているが、自動チルト制御を実行しない従来のホイールローダ（以下、「従来の平行リンク型ホイールローダ」と呼ぶ）でのチルト角度の変化を示す。L_Zbarは、Ｚバーリンクを備える従来のホイールローダ（以下、「Ｚバーリンク型ホイールローダ」と呼ぶ）でのチルト角度の変化を示す。

図９に示すように、本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削の開始時点Ｐ１から掘削の開始直後の時点Ｐ２までの間は、チルト角度が従来の平行リンク型ホイールローダよりも大きく増大する。これにより、チルト角度がＺバーリンク型ホイールローダと同様に変化する。これは、自動チルト制御が行われることによって、チルト角度が大きくなるように、バケット５４が自動的に制御されるからである。

そして、時点Ｐ２以降は、チルト角度の変化が小さくなる。これにより、チルト角度が従来の平行リンク型ホイールローダと同様に変化する。これは、自動チルト制御が終了することによって、オペレータの操作によるチルト角度の変化を除いて、チルト角度の変化が、リンク機構５９の姿勢保持機能による変化のみになるからである。

以上のように、本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削の開始当初において、バケット５４が自動的に上方に回動する。このため、オペレータが、ブーム５３の操作と同時にバケット５４の操作を行なわなくても、良好な掘削作業性を得ることができる。

図８のステップＳ２０９に示すように、車体コントローラ９は、自動チルト制御の開始時から所定時間Ｔ１が経過したときに自動チルト制御を終了する。従って、作業機５２が受ける反力が大きい掘削の開始時に限って、バケット５４が自動的に制御される。これにより、バケット５４が不必要に自動的に制御されることが抑えられる。

図８のステップＳ２０２に示すように、車体コントローラ９は、ブーム角度が、水平方向よりも低い所定角度Ａ２に達したときに自動チルト制御を終了する。従って、バケット５４を大きく持ち上げたときには、自動チルト制御が解除される。これにより、バケット５４を大きく持ち上げた状態では、リンク機構５９による姿勢保持機能によって操作性を向上させることができる。

車体コントローラ９は、ブームボトム圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する。このため、車体コントローラ９は、掘削中であるか否かを精度良く判定することができる。

図６のステップＳ１０４に示すように、自動チルト制御の開始条件は、駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ１以上であることを含む。従って、前進方向への牽引力が大きいときに、自動チルト制御が実行される。このため、作業機５２が受ける反力が大きい状況で、自動チルト制御を行うことができる。

オペレータは、自動チルト制御が不要なときに、入力装置２４によって自動チルト制御を無効にすることができる。これにより、バケットが不必要に制御されることが抑えられるため、操作性が向上する。

図５のステップＳ３に示すように、作業機ロック操作部２５が解除位置ではないとき、すなわち、作業機ロック操作部２５がロック位置であるときには、車体コントローラ９は、自動チルト制御の実行を不可と判定する。従って、作業機ロック操作部２５によって作業機５２がロックされているときには、自動チルト制御が実行されない。これにより、自動チルト制御の不用な実行を回避することができる。

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１つの走行用油圧モータを含む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、走行機構としてＨＳＴシステムを例示しているが、走行機構は、トルクコンバータやトランスミッションを介して駆動軸を駆動する機構であってもよい。この場合、牽引力パラメータとして、トルクコンバータの速度比から算出した牽引力が牽引力パラメータとして使用されてもよい。

自動チルト制御の実行の可否の判定条件と、自動チルト制御の開始条件と、自動チルト制御の終了条件と、掘削フラグの判定条件とは、上記の実施形態で例示した条件と異なる条件が採用されてもよい。

上記の実施形態では、作業具としてバケットが例示されているが、他の作業具が用いられてもよい。

上記の実施形態では、車体コントローラとエンジンコントローラが別の構成として記載されているが、一体のコントローラであってもよい。或いは、車体コントローラが複数のコントローラによって構成されてもよい。

上記の実施形態において、近接スイッチ３７に代えて、バケット角度センサが用いられてもよい。バケット角度センサは、バケット角度θｂｕ或いはバケット相対角度θｂｕ’を検出する。この場合、上述したステップＳ１０５において、車体コントローラ９は、バケット角度θｂｕ或いはバケット相対角度θｂｕ’が、所定の角度閾値より小さいか否かを判定する。また、上述したステップＳ２０５において、車体コントローラ９は、バケット角度θｂｕ或いはバケット相対角度θｂｕ’が、所定の角度閾値以上であるか否かを判定する。

上記の実施形態では、作業機操作部２３は、油圧制御方式の操作部であるが、電気制御方式の操作部が用いられてもよい。図１０は、変形例に係るホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図である。なお、図１０において、上述した実施形態と同じ構成には同じ符号を付している。

図１０に示すように、変形例に係るホイールローダは、作業機操作部２３’を備える。作業機操作部２３’は、電気制御方式の操作部である。作業機操作部２３’は、操作量に応じた操作信号を車体コントローラ９に出力する。例えば、作業機操作部２３’は、操作量に応じた電圧値を有する操作信号を車体コントローラ９に出力する。また、変形例に係るホイールローダは、第１バケットチルト制御弁６１ａと、第２バケットチルト制御弁６１ｂとを有する。第１バケットチルト制御弁６１ａと、第２バケットチルト制御弁６１ｂとは、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてバケット制御弁３５に印加されるパイロット圧を制御する電磁制御弁である。

車体コントローラ９は、作業機操作部２３’からの操作信号に基づいて、第１バケットチルト制御弁６１ａ及び第２バケットチルト制御弁６１ｂへの指令値を決定する。ただし、自動チルト制御の実行中には、車体コントローラ９は、自動チルト指令値情報に基づいて決定した指令値と、作業機操作部２３’からの操作信号に基づいて決定した指令値とのうち大きい方を、第１バケットチルト制御弁６１ａへの指令値として決定する。

図１１は、変形例に係る自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、ステップＳ１０３’では、車体コントローラ９は、ブーム上げ操作量が所定の操作量閾値Ｅ１以上であるか否かを判定する。ブーム上げ操作量は、ブーム５３を上昇させるための作業機操作部２３’の操作量である。

また、ステップＳ１０６’では、車体コントローラ９は、バケットダンプ操作量が、所定の操作量閾値Ｆ１より小さいか否かを判定する。バケットダンプ操作量は、バケット５４をダンプさせるための作業機操作部２３’の操作量である。なお、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’からの操作信号に基づいて、ブーム上げ操作量及びバケットダンプ操作量を取得する。

ステップＳ１０７’では、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’が正常であるか否かを判定する。例えば、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’からの操作信号の電圧値の範囲が適正範囲内であるか否かに基づいて、作業機操作部２３’が正常であるか否かを判定する。図１１に示す他の処理については、図６に示す処理と同様である。

図１２は、変形例に係る自動チルト制御の終了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Ｓ２０３’では、車体コントローラ９は、ブーム上げ操作量が所定の操作量閾値Ｅ２より小さいか否かを判定する。また、ステップＳ２０６’では、車体コントローラ９は、バケットダンプ操作量が、所定の操作量閾値Ｆ２以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０７’では、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’が異常であるか否かを判定する。図１２に示す他の処理については、図８に示す処理と同様である。

本発明によれば、簡易な操作で良好な掘削作業性を得ることができるホイールローダを提供することができる。

５１ 車体
５３ ブーム
５４ バケット
５２ 作業機
５９ リンク機構
９ 車体コントローラ（制御部）
２ 作業機用油圧ポンプ
５７ ブームシリンダ
１７ 駆動回路圧検知部（牽引力パラメータ検知部）
２４ 入力装置（選択部）
２３ 作業機操作部
２５ 作業機ロック操作部

本発明は、ホイールローダに関する。

ホイールローダは、車体と、車体に取り付けられた作業機とを備えている。作業機は、ブームと、作業具とを有する。ブームは、車体に回動可能に取り付けられる。作業具は、例えばバケットやフォーク等であり、ブームの先端部に取り付けられる。

特許文献１に開示されているように、作業機は、平行リンク機構やＺバーリンク機構などのリンク機構を備えている。リンク機構は、ブームと作業具とを連結しており、ブームの動作に連動して作業具を動作させる機構である。Ｚバーリンク機構を搭載したホイールローダでは、ブームが上方へ回動すると、作業具の水平方向に対する角度が変化する。しかし、例えばバケットに荷物を積んだ状態でバケットを高く持ち上げるときには、バケットの角度を水平に維持することが好ましい。

そこで、平行リンク機構は、ブームが上方へ回動すると、バケットの角度が水平に維持されるように、バケットのブームに対する相対角度を変更する。また、上述した平行リンク機構の他にも、ブームが上方へ回動するときに、バケットの水平方向に対する角度の変化を小さく抑える機能（以下、「姿勢保持機能」と呼ぶ）を有するリンク機構も知られている。なお、以下の説明において「平行リンク機構」は、狭義の平行リンク機構に限らず、姿勢保持機能を有する他のリンク機構も含むものとする。

特開２０１０−２６５６３９号公報

ホイールローダの掘削作業では、バケットを砂利などの対象物に押し込む。このとき、タイヤのスリップを防ぐために、オペレータは、対象物にバケットの刃先を差し込むと同時にブーム上げ操作を行うことにより、タイヤの接地圧を増大させる場合が多い。

このとき、Ｚバーリンク機構を搭載したホイールローダでは、ブームの上方への回動と同時にバケットが適度に上方に回動する構造となっているため、バケットの操作無しでブームの操作のみでも対象物がバケット内に入りやすい。さらに、オペレータがブーム上げ操作を続けた場合に、バケットが適度に上方に回動することによって、作業機が受ける反力が緩和される。これにより、ブームシリンダの油圧の上昇やストールが抑えられて、ブームが上がりやすくなるため、すくい込みの操作性が良い。

一方、平行リンク機構を搭載したホイールローダでは、ブームの上方への回動に関わらず、バケットの角度は、ほぼ一定である。このため、ブーム上げ操作のみでは、掘削時に作業機が受ける反力が大きくなり、ブームが上がりにくい。このため、掘削の開始時に、ブーム上げ操作と同時にバケットを上方に回動させる操作を行なわないと、良好な掘削作業性が得られない。

本発明の課題は、簡易な操作で良好な掘削作業性を得ることができるホイールローダ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、車体と、作業機と、リンク機構と、制御部と、牽引力パラメータ検知部とを備える。作業機は、ブームと作業具とを有する。ブームは、上下方向に回動可能に車体に取り付けられる。作業具は、上下方向に回動可能にブームの先端部に取り付けられる。リンク機構は、ブームを上方に回動させるときに、ブームに対する作業具の相対角度を変更する。これにより、作業具の水平方向に対する角度の変化量が、ブームに対する作業具の相対角度を一定としてブームを上方に回動させるときの作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなる。制御部は、自動チルト制御を実行する。自動チルト制御において制御部は、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具を上方に回動させる。牽引力パラメータ検知部は、牽引力パラメータの値を検知する。牽引力パラメータは、ホイールローダの前進方向への牽引力の大きさを示す。牽引力パラメータが所定値以上であるか否かに基づいて、制御部は、自動チルト制御の実行を判定する。

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、制御部は、自動チルト制御の開始時から所定時間が経過したときに自動チルト制御を終了する。

本発明の第３の態様に係るホイールローダは、第１又は第２の態様のホイールローダであって、制御部は、ブームの水平方向に対する角度が、水平方向よりも低い所定角度に達したときに自動チルト制御を終了する。

本発明の第４の態様に係るホイールローダは、第１から第３の態様のいずれかのホイールローダであって、作動油を吐出する作業機用油圧ポンプをさらに備える。作業機は、ブームを駆動するブームシリンダをさらに有する。制御部は、ブームを上方に回動させるためにブームシリンダに供給される油圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する。

本発明の第５の態様に係るホイールローダは、第１から第４の態様のいずれかのホイールローダであって、自動チルト制御の有効と無効とを選択するための選択部をさらに備える。

本発明の第６の態様に係るホイールローダは、第１から第５の態様のいずれかのホイールローダであって、作業機操作部と、作業機ロック操作部とをさらに備える。オペレータは、作業機操作部によって、作業機を操作する。作業機ロック操作部は、作業機操作部による操作に関わらず作業機をロックする。制御部は、作業機ロック操作部によって作業機がロックされているときには、自動チルト制御を実行しない。

本発明の第７の態様に係るホイールローダの制御方法は以下のステップを備える。第１ステップでは、ブームを上方に回動させる。第２ステップでは、ブームが上方に回動するときに、ブームに対する作業具の相対角度がリンク機構によって変更される。これにより、ブームの先端部に装着された作業具の水平方向に対する角度の変化量が、ブームに対する作業具の相対角度を一定としてブームを上方に回動させるときの作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなる。第３ステップでは、自動チルト制御を実行する。自動チルト制御では、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具を上方に回動させる。第４ステップでは、ホイールローダの前進方向への牽引力の大きさを示す牽引力パラメータの値を検知する。そして、牽引力パラメータが所定値以上であるか否かに基づいて、前記自動チルト制御の実行を判定する。

本発明の第１の態様に係るホイールローダでは、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具が自動的に上方に回動する。このため、オペレータが、ブームの操作と同時に作業具の操作を行なわなくても、良好な掘削作業性を得ることができる。また、前進方向への牽引力が大きいときに、自動チルト制御が実行される。このため、作業機が受ける反力が大きい状況で、自動チルト制御を行うことができる。

本発明の第２の態様に係るホイールローダでは、作業機が受ける反力が大きい掘削の開始時に限って、作業具が自動的に制御される。これにより、作業具が不必要に自動的に制御されることが抑えられる。

本発明の第３の態様に係るホイールローダでは、作業具を大きく持ち上げたときには、自動チルト制御が解除される。これにより、作業具を大きく持ち上げた状態では、リンク機構による姿勢保持機能によって操作性を向上させることができる。

本発明の第４の態様に係るホイールローダでは、制御部は、ブームシリンダに供給される油圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを精度良く判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、オペレータは、自動チルト制御が不要なときに、選択部によって自動チルト制御を無効にすることができる。これにより、作業具が不必要に制御されることが抑えられるため、操作性が向上する。

本発明の第６の態様に係るホイールローダでは、作業機ロック操作部によって作業機がロックされているときには、自動チルト制御が実行されない。これにより、自動チルト制御の不用な実行を回避することができる。

本発明の第７の態様に係るホイールローダの制御方法では、掘削中に、ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、作業具が自動的に上方に回動する。このため、オペレータが、ブームの操作と同時に作業具の操作を行なわなくても、良好な掘削作業性を得ることができる。また、前進方向への牽引力が大きいときに、自動チルト制御が実行される。このため、作業機が受ける反力が大きい状況で、自動チルト制御を行うことができる。

本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図。 ホイールローダの前部を示す側面図。 ホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図。 ホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図。 自動チルト制御の実行の可否を判定するための処理を示すフローチャート。 自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャート。 自動チルト指令値情報の一例を示す図。 自動チルト制御の終了を判定するための処理を示すフローチャート。 ホイールローダにおいて自動チルト制御が実行されたときのバケットのチルト角度の変化を示す図。 変形例に係るホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図。 変形例に係る自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャート。 変形例に係る自動チルト制御の終了を判定するための処理を示すフローチャート。

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の斜視図である。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、リンク機構５９とを備えている。キャブ５６は、車体５１上に載置されている。作業機５２は、車体５１の前部に取り付けられている。作業機５２は、ブーム５３とバケット５４とブームシリンダ５７とバケットシリンダ５８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、上下方向に回動可能に車体５１に取り付けられている。ブーム５３は、ブームシリンダ５７によって上下に回動する。バケット５４は、上下方向に回動可能にブーム５３の先端部に取り付けられている。バケット５４は、バケットシリンダ５８によって上下に回動する。なお、以下の説明において、「チルト」とは、バケット５４が上方に回動する動作を意味する。「ダンプ」とは、バケット５４が下方に回動する動作を意味する。なお、ブーム５３には、バケット５４に代えてフォークなどの他の作業具が装着可能とされている。

リンク機構５９は、図２に示すように、ベルクランク５９ａと連結リンク５９ｂとを有する。リンク機構５９は、バケット５４をブーム５３の動作に連動して動作させる。

ベルクランク５９ａは、ブーム５３の長手方向における中央部付近に連結されている。ベルクランク５９ａは、回動可能にブーム５３に連結されている。ベルクランク５９ａの一方の端部はバケットシリンダ５８に連結されている（図１参照）。ベルクランク５９ａの他方の端部は、連結リンク５９ｂに連結されている。連結リンク５９ｂの一方の端部は、バケット５４の背面に回動可能に連結されている。連結リンク５９ｂの他方の端部は、ベルクランク５９ａに回動可能に連結されている。

リンク機構５９は、ブーム５３を上下に回動させるときに、バケット角度θｂｕの変化量が、バケット相対角度θｂｕ’を一定としてブーム５３を上方に回動させるときのバケット角度θｂｕの変化量よりも小さくなるように、バケット相対角度θｂｕ’を変更する。バケット角度θｂｕは、バケット５４の底面の水平方向に対する角度である。バケット相対角度θｂｕ’は、ブーム５３の基準線Ｌに対するバケット５４の底面の角度である。ブーム５３の基準線Ｌは、ブーム５３の車体５１に対する回動中心Ｏ１と、バケット５４のブーム５３に対する回動中心Ｏ２とを結ぶ線である。

具体的には、リンク機構５９は、バケット角度θｂｕが一定となるように、ブーム角度θｂｏの変化に応じて、バケット相対角度θｂｕ’を変更する。すなわち、ブーム５３が上下に回動するときに、リンク機構５９は、バケット角度θｂｕを一定に維持する。これにより、バケット５４が平行移動する。なお、ブーム角度θｂｏは、ブーム５３の基準線Ｌの水平方向に対する角度である。ブーム角度θｂｏは、側面視において、水平方向を０度とする。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。

図３及び図４は、ホイールローダ５０に搭載された油圧回路の構成を示すブロック図である。ホイールローダ５０は、主として、エンジン１、作業機用油圧ポンプ２、チャージポンプ３、走行機構４、エンジンコントローラ８、車体コントローラ９を有している。

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、作業機用油圧ポンプ２、チャージポンプ３、走行機構４等に伝達される。エンジン１の実回転速度はエンジン回転速度センサ１ａによって検知される。また、エンジン１には、燃料噴射装置１ｂが接続されている。エンジンコントローラ８は、設定された目標エンジン回転速度に応じて燃料噴射装置１ｂを制御することにより、エンジン１の出力トルクと回転速度とを制御する。

走行機構４は、エンジン１からの駆動力によってホイールローダ５０を走行させる。走行機構４は、走行用油圧ポンプ５と、油圧モータ１０と、駆動油圧回路２０とを有する。

走行用油圧ポンプ５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。走行用油圧ポンプ５は、可変容量型の油圧ポンプである。走行用油圧ポンプ５から吐出された作動油は、駆動油圧回路２０を通って油圧モータ１０へと送られる。走行用油圧ポンプ５は、作動油の吐出方向を変更可能である。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、走行用油圧ポンプ５から第１駆動回路２０ａを介して油圧モータ１０に供給されることにより、油圧モータ１０が一方向（例えば、前進方向）に駆動される。この場合、第２駆動回路２０ｂを介して油圧モータ１０から走行用油圧ポンプ５に作動油が戻る。作動油が、走行用油圧ポンプ５から第２駆動回路２０ｂを介して油圧モータ１０に供給されることにより、油圧モータ１０が他方向（例えば、後進方向）に駆動される。この場合、第１駆動回路２０ａを介して油圧モータ１０から走行用油圧ポンプ５に作動油が戻る。

そして、油圧モータ１０が駆動軸１１を介して上述したタイヤ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、ホイールローダ５０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。

駆動油圧回路２０には、駆動回路圧検知部１７が設けられている。駆動回路圧検知部１７は、第１駆動回路２０ａ又は第２駆動回路２０ｂを介して油圧モータ１０に供給される作動油の圧力（以下、「駆動回路圧」）を検知する。具体的には、駆動回路圧検知部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の油圧を検知する。第２駆動回路圧センサ１７ｂは、第２駆動回路２０ｂの油圧を検知する。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、検知信号を車体コントローラ９に送る。また、走行用油圧ポンプ５には、走行用油圧ポンプ５の吐出方向を制御するための前後進切換弁２７とポンプ容量制御シリンダ２８とが接続されている。

前後進切換弁２７は、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてポンプ容量制御シリンダ２８への作動油の供給方向を切り換える電磁制御弁である。ポンプ容量制御シリンダ２８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、走行用油圧ポンプ５の傾転角を変更する。また、ポンプ容量制御シリンダ２８は、ポンプ容量制御シリンダ２８に供給される作動油の供給方向に応じて走行用油圧ポンプ５からの作動油の吐出方向を切り換える。

ポンプパイロット回路３２には、圧力制御弁２９が配置されている。圧力制御弁２９は、車体コントローラ９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。圧力制御弁２９は、ポンプパイロット回路３２の油圧を制御することにより、走行用油圧ポンプ５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。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る。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、走行用油圧ポンプ５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。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。

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。

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。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。

作業機用油圧ポンプ２は、エンジン１によって駆動される。作業機用油圧ポンプ２は、作業機５２を駆動するための油圧ポンプである。作業機用油圧ポンプ２から吐出された作動油は、作業機用油圧回路３１を介してブームシリンダ５７及びバケットシリンダ５８に供給される。これにより、作業機５２が駆動される。

図３に示すように、作業機用油圧回路３１には、ブーム制御弁１８が設けられている。ブーム制御弁１８は、作業機操作部２３の操作量に応じて駆動される。ブーム制御弁１８は、ブーム制御弁１８のパイロットポートに印加されるパイロット圧（以下、「ブームＰＰＣ圧」と呼ぶ）に応じて、ブームシリンダ５７に供給される作動油の流量を制御する。ブームＰＰＣ圧は、作業機操作部２３のブームＰＰＣ弁２３ａによって制御される。ブームＰＰＣ弁２３ａは、作業機操作部２３の操作量に応じたパイロット圧をブーム制御弁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２３の操作量に応じてブームシリンダ５７が制御される。

ブームＰＰＣ圧は、ブームＰＰＣ圧センサ２１によって検知される。また、ブームシリンダ５７に供給される作動油の圧力は、ブーム圧センサ２２によって検知される。ブームＰＰＣ圧センサ２１及びブーム圧センサ２２は、検知信号を車体コントローラ９に送る。

ブーム５３には、ブーム角度センサ３８が設けられている。ブーム角度センサ３８は、ブーム角度θｂｏを検出する。ブーム角度センサ３８は、検知信号を車体コントローラ９に送る。

図４に示すように、作業機用油圧回路３１には、バケット制御弁３５が設けられている。バケット制御弁３５は、作業機操作部２３の操作量に応じて駆動される。バケット制御弁３５は、バケット制御弁３５のパイロットポートに印加されるパイロット圧（以下、「バケットＰＰＣ圧」と呼ぶ）に応じて、バケットシリンダ５８に供給される作動油の流量を制御する。バケットＰＰＣ圧は、作業機操作部２３のバケットＰＰＣ弁２３ｂによって制御される。バケットＰＰＣ弁２３ｂは、作業機操作部２３の操作量に応じたパイロット圧をバケット制御弁３５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２３の操作量に応じてバケットシリンダ５８が制御される。

バケットＰＰＣ圧は、バケットＰＰＣ圧センサ３６によって検知される。バケットＰＰＣ圧センサ３６は、検知信号を車体コントローラ９に送る。また、バケットシリンダ５８には、バケット角度θｂｕが所定の閾値を超えたことを検出するための近接スイッチ３７が設けられている。所定の閾値は、バケット５４が最大にチルト動作した状態でのバケット角度θｂｕに相当する。従って、近接スイッチ３７は、バケット５４が最大にチルト動作した状態であるか否かを検出する。

作業機用油圧回路３１には、バケットチルト制御弁６１と高圧選択弁６２とが設けられている。バケットチルト制御弁６１は、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてバケット制御弁３５に印加されるパイロット圧を制御する電磁制御弁である。高圧選択弁６２は、バケットチルト制御弁６１から供給されるパイロット圧とバケットＰＰＣ弁２３ｂから供給されるパイロット圧のうち、大きい方のパイロット圧を選択してバケット制御弁３５のパイロットポートに供給する。これにより、作業機操作部２３が操作されなくても、車体コントローラ９からの制御信号によってバケットシリンダ５８を制御することができる。

図３に示す油圧モータ１０は、可変容量型の油圧モータ１０である。油圧モータ１０は、走行用油圧ポンプ５から吐出された作動油によって駆動される。油圧モータ１０は、タイヤ５５を回転させるための駆動力を生じさせる走行用のモータである。油圧モータ１０は、走行用油圧ポンプ５からの作動油の吐出方向に応じて前進方向と後進方向とに駆動方向が変更される。

油圧モータ１０には、モータシリンダ１２と、モータ容量制御部１３とが設けられている。モータシリンダ１２は、油圧モータ１０の傾転角を変更する。モータ容量制御部１３は、車体コントローラ９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１３は、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてモータシリンダ１２を制御する。

モータシリンダ１２とモータ容量制御部１３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。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１３は、車体コントローラ９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１２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９は、油圧モータ１０の容量を任意に変えることができる。

ホイールローダ５０は、前後進操作部材２６を備えている。前後進操作部材２６は、車両の前後進を切り換えるためにオペレータによって操作される。前後進操作部材２６の操作位置は、前進位置と後進位置と中立位置とに切り換えられる。前後進操作部材２６は、前後進操作部材２６の位置を示す操作信号を車体コントローラ９に送る。オペレータは、前後進操作部材２６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。

ホイールローダ５０は、作業機ロック操作部２５を備えている。作業機ロック操作部２５は、ロック位置と解除位置とに切換可能に設けられており、オペレータによって操作される。作業機ロック操作部２５がロック位置にあるときには、作業機操作部２３による操作に関わらず作業機５２がロックされる。作業機ロック操作部２５が解除位置にあるときには、作業機操作部２３による操作に応じて作業機５２が動作する。作業機ロック操作部２５の位置を示す操作信号が車体コントローラ９に送られる。

ホイールローダ５０は、入力装置２４を備えている。オペレータは、入力装置２４によって、ホイールローダ５０のオプション選択に関する情報を入力することができる。オプション選択は、平行リンク機構やＺバーリンク機構などのホイールローダ５０に取り付け可能なリンク機構の種類を含む。また、入力装置２４は、後述する自動チルト制御の有効／無効を選択するためにオペレータによって操作される。

エンジンコントローラ８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８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。

車体コントローラ９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９は、各検知部からの出力信号に基づいて各制御弁を電子制御することにより、走行用油圧ポンプ５の容量と油圧モータ１０の容量とを制御する。具体的には、車体コントローラ９は、エンジン回転速度センサ１ａが検知したエンジン回転速度に基づいて指令信号を圧力制御弁２９に出力する。これにより、走行用油圧ポンプ５の容量が制御される。

車体コントローラ９は、エンジン回転速度センサ１ａおよび駆動回路圧検知部１７からの出力信号を処理して、モータ容量の指令信号をモータ容量制御部１３に出力する。これにより、油圧モータ１０の容量が制御される。

次に、車体コントローラ９によって実行される自動チルト制御について説明する。自動チルト制御は、掘削中に、ブーム５３を水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、バケット５４を自動的に上方に回動させる制御である。図５は、自動チルト制御の実行の可否を判定するための処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１では、車体コントローラ９は、上述した入力装置２４によるオプション選択において、リンク機構の種類が、平行リンク機構に設定されているか否かを判定する。リンク機構の種類として、平行リンク機構が設定されているときには、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、車体コントローラ９は、上述した入力装置２４によるオプション選択において、自動チルト制御の有効／無効が有効に設定されているか否かを判定する。自動チルト制御の有効／無効が有効に設定されているときには、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、車体コントローラ９は、作業機ロックが解除されているか否かを判定する。車体コントローラ９は、作業機ロック操作部２５が解除位置にあるときに、作業機ロックが解除されていると判定する。作業機ロックが解除されているときには、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、自動チルト制御許可フラグがＯＮに設定される。自動チルト制御許可フラグがＯＮであることは、自動チルト制御の実行が許可されることを意味する。従って、ステップＳ１からＳ３の条件の全てが満たされているときに、車体コントローラ９は、自動チルト制御を実行可能と判定する。

ステップＳ１からＳ３の条件の少なくとも１つが満たされていないときには、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、自動チルト制御許可フラグがＯＦＦに設定される。自動チルト制御許可フラグがＯＦＦであることは、自動チルト制御の実行が許可されないことを意味する。従って、ステップＳ１からＳ３の条件の少なくとも１つが満たされていないときには、車体コントローラ９は、自動チルト制御を実行しない。

図６は、自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャートである。車体コントローラ９は、自動チルト制御許可フラグがＯＮであるときに、図６に示す処理を行う。

ステップＳ１０１では、車体コントローラ９は、掘削フラグがＯＮであるか否かを判定する。掘削フラグは、ホイールローダ５０が掘削を行なっているか否かを示すフラグである。掘削フラグがＯＮであることは、ホイールローダ５０が掘削を行なっていることを意味する。掘削フラグがＯＦＦであることは、ホイールローダ５０が掘削を行なっていないことを意味する。

車体コントローラ９は、ブームボトム圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する。ブームボトム圧は、ブーム５３を上方に回動させるためにブームシリンダ５７に供給される油圧である。例えば、車体コントローラ９は、ブームボトム圧が所定の圧力閾値以上であることを含む所定条件が満たされたときに、掘削フラグをＯＮに設定する。ブームボトム圧が所定の圧力閾値以上であることは、掘削が行なわれていると見なすことができる程度にブームシリンダ５７に大きな負荷がかかっていることを意味する。ステップＳ１０１において掘削フラグがＯＮであるときには、ステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、車体コントローラ９は、ブーム角度が所定の角度閾値Ａ１より小さいか否かを判定する。角度閾値Ａ１は、水平方向より下方のブーム角度である。ブーム角度が所定の角度閾値Ａ１より小さいときには、ステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ１以上であるか否かを判定する。ブーム上げＰＰＣ圧は、ブーム５３を上昇させるためのブームＰＰＣ圧である。圧力閾値Ｂ１は、ブーム５３が上昇し始めるときのブーム上げＰＰＣ圧に相当する。ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ１以上であるときには、ステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ１以上であるか否かを判定する。ここで、駆動回路圧は、油圧モータ１０を前進方向に駆動する場合の油圧（例えば第１駆動回路２０ａの油圧）である。従って、駆動回路圧は、ホイールローダ５０の前進方向への牽引力の大きさを示す牽引力パラメータとして用いられる。圧力閾値Ｃ１は、バケットが土砂に突っ込んでいる状態でのホイールローダ５０の牽引力に相当する。駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ１以上であるときには、ステップＳ１０５に進む。

ステップＳ１０５では、車体コントローラ９は、近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであるか否かを判定する。近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであることは、バケット角度θｂｕが所定の閾値を超えていないことを意味する。言い換えれば、近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであることは、バケット５４が掘削時等に受ける反力が大きい位置にあることを意味する。車体コントローラ９は、近接スイッチ３７からの信号がＣＬＯＳＥであるときには、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、車体コントローラ９は、バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ１より小さいか否かを判定する。バケットダンプＰＰＣ圧は、バケット５４をダンプさせるためのバケットＰＰＣ圧である。圧力閾値Ｄ１は、バケット５４をダンプさせる操作が行なわれていないときのバケットダンプＰＰＣ圧に相当する。車体コントローラ９は、バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ１より小さいときには、ステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７では、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６が正常であるか否かを判定する。例えば、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６からの信号の電圧が適正範囲内であるときに、バケットＰＰＣ圧センサ３６が正常であると判定する。バケットＰＰＣ圧センサ３６が正常であるときにはステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、車体コントローラ９は、自動チルト制御を開始する。自動チルト制御において、車体コントローラ９は、自動チルト指令値情報に基づいてバケット５４のチルト角度を制御する。チルト角度は、バケット５４がチルト動作するときのバケット角度を意味する。

図７は、自動チルト指令値情報の一例を示している。自動チルト指令値情報は、自動チルト指令値とブーム上げＰＰＣ圧との関係を規定する。自動チルト指令値は、バケットチルト制御弁６１への指令値である。従って、車体コントローラ９は、ブーム上げＰＰＣ圧に応じてバケット５４のチルト角度を制御する。図７に示すように、自動チルト指令値情報では、ブーム上げＰＰＣ圧が大きいほど、自動チルト指令値は大きい。自動チルト指令値が大きいほど、バケットチルト制御弁６１は、大きなバケットＰＰＣをバケット制御弁３５に供給する。すなわち、ブーム上げＰＰＣ圧が大きいほど、チルト角度が大きくなる。

より詳細には、自動チルト指令値情報では、ブーム上げＰＰＣ圧がｐ１より大きくｐ２以下の範囲であるときは、ブーム上げＰＰＣ圧がｐ１以下の範囲であるときよりも、ブーム上げＰＰＣ圧に対する自動チルト指令値の増加率が大きい。従って、ブーム上げＰＰＣ圧が小さいときには、自動チルト制御でのチルト角度の増加量が小さい。

図８は、自動チルト制御の終了を判定するための処理を示すフローチャートである。ステップＳ２０１では、車体コントローラ９は、掘削フラグがＯＦＦであるか否かを判定する。掘削フラグがＯＦＦであるときには、ステップＳ２１０に進む。ステップＳ２１０では、車体コントローラ９は、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０２では、車体コントローラ９は、ブーム角度が所定の角度閾値Ａ２以上であるか否かを判定する。角度閾値Ａ２は、上述した角度閾値Ａ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。角度閾値Ａ２は、水平方向よりも低い角度である。ブーム角度が所定の角度閾値Ａ２以上であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。従って、車体コントローラ９は、ブーム角度が、所定角度Ａ１より小さく角度から増大して所定角度Ａ２に達したときに自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０３では、ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ２より小さいか否かを判定する。圧力閾値Ｂ２は、上述した圧力閾値Ｂ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。ブーム上げＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｂ２より小さいときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０４では、駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ２より小さいか否かを判定する。ここで、駆動回路圧は、油圧モータを前進方向に駆動する場合の油圧（例えば第１駆動回路２０ａの油圧）である。圧力閾値Ｃ２は、上述した圧力閾値Ｃ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ２より小さいときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０５では、車体コントローラ９は、近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであるか否かを判定する。近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであることは、バケット角度θｂｕが所定の閾値を超えていることを意味する。言い換えれば、近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであることは、バケット５４が掘削時等に受ける反力が過大とならない位置にあることを意味する。近接スイッチ３７からの信号がＯＰＥＮであるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０６では、車体コントローラ９は、バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ２以上であるか否かを判定する。圧力閾値Ｄ２は、上述した圧力閾値Ｄ１と同じ値であってもよく、或いは、異なる値であってもよい。バケットダンプＰＰＣ圧が所定の圧力閾値Ｄ２以上であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０７では、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６が異常であるか否かを判定する。例えば、車体コントローラ９は、バケットＰＰＣ圧センサ３６からの信号の電圧が適正範囲内ではないときに、バケットＰＰＣ圧センサ３６が異常であると判定する。バケットＰＰＣ圧センサ３６が異常であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０８では、車体コントローラ９は、ブーム角速度が所定の角速度閾値Ｗ１より小さいか否かを判定する。車体コントローラ９は、例えば、ブーム角度センサ３８からの検出値に基づいて、ブーム角速度を算出する。角速度閾値Ｗ１は、ブーム５３が上昇していないと見なせる程度に小さい値である。ブーム角速度が所定の角速度閾値Ｗ１より小さいときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。

ステップＳ２０９では、車体コントローラ９は、自動チルト制御の継続時間が所定の時間閾値Ｔ１以上であるか否かを判定する。自動チルト制御の継続時間が所定の時間閾値Ｔ１以上であるときには、車体コントローラ９は、ステップＳ２１０において、自動チルト制御を終了する。従って、車体コントローラ９は、自動チルト制御の開始時から所定時間Ｔ１が経過したときに自動チルト制御を終了する。

以上のように、ステップＳ２０１からＳ２０９までの条件の少なくとも１つが満たされたときに、車体コントローラ９は、自動チルト制御を終了する。言い換えれば、ステップＳ１からＳ９までの条件が全て満たされているときには、車体コントローラ９は、自動チルト制御を継続する。

本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削中に、オペレータが、ブーム上げ操作を行うと、その操作量に応じてブーム５３が上方に回動する。このブーム５３の動作に連動して、リンク機構５９は、バケット角度θｂｕが一定となるように、ブーム角度θｂｏの変化に応じて、バケット相対角度θｂｕ’を変更する。このとき、ブーム５３が水平方向よりも低い所定の角度範囲（角度閾値Ａ１より小さい角度範囲）内であるときには、車体コントローラ９が自動チルト制御を実行する。これにより、バケット５４が上方に回動する。

図９は、本実施形態に係るホイールローダ５０において自動チルト制御が実行されたときのブームヒンジピンの高さに対するバケットのチルト角度の変化を示している。ブームヒンジピンの高さは、図２に示すように、バケットの回動中心Ｏ２の高さＨに相当する。従って、ブーム上げ操作によってブームヒンジピンの高さは大きくなる。図９において、L_autotiltは、本実施形態に係るホイールローダ５０において自動チルト制御が実行されているときのチルト角度の変化を示す。L_parallelは、平行リンク機構を備えているが、自動チルト制御を実行しない従来のホイールローダ（以下、「従来の平行リンク型ホイールローダ」と呼ぶ）でのチルト角度の変化を示す。L_Zbarは、Ｚバーリンクを備える従来のホイールローダ（以下、「Ｚバーリンク型ホイールローダ」と呼ぶ）でのチルト角度の変化を示す。

図９に示すように、本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削の開始時点Ｐ１から掘削の開始直後の時点Ｐ２までの間は、チルト角度が従来の平行リンク型ホイールローダよりも大きく増大する。これにより、チルト角度がＺバーリンク型ホイールローダと同様に変化する。これは、自動チルト制御が行われることによって、チルト角度が大きくなるように、バケット５４が自動的に制御されるからである。

そして、時点Ｐ２以降は、チルト角度の変化が小さくなる。これにより、チルト角度が従来の平行リンク型ホイールローダと同様に変化する。これは、自動チルト制御が終了することによって、オペレータの操作によるチルト角度の変化を除いて、チルト角度の変化が、リンク機構５９の姿勢保持機能による変化のみになるからである。

以上のように、本実施形態に係るホイールローダ５０では、掘削の開始当初において、バケット５４が自動的に上方に回動する。このため、オペレータが、ブーム５３の操作と同時にバケット５４の操作を行なわなくても、良好な掘削作業性を得ることができる。

図８のステップＳ２０９に示すように、車体コントローラ９は、自動チルト制御の開始時から所定時間Ｔ１が経過したときに自動チルト制御を終了する。従って、作業機５２が受ける反力が大きい掘削の開始時に限って、バケット５４が自動的に制御される。これにより、バケット５４が不必要に自動的に制御されることが抑えられる。

図８のステップＳ２０２に示すように、車体コントローラ９は、ブーム角度が、水平方向よりも低い所定角度Ａ２に達したときに自動チルト制御を終了する。従って、バケット５４を大きく持ち上げたときには、自動チルト制御が解除される。これにより、バケット５４を大きく持ち上げた状態では、リンク機構５９による姿勢保持機能によって操作性を向上させることができる。

車体コントローラ９は、ブームボトム圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する。このため、車体コントローラ９は、掘削中であるか否かを精度良く判定することができる。

図６のステップＳ１０４に示すように、自動チルト制御の開始条件は、駆動回路圧が所定の圧力閾値Ｃ１以上であることを含む。従って、前進方向への牽引力が大きいときに、自動チルト制御が実行される。このため、作業機５２が受ける反力が大きい状況で、自動チルト制御を行うことができる。

オペレータは、自動チルト制御が不要なときに、入力装置２４によって自動チルト制御を無効にすることができる。これにより、バケットが不必要に制御されることが抑えられるため、操作性が向上する。

図５のステップＳ３に示すように、作業機ロック操作部２５が解除位置ではないとき、すなわち、作業機ロック操作部２５がロック位置であるときには、車体コントローラ９は、自動チルト制御の実行を不可と判定する。従って、作業機ロック操作部２５によって作業機５２がロックされているときには、自動チルト制御が実行されない。これにより、自動チルト制御の不用な実行を回避することができる。

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１つの走行用油圧モータを含む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、走行機構としてＨＳＴシステムを例示しているが、走行機構は、トルクコンバータやトランスミッションを介して駆動軸を駆動する機構であってもよい。この場合、牽引力パラメータとして、トルクコンバータの速度比から算出した牽引力が牽引力パラメータとして使用されてもよい。

自動チルト制御の実行の可否の判定条件と、自動チルト制御の開始条件と、自動チルト制御の終了条件と、掘削フラグの判定条件とは、上記の実施形態で例示した条件と異なる条件が採用されてもよい。

上記の実施形態では、作業具としてバケットが例示されているが、他の作業具が用いられてもよい。

上記の実施形態では、車体コントローラとエンジンコントローラが別の構成として記載されているが、一体のコントローラであってもよい。或いは、車体コントローラが複数のコントローラによって構成されてもよい。

上記の実施形態において、近接スイッチ３７に代えて、バケット角度センサが用いられてもよい。バケット角度センサは、バケット角度θｂｕ或いはバケット相対角度θｂｕ’を検出する。この場合、上述したステップＳ１０５において、車体コントローラ９は、バケット角度θｂｕ或いはバケット相対角度θｂｕ’が、所定の角度閾値より小さいか否かを判定する。また、上述したステップＳ２０５において、車体コントローラ９は、バケット角度θｂｕ或いはバケット相対角度θｂｕ’が、所定の角度閾値以上であるか否かを判定する。

上記の実施形態では、作業機操作部２３は、油圧制御方式の操作部であるが、電気制御方式の操作部が用いられてもよい。図１０は、変形例に係るホイールローダに搭載された油圧回路の構成を示すブロック図である。なお、図１０において、上述した実施形態と同じ構成には同じ符号を付している。

図１０に示すように、変形例に係るホイールローダは、作業機操作部２３’を備える。作業機操作部２３’は、電気制御方式の操作部である。作業機操作部２３’は、操作量に応じた操作信号を車体コントローラ９に出力する。例えば、作業機操作部２３’は、操作量に応じた電圧値を有する操作信号を車体コントローラ９に出力する。また、変形例に係るホイールローダは、第１バケットチルト制御弁６１ａと、第２バケットチルト制御弁６１ｂとを有する。第１バケットチルト制御弁６１ａと、第２バケットチルト制御弁６１ｂとは、車体コントローラ９からの制御信号に基づいてバケット制御弁３５に印加されるパイロット圧を制御する電磁制御弁である。

車体コントローラ９は、作業機操作部２３’からの操作信号に基づいて、第１バケットチルト制御弁６１ａ及び第２バケットチルト制御弁６１ｂへの指令値を決定する。ただし、自動チルト制御の実行中には、車体コントローラ９は、自動チルト指令値情報に基づいて決定した指令値と、作業機操作部２３’からの操作信号に基づいて決定した指令値とのうち大きい方を、第１バケットチルト制御弁６１ａへの指令値として決定する。

図１１は、変形例に係る自動チルト制御の実行開始を判定するための処理を示すフローチャートである。図１１に示すように、ステップＳ１０３’では、車体コントローラ９は、ブーム上げ操作量が所定の操作量閾値Ｅ１以上であるか否かを判定する。ブーム上げ操作量は、ブーム５３を上昇させるための作業機操作部２３’の操作量である。

また、ステップＳ１０６’では、車体コントローラ９は、バケットダンプ操作量が、所定の操作量閾値Ｆ１より小さいか否かを判定する。バケットダンプ操作量は、バケット５４をダンプさせるための作業機操作部２３’の操作量である。なお、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’からの操作信号に基づいて、ブーム上げ操作量及びバケットダンプ操作量を取得する。

ステップＳ１０７’では、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’が正常であるか否かを判定する。例えば、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’からの操作信号の電圧値の範囲が適正範囲内であるか否かに基づいて、作業機操作部２３’が正常であるか否かを判定する。図１１に示す他の処理については、図６に示す処理と同様である。

図１２は、変形例に係る自動チルト制御の終了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Ｓ２０３’では、車体コントローラ９は、ブーム上げ操作量が所定の操作量閾値Ｅ２より小さいか否かを判定する。また、ステップＳ２０６’では、車体コントローラ９は、バケットダンプ操作量が、所定の操作量閾値Ｆ２以上であるか否かを判定する。ステップＳ２０７’では、車体コントローラ９は、作業機操作部２３’が異常であるか否かを判定する。図１２に示す他の処理については、図８に示す処理と同様である。

本発明によれば、簡易な操作で良好な掘削作業性を得ることができるホイールローダを提供することができる。

５１ 車体
５３ ブーム
５４ バケット
５２ 作業機
５９ リンク機構
９ 車体コントローラ（制御部）
２ 作業機用油圧ポンプ
５７ ブームシリンダ
１７ 駆動回路圧検知部（牽引力パラメータ検知部）
２４ 入力装置（選択部）
２３ 作業機操作部
２５ 作業機ロック操作部

Claims (8)

1. 車体と、
   上下方向に回動可能に前記車体に取り付けられるブームと、上下方向に回動可能に前記ブームの先端部に取り付けられる作業具と、を有する作業機と、
   前記ブームを上方に回動させるときに、前記作業具の水平方向に対する角度の変化量が、前記ブームに対する前記作業具の相対角度を一定として前記ブームを上方に回動させるときの前記作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなるように前記ブームに対する前記作業具の相対角度を変更するリンク機構と、
   掘削中に、前記ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、前記作業具を上方に回動させる自動チルト制御を実行する制御部と、
   を備えているホイールローダ。
2. 前記制御部は、前記自動チルト制御の開始時から所定時間が経過したときに前記自動チルト制御を終了する、
   請求項１に記載のホイールローダ。
3. 前記制御部は、前記ブームの水平方向に対する角度が、水平方向よりも低い所定角度に達したときに前記自動チルト制御を終了する、
   請求項１又は２に記載のホイールローダ。
4. 作動油を吐出する作業機用油圧ポンプをさらに備え、
   前記作業機は、前記ブームを駆動するブームシリンダをさらに有し、
   前記制御部は、前記ブームを上方に回動させるために前記ブームシリンダに供給される油圧の大きさに基づいて掘削中であるか否かを判定する、
   請求項１から３のいずれかに記載のホイールローダ。
5. 前記ホイールローダの前進方向への牽引力の大きさを示す牽引力パラメータの値を検知する牽引力パラメータ検知部をさらに備え、
   前記牽引力パラメータが所定値以上であるか否かに基づいて、前記制御部は、前記自動チルト制御の実行を判定する、
   請求項１から４のいずれかに記載のホイールローダ。
6. 前記自動チルト制御の有効と無効とを選択するための選択部をさらに備える、
   請求項１から５のいずれかに記載のホイールローダ。
7. 前記作業機を操作するための作業機操作部と、
   前記作業機操作部による操作に関わらず前記作業機をロックする作業機ロック操作部と、
   をさらに備え、
   前記制御部は、前記作業機ロック操作部によって前記作業機がロックされているときには、前記自動チルト制御を実行しない、
   請求項１から６のいずれかに記載のホイールローダ。
8. ブームを上方に回動させるステップと、
   前記ブームが上方に回動するときに、前記ブームの先端部に装着された作業具の水平方向に対する角度の変化量が、前記ブームに対する前記作業具の相対角度を一定として前記ブームを上方に回動させるときの前記作業具の水平方向に対する角度の変化量よりも小さくなるように前記ブームに対する前記作業具の相対角度がリンク機構によって変更されるステップと、
   掘削中に、前記ブームを水平方向よりも低い角度範囲で上方に回動させるときに、前記作業具を上方に回動させる自動チルト制御を実行するステップと、
   を備えているホイールローダの制御方法。
   
   
   

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