JP2014114778A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】走行時のピッチングを少ない追加コストで確実に抑制できるハイブリッド作業車両の提供。
【解決手段】本発明は、車体１ａと、この車体１ａに設けられたフロント作業部９と、車体１ａの走行を操作する踏込量信号を入力するためのアクセルペダル１１ｄと、アクセルペダル１１ｄから入力された踏込量信号に基づいて車体１ａを走行制御する統合コントローラ１３とを備え、この統合コントローラ１３は、走行時のピッチングを検出するピッチング検出部１８ｃを有し、このピッチング検出部１８ｃにてピッチングを検出した場合に、予め定めた所定の遅延時間で踏込量信号を遅延処理し、この遅延処理した踏込量信号にて車体を走行制御する構成にしてある。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばホイールローダ等の走行可能な車体に作業部が設けられた作業車両に関する。

従来から、この種の作業車両であるホイールローダは、悪路での作業が多く、かつ頻繁に走行および停止を繰り返す作業形態で用いられている。このため、路面の起伏に応じてホイールローダのいずれかの車輪が凹む等し、この車体が、いわゆるピッチング（縦揺れ）と呼ばれる振動モードに入ってしまい、このピッチングにて作業性および居住性の悪化や、荷こぼれ等による作業量の低下等の問題を招いてしまう。特に、走行中に生じるピッチングを、作業性および作業量等の問題から、抑制したいといった要望がある。

このピッチングを発生させる要因は、複数あるものの、そのひとつに走行駆動力の変動がある。そして、このピッチングを発生させる走行駆動力の変動としては、例えば、加速時に車両姿勢が後転方向（仰け反る方向）に変化するのに対し、減速時には車両姿勢が前転方向（前のめりする方向）に変化する等が挙げられる。特に、ホイールローダ等の作業車両においては、周期的な走行駆動力の増減がある。そして、この走行駆動力の増減が、ピッチング方向の固定周波数に近い場合には、一旦発生したピッチングが収まらず、あるいは増幅するといった現象が発生するおそれがある。このため、ピッチングの抑制には、走行駆動力の変動、特に振動的な変動を抑制させることが必要である。

そして、この種の作業車両のピッチングを抑える従来技術が、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された作業車両においては、可変型のダンパー機構が搭載されており、アキュムレータのなす油圧によるバネ作用によって、車両本体の走行時の振動（ピッチング）を抑制する構成とされている。

特開平７−１１９１７９号公報

上述した特許文献１に開示された従来技術は、車両本体の走行時のピッチングを抑制する目的で、ダンパー機構として、例えばアキュムレータ等の追加機器が必要とされ、車両本体の走行時のピッチングを抑制するための機構にコストが掛かってしまう。

本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、走行時に生じ得る車体のピッチングを少ないコストで確実に抑制することができる作業車両を提供することにある。

この目的を達成するために、本発明は、走行可能な車体と、この車体に設けられた作業部と、前記車体の走行を操作する操作信号を入力するための操作部と、前記操作部から入力された前記操作信号に基づいて前記車体の走行を制御するコントローラと、を備え、このコントローラは、前記車体の走行時に生じ得る前記車体のピッチングを検出するピッチング検出部を有し、このピッチング検出部にて走行時の前記車体のピッチングを検出した場合に、予め定めた所定の値で前記操作信号を遅延処理し、この遅延処理した操作信号にて前記車体の走行を制御することを特徴としている。

このように構成した本発明は、操作部から入力された操作信号に基づいてコントローラにて車体の走行を制御している際に、ピッチング検出部にて走行時の車体のピッチングを検出する。そして、このピッチング検出部にて走行時の車体のピッチングを検出した場合に、操作部から入力される操作信号を、予め定めた所定の値で遅延処理し、この遅延処理した操作信号に基づいてコントローラにて車体の走行を制御する。この結果、コントローラによる操作信号の遅延処理によった電気的な処理のみで、発生したピッチングを相殺させて減衰させることにより、走行時の車体のピッチングを抑制できるから、少ないコストで確実に走行時の車体のピッチングを抑制することができる。

また本発明は、上記発明において、前記ピッチング検出部は、走行時の加速度、前記操作信号、および前記作業部に掛かる圧力のいずれかから、前記車体の走行時の前記車体のピッチングを検出することを特徴としている。

このように構成した本発明は、走行時に生じ得る車体のピッチングは、このピッチングに同期して走行時の加速度、操作信号、および作業部に掛かる圧力が変動する。したがって、これら走行時の加速度、操作信号、および作業部に掛かる圧力のいずれかから、走行時の車体のピッチングをピッチング検出部にて検出することにより、この走行時の車体のピッチングを確実に検出することができる。

また本発明は、上記発明において、前記所定の値は、前記コントローラの演算周期、およびこのコントローラによる前記車体の走行制御の応答周期に基づいて定められていることを特徴としている。

このように構成した本発明は、コントローラにて遅延処理する際の所定の値を、コントローラの演算周期、およびこのコントローラによる車体の走行制御の応答周期に基づいて定めた。この結果、これらコントローラの演算周期、およびこのコントローラによる車体の走行制御の応答周期によるずれを考慮しつつ操作信号を遅延処理できるから、走行時の車体のピッチングをより確実に抑制することができる。

また本発明は、上記発明において、前記所定の値は、前記車体の走行時の前記車体のピッチング周期の略２分の１とされていることを特徴としている。

このように構成した本発明は、コントローラにて遅延処理する際の所定の値を、車体の走行時の車体のピッチング周期の略２分の１とすることにより、この走行時の車体のピッチングをより効果的かつ確実に抑制することができる。

また本発明は、上記発明において、前記ピッチング検出部による前記車体の走行時の前記車体のピッチングの検出をオンオフ可能なスイッチを備えていることを特徴としている。

このように構成した本発明は、スイッチをオンすることにより、ピッチング検出部による走行時の車体のピッチングの検出がオンし、このピッチング検出部にて走行時の車体のピッチングを検出した場合に、操作信号がコントローラにて遅延処理され、この遅延処理した操作信号に基づいてコントローラにて車体の走行が制御される。また、このスイッチをオフすることにより、ピッチング検出部による走行時の車体のピッチングの検出がオフされ、走行時に車体がピッチングした場合であっても、操作部から入力される操作信号に基づいてコントローラにて車体の走行が制御される。したがって、走行時の車体のピッチングを抑制する必要のない場合や、作業部での作業が主たる場合等における、利用者の使い勝手を向上できる。

本発明は、操作部から入力される操作信号に基づきコントローラにて車体の走行を制御している際に、ピッチング検出部にて走行時の車体のピッチングを検出した場合には、操作部から入力される操作信号を、予め定めた所定の値で遅延処理し、この遅延処理した操作信号に基づいてコントローラにて車体の走行を制御する構成にしてある。この構成により本発明は、コントローラによる操作信号の遅延処理によった電気的な処理のみで、発生したピッチングを相殺させて減衰させることにより、走行時の車体のピッチングを抑制することができるから、少ないコストで確実に走行時の車体のピッチングを抑制することができる。そして、前述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明より明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るハイブリッドホイールローダのコントローラの制御を示す概略構成図である。 上記ハイブリッドホイールローダの構成を示す説明図である。 上記ハイブリッドホイールローダを示す側面図である。 上記ハイブリッドホイールローダにおけるピッチング発生原理を示す図で、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み量が増加した状態、（ｂ）は加速方向の駆動トルクが増加した状態、（ｃ）はアクセルペダルの踏み込み量が減少した状態、（ｄ）は減速方向の駆動トルクが増加した状態を示す概略図である。 上記ハイブリッドホイールローダのピッチング発生時の状態を示す図で、（ａ）は車速、（ｂ）はアクセルペダルの踏み込み量、（ｃ）は走行駆動トルクを示すグラフである。 図５の一部を拡大した図で、（ａ）は車速、（ｂ）はアクセルペダルの踏み込み量、（ｃ）は走行駆動トルクを示すグラフである。 上記コントローラによる処理を示す図で、（ａ）はピッチング発生時の車速、（ｂ）はバンドパスフィルタ処理後の操作信号を示すグラフである。 上記コントローラによる処理を示す図で、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み量、（ｂ）はピッチング検出状態、（ｃ）はピッチング検出時のみ遅延処理するアクセルペダルの踏み込み量を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るハイブリッドホイールローダの構成を示す説明図である。 上記ハイブリッドホイールローダを示す側面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明に係る作業車両の第１実施形態として、ハイブリッドホイールローダ１を例に挙げて説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係るハイブリッドホイールローダのコントローラの制御を示す概略構成図である。図２は、ハイブリッドホイールローダの構成を示す説明図である。図３は、ハイブリッドホイールローダを示す側面図である。

＜構成＞
図１ないし図３に示すように、ハイブリッドホイールローダ１は、車体１ａに搭載された可動部のうちの走行部２を電動化した電力システム制御を備えた走行電動駆動式ホイールローダであって、いわゆるシリーズ型のハイブリッドシステムが搭載されたハイブリッド建設車両である。ここで、本発明に係るハイブリッド式の作業車両としては、油圧駆動を電力でアシストするものの他、電力駆動を電力でアシストするものも含まれる。

具体的に、ハイブリッドホイールローダ１は、動力源であるエンジン３の出力軸３ａに、発電電動機としてのＭＧ（モータ・ジェネレータ）４が取り付けられている。このＭＧ４は、エンジン３の出力軸３ａから出力される動力を発電電力に変換する発電機であって、コントローラとしてのインバータ４ａに接続され、このインバータ４ａにてインバータ制御される。一方で、ＭＧ４は、電動機としても機能し、エンジン３をアシスト駆動するように設けられている。

走行部２は、いわゆる駆動部であって、図２に示すように、一対の前輪２ａを駆動させる走行モータ５ａと、一対の後輪２ｂを駆動させる走行モータ５ｂとを備えている。これら走行モータ５ａ，５ｂは、ＭＧ４にて変換された発電電力が供給され、この発電電力を、前輪２ａまたは後輪２ｂを駆動させる出力に変換する走行電動機である。さらに、これら走行モータ５ａ，５ｂには、コントローラとしてのインバータ６ａ，６ｂがそれぞれ接続されており、これらインバータ６ａ，６ｂにて別個にインバータ制御される構成とされている。

すなわち、走行部２は、エンジン３の出力軸３ａから出力される動力をＭＧ４にて変換した発電電力にて各走行モータ５ａ，５ｂを回転させ、これら走行モータ５ａ，５ｂの回転により前輪２ａおよび後輪２ｂを回転駆動させて車体１ａを走行させる。さらに、各インバータ４ａ，６ａ，６ｂには、インバータ４ａにてインバータ制御された直流電流が供給され、インバータ６ａ，６ｂにてインバータ制御する電圧を、例えば６００Ｖ等の所定の電圧に保つＤＣバスライン７に接続されている。このＤＣバスライン７は、ＭＧ４にて変換された発電電力がインバータ４ａにてインバータ制御されて供給され、このＤＣバスライン７に供給された電力を、各インバータ６ａ，６ｂにてインバータ制御して走行モータ５ａ，５ｂに供給する構成とされている。

さらに、ＭＧ４には、油圧ポンプ８が取り付けられている。この油圧ポンプ８は、土砂などの掘削作業を行うフロント作業部９と、走行部２の駆動を停止させるブレーキペダル１１ａおよびパーキングブレーキ１１ｂと、走行部３を操作するためのステアリングシリンダ１１ｃとのそれぞれへ油を送る構成とされている。そして、この油圧ポンプ８には、これら油圧ポンプ８からの油の供給を制御するコントロールバルブ１２が取り付けられている。

このコントロールバルブ１２は、フロント制御部１２ａ、ブレーキ制御部１２ｂ、およびステアリング制御部１２ｃを備えている。具体的に、フロント制御部１２ａは、油圧ポンプ８からフロント作業部９のバケットシリンダ９ａおよびアームシリンダ９ｂへの油の供給方向を制御するバルブ群である。また、ブレーキ制御部１２ｂは、油圧ポンプ８からブレーキペダル１１ａおよびパーキングブレーキ１１ｂの油圧シリンダ（図示せず）への油の供給を制御する。さらに、ステアリング制御部１２ｃは、油圧ポンプ８からステアリングシリンダ１１ｃの油圧シリンダ（図示せず）への油の供給方向を制御する構成とされている。

また、各インバータ４ａ，６ａ，６ｂは、統合コントローラ１３に接続されており、これらインバータ４ａ，６ａ，６ｂによるインバータ制御が統合コントローラ１３にて制御される。そして、これら統合コントローラ１３および各インバータ４ａ，６ａ，６ｂは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信等を用いて結線されており、相互に指令値および状態量を送受信できる構成とされている。

また、統合コントローラ１３には、ブレーキペダル１１ａに加え、アクセルペダル１１ｄが接続されており、これらアクセルペダル１１ｄおよびブレーキペダル１１ａの操作に基づいて各インバータ４ａ，６ａ，６ｂのインバータ制御を制御する。すなわち、この統合コントローラ１３は、いわゆるハイブリッド統合コントローラであって、各インバータ４ａ，６ａ，６ｂに接続され、これら各インバータ４ａ，６ａ，６ｂに指令を与える。

ここで、アクセルペダル１１ｄは、車体１ａの走行を操作するための操作信号、すなわち走行要求指令となる踏込量信号を入力するための操作部であって、このアクセルペダル１１ｄの踏み込み量に応じて入力される踏込量信号に基づき、統合コントローラ１３にて車体１ａの走行が制御される。そして、この統合コントローラ１３には、図１に示すように、ＭＧ４を制御するインバータ４ａに与える発電トルク指令を演算する発電トルク指令演算部１４と、走行部２の各走行モータ５ａ，５ｂを制御するインバータ６ａ，６ｂに与える走行トルク指令を演算する走行駆動トルク指令演算部１５と備えている。また、この走行駆動トルク指令演算部１５には、車体１ａの走行時のピッチングを抑制するためのピッチング抑制部としての信号遅延処理部１６が取り付けられている。

そして、この信号遅延処理部１６には、前処理部としてのＬＰＦ（ローパスフィルタ）部１７が取り付けられており、このＬＰＦ部１７にてＬＰＦ処理された踏込量信号が入力される。このＬＰＦ部１７は、アクセルペダル１１ｄのペダル踏込量に基づく踏込量信号が入力され、この踏込量信号を例えば２．５Ｈｚ等の所定の周波数以上の周波数をカットするＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理をする。

信号遅延処理部１６は、例えば路面等の小さな段差等によって車体１ａの走行時に生じ得る車体１ａの縦振動、すなわちピッチングの増長を抑制する主処理部である。具体的に、この信号遅延処理部１６には、ＬＰＦ処理してノイズ除去した後の踏込量信号が入力され、この踏込量信号を遅延処理（ディレイ処理）し、この遅延処理した踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５へ送り走行駆動トルクの変動を遅延させて、ピッチングを打ち消す方向に作用させる。

すなわち、信号遅延処理部１６は、ピッチングを抑える方向に走行駆動トルクを増減させることを目的として踏込量信号の位相を遅らせ、この位相を遅らせた踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５に入力させて走行モータ５ａ，５ｂの駆動を増減させて、車体１ａのピッチングを打ち消し処理させる。具体的に、この信号遅延処理部１６は、車種ごとに異なる走行時のピッチング発生時のピッチング周期の約２分の１（半周期）程度の所定の値で踏込量信号を遅延処理する。ここで、この所定の値は、統合コントローラ１３の演算周期および制御周期や、この統合コントローラ１３による車体１ａの走行制御の指令伝達の応答周期等に適合させて予め定められている。

さらに、統合コントローラ１３には、ピッチング検出切換部１８が設けられている。このピッチング検出切換部１８は、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号の変動に基づいて車体１ａのピッチング状態を検出し、このピッチング状態が検出された場合にのみ、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を信号遅延処理部１６に入力させてピッチング抑制処理させる。

ピッチング検出切換部１８は、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号をバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）処理するＢＰＦ部１８ａと、このＢＰＦ部１８ａにて処理された後の踏込量信号をローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理するＬＰＦ部１８ｂとを備えている。ここで、ＢＰＦ部１８ａは、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号を、車両ピッチング方向の固有振動数、例えば３．３Ｈｚ等の所定の周波数を中心周波数としてＢＰＦ処理する。また、ＬＰＦ部１８ｂは、ＢＰＦ部１８ａにてＢＰＦ処理された後の踏込量信号を、例えば２．５Ｈｚ等の所定の周波数以上の周波数をカットするＬＰＦ処理をし、ＢＰＦ処理後の踏込量信号中にわずかに残るノイズ成分を除去する。

さらに、ピッチング検出切換部１８には、ＬＰＦ処理後の踏込量信号を元に、この踏込量信号の振動的な変動から車体１ａの走行時のピッチング状態を検出するピッチング検出部１８ｃと、このピッチング検出部１８ｃにてピッチングが検出された場合にのみオンするスイッチング部１８ｄとが設けられている。ピンチング検出部１８ｃは、ＬＰＦ処理後の踏込量信号において、例えば３Ｈｚ以上のピッチング方向の固有振動数が検出された場合、例えば５５秒〜６５秒の間を、ピッチング状態と判断する。そして、このピッチング検出部１８ｃは、ピッチング検出時に１の信号を出力し、ピッチング未検出時に０の信号を出力する。

一方、スイッチング部１８ｄは、信号遅延処理部１６と走行駆動トルク指令演算部１５との間に取り付けられている。そして、このスイッチング部１８ｄは、ピッチング検出時にピッチング検出部１８ｃから出力される１の信号を受信した場合にのみオンして、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号を信号遅延処理部１６に入力させる。これに対し、このスイッチング部１８ｄは、ピッチング未検出時にピッチング検出部１８ｃから出力される０の信号を受信した場合には、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号を、信号遅延処理部１６を介さずに走行駆動トルク指令演算部１５にそのままダイレクトに入力させる。

走行駆動トルク指令演算部１５は、ピッチング検出時においては、ＬＰＦ部１８ａにてノイズ除去され信号遅延処理部１６にて遅延処理された踏込量信号が入力される。そして、この走行駆動トルク指令演算部１５は、遅延処理後の踏込量信号に基づいて各走行モータ５ａ，５ｂを駆動させる走行駆動トルク指令が演算され、この走行駆動トルク指令にて走行モータ５ａ，５ｂの駆動を制御し車体１ａの加減速を行い、車体１ａのピッチングを抑制させる。これに対し、この走行駆動トルク指令演算部１５は、ピッチング未検出時においては、アクセルペダル１１ｄから入力されＬＰＦ部１８ａにてノイズ除去された踏込量信号が入力され、この踏込量信号に基づいて走行駆動トルク指令が演算される。

さらに、統合コントローラ１３には、信号遅延処理部１６による走行時のピッチング抑制処理をオンオフ可能とさせるオンオフスイッチ１９が取り付けられている。このオンオフスイッチ１９は、アクセルペダル１１ｄおよびブレーキペダル１１ａと同様に、車体１ａの上側に設けられたキャビン１ｂ内に取り付けられている。そして、このオンオフスイッチ１９は、オンオフ操作されることによって、車体１ａ走行時のピッチング検出部１８ｃによるピッチング状態の検出のオンオフに加え、信号遅延処理部１６によるピッチング抑制処理をオンオフさせる。

＜作用効果＞
次に、上記第１実施形態のハイブリッドホイールローダ１の統合コントローラ１３による制御方法について説明する。

図４は、ハイブリッドホイールローダにおけるピッチング発生原理を示す図で、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み量が増加した状態、（ｂ）は加速方向の駆動トルクが増加した状態、（ｃ）はアクセルペダルの踏み込み量が減少した状態、（ｄ）は減速方向の駆動トルクが増加した状態を示す概略図である。図５は、ハイブリッドホイールローダのピッチング発生時の状態を示す図で、（ａ）は車速、（ｂ）はアクセルペダルの踏み込み量、（ｃ）は走行駆動トルクを示すグラフである。

図６は、図５の一部を拡大した図で、（ａ）は車速、（ｂ）はアクセルペダルの踏み込み量、（ｃ）は走行駆動トルクを示すグラフである。図７は、コントローラによる処理を示す図で、（ａ）はピッチング発生時の車速、（ｂ）はバンドパスフィルタ処理後の操作信号を示すグラフである。図８は、コントローラによる処理を示す図で、（ａ）はアクセルペダルの踏み込み量、（ｂ）はピッチング検出状態、（ｃ）はピッチング検出時のみ遅延処理するアクセルペダルの踏み込み量を示すグラフである。

まず、ハイブリッドホイールローダ１を走行させている状態で、図４（ａ）に示すように、例えば路面の起伏に応じて前輪２ａが凹む等して車体１ａが前転方向に姿勢変化した場合には、この車体１ａの姿勢変化に同期してオペレータによるアクセルペダル１１ｄの踏込量が増加する。すると、このアクセルペダル１１ｄの踏込量の増加に伴い車体１ａが加速される。このとき、図４（ｂ）に示すように、車体１ａが水平状態に戻る際に、加速方向の走行駆動トルクが増加し、後転方向の姿勢変化を増長させ、加速方向（後転方向）の走行駆動トルクが増加する。

この結果、この加速方向の走行駆動トルクの増加に伴い、図４（ｃ）に示すように、車体１ａが後転方向に姿勢変化し、この車体１ａの姿勢変化に同期してオペレータによるアクセルペダル１１ｄの踏込量が減少する。すると、図４（ｄ）に示すように、車体１ａが水平状態に戻る際に、減速方向の走行駆動トルクが増加し、前転方向の姿勢変化を増長させ、減速方向（前転方向）の走行駆動トルクが増加する。

よって、これら図４（ａ）から図４（ｄ）に示す車体１ａの姿勢変化および走行駆動トルクの変動が周期的に発生することにより、例えば図５および図６中の５５秒から６５秒までの間のようなピッチングが発生する。この場合においては、アクセルペダル１１ｄの踏み込み量［％］に周期的な変動が発生するとともに、統合コントローラ１３から走行駆動トルク指令演算部１５へ出力される走行駆動トルク指令に基づく各走行モータ５ａ，５ｂの走行駆動トルク［Ｎｍ］が周期的に変動している。すなわち、このピッチングを何ら抑制しない場合には、ピッチング時のアクセルペダル１１ｄの踏込量に基づく振動が、各走行モータ５ａ，５ｂを駆動させる走行駆動トルクの変動を誘発させており、車体１ａのピッチングが収束しない状態となってしまう。

一方、このピッチングの発生に伴う走行駆動トルクの変動による車体１ａの姿勢変化という現象は、ピッチングを抑制させる方向に利用できる。すなわち、車体１ａの姿勢が後転方向に変化するときに、この車体１ａの姿勢を元に戻すように走行駆動トルクを減少させ、この車体１ａの姿勢が前転方向に変化するときに、走行駆動トルクを増加させることによって、車体１ａのピッチングを抑制することができる。

そこで、図７上段に示すアクセルペダル１１ｄからの踏込量信号（車速）を、ピッチング検出切換部１８のＢＰＦ部１８ａに入力させ、この踏込量信号をＢＰＦ部１８ａにてＢＰＦ処理する。この結果、例えば図７の下段中の５５秒から６５秒までのピッチング発生時において、ＢＰＦ処理後の踏込量信号が大きく変動するため、車体１ａのピッチングの検出が可能となる。

そして、このＢＰＦ処理後の踏込量信号を、ピッチング検出切換部１８のピッチング検出部１８ｃに入力させ、図８の中段に示すように、例えば３Ｈｚ以上のピッチング方向の固有振動数が検出された場合、例えば５５秒〜６５秒の間をピッチング状態と判断させ、ピッチング状態の有無を検出させる。そして、このピッチング検出部１８ｃにてピッチング状態と判断された場合にのみ、図８の上段に示すアクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を信号遅延処理部１６に入力させ、図８の下段に示すように、この踏込量信号を信号遅延処理部１６にて遅延処理し、この踏込量信号の位相を遅らせる。

さらに、この位相を遅らせたアクセルペダル１１ｄの踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５に入力させて走行駆動トルク指令の演算を行うことにより、この走行駆動トルクの変動を遅延でき、この走行駆動トルクの変動を、ピッチングを打ち消す方向に作用させることができるようになる。そして、この遅延させた走行駆動トルクにて各走行モータ５ａ，５ｂの駆動を制御して走行時の加減速を行うことにより、ピッチング発生時のアクセルペダル１１ｄの踏込量の変動に伴うピッチングの増長を抑制でき、走行時の車体１ａのピッチングを打ち消し処理できるため、ピッチングを抑制することができる。

以上から、走行時にピッチングが生じた場合には、このピッチングに伴う車体１ａの周期的な振動に同期してキャビン１ｂ内のオペレータが揺すぶられてしまい、このオペレータ自身の振動に伴ってアクセルペダル１１ｄの踏込量が振動するように周期的に変動する。特に、走行部２を電動化したハイブリッドホイールローダ１においては、走行駆動に用いる各走行モータ５ａ，５ｂの特性上、走行駆動力を迅速に変化させることが可能である。その一方で、これら走行モータ５ａ，５ｂが、応答速度に優れた特性を有することから、ピッチング発生時のアクセルペダル１１ｄの踏込量の振動的な変動が、各走行モータ５ａ，５ｂの走行駆動力の変動に直結してしまう場合が多い。このため、場合によっては、ピッチングを増長させたり、ピッチングの収束を抑制させたりしてしまう場合がある。よって、この種のハイブリッドホイールローダ１においては、走行駆動の制御の主入力であるアクセルペダル１１ｄの踏込量の好ましくない振動的な変動を極力低減させることが必要である。

さらに、走行時のピッチングに同期してアクセルペダル１１ｄの踏み込み量が変動し、走行時のピッチングに伴うアクセルペダル１１ｄの踏込量の変動が、車両固有のピッチング方向の固定周波数と一致する。そこで、本発明の第１実施形態においては、このアクセルペダル１１ｄの踏込量に応じた踏込量信号に基づいて統合コントローラ１３にて各走行モータ５ａ，５ｂの駆動を制御するに際し、この踏込量信号の変動に基づいてピッチング検出部１８ｃにて走行時の車体１ａのピッチング状態の有無を検出させる。

そして、このピッチング検出部１８ｃにてピッチングが検出された場合に、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を信号遅延処理部１６にて遅延処理して、この踏込量信号の位相を遅らせる。さらに、この遅延処理した踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５へ送り走行駆動トルクの変動を遅延させることによって、この走行駆動トルクの変動を、ピッチングを打ち消す方向に作用させることができる。

このため、この遅延処理した踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５に入力させて走行モータ５ａ，５ｂの駆動を増減させることによって、車体１ａのピッチングを打ち消し処理でき、アクセルペダル１１ｄの踏込量の変動を安定させることができるから、車体１ａに発生したピッチングを相殺させて減衰させることにより、走行時の車体１ａのピッチングを抑制できる。したがって、ハイブリットホイールローダ１の作業性および居住性を向上でき、フロント作業部９からの荷こぼれによる作業量減少を抑制することができる。

ここで、信号遅延処理部１６にて遅延処理して位相を遅らせた踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５に入力させ、この位相を遅らせた踏込量信号に基づいて走行駆動トルク指令演算部１５にて各走行モータ５ａ，５ｂの駆動力を制御して走行時の加減速を行う構成とされている。この結果、ピッチング発生時のアクセルペダル１１ｄの踏込量の変動に伴うピッチングの増長を、簡単な電気的な制御および処理のみで確実に抑制することができる。したがって、ライドコントロールシステム等の既存のシステム等を用いることなく、フロント作業部９をダイナミックダンパーとして用いる場合のアキュムレータ等の追加機器が不要であるため、少ない追加コストで走行時の車体１ａのピッチングの増長を確実に抑制できる。

さらに、ピッチング検出時に信号遅延処理部１６にて遅延処理する遅延時間（所定の値）が、車体１ａのピッチング周期の略２分の１（半周期）程度としつつ、統合コントローラ１３の演算周期および制御周期や、この統合コントローラ１３による車体１ａの走行制御の指令伝達の応答周期等を考慮して予め定められている。この結果、これら統合コントローラ１３の演算周期および制御周期や、この統合コントローラ１３による車体１ａの走行制御の指令伝達の応答周期等による周期ずれを踏まえつつ、これら周期ずれに適合させて、信号遅延処理部１６での踏込量信号の遅延処理を行うことができる。このため、走行時の車体１ａのピッチングをより効果的かつ確実に抑制することができる。

また、ピッチング発生時のアクセルペダル１１ｄの踏込量信号を、例えば２．５Ｈｚ等の所定の周波数でＬＰＦ部１７にてＬＰＦ処理し、この踏込量信号中のノイズ成分を除去してから信号遅延処理部１６に入力させて遅延処理し、この踏込量信号の位相を遅らせる構成とした。この結果、この遅延処理した踏込量信号に基づいて走行駆動トルク指令演算部１５にて演算される走行駆動トルクの変動を、より確実にピッチングを打ち消す方向に作用させることができ、車体１ａのピッチングをより確実に打ち消し処理できる。よって、ピッチング発生時のアクセルペダル１１ｄの踏込量の変動に伴うピッチングの増長をより精度良く抑制できる。

さらに、ピッチング検出部１８ｃにてピッチングを検出した場合にのみ、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を信号遅延処理部１６へ入力させ、この踏込量信号を信号遅延処理部１６にて遅延処理する。一方、ピッチング検出部２４にてピッチングが検出されない場合には、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号を何ら処理等せず突出した波形をカットし、カットした後の波形を滑らかにさせることなく、走行駆動トルク指令演算部１５にダイレクトに入力させ、統合コントローラ１３にて各走行モータ５ａ，５ｂの駆動を直接的に制御して加減速させる。したがって、ピッチングを抑制する必要のない状態での、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号を安定させることができるから、ピッチングが発生していない状態での操作性の低下を確実に防止できる。

また、オンオフスイッチ１９をオン操作することによって、アクセルペダル１１ｄの踏込量信号がピッチング検出切換部１８へ送られ、このピッチング検出切換部１８のピッチング検出部１８ｃでのピッチング検出がオンされる。そして、このピッチング検出部１８ｃにてピッチングが検出された場合に、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を信号遅延処理部１６に入力させて、この踏込量信号を遅延処理して走行駆動トルクの変動を遅延させ、この走行駆動トルクの変動を、ピッチングを打ち消す方向に作用させることができる。

一方、オンオフスイッチ１９をオフ操作することによって、アクセルペダル１１ｄの踏込量信号がピッチング検出切換部１８へ送られず、このピッチング検出切換部１８のピッチング検出部１８ｃでのピッチング検出がオフされる。よって、このピッチング検出部１８ｃでのピッチング検出を無くすことができ、アクセルペダル１１ｄから入力された踏込量信号にて各走行モータ５ａ，５ｂの駆動をダイレクトに制御することができる。したがって、走行時にピッチングが生じた場合であっても、アクセルペダル１１ｄから入力された踏込量信号に基づいて統合コントローラ１３にて車体の走行制御ができる。このため、走行時のピッチング抑制をする必要のない場合や、走行を伴わないフロント作業部９による掘削作業が主たる場合等における、利用者の使い勝手を向上できる。

さらに、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号をＢＰＦ部２２にてＢＰＦ処理することにより、ピッチング発生時の踏込量信号の振動を大きく変動させることができ、ピッチング発生時の踏込量信号へ漸近する時間を短くすることができる。このため、このＢＰＦ処理後の踏込量信号に基づいてピッチング検出部１８ｃにてピッチング検出させることにより、このピッチング検出部１８ｃでのピッチング検出をより正確にできる。

［第２実施形態］
図９は、本発明の第２実施形態に係るハイブリッドホイールローダの構成を示す説明図である。図１０は、ハイブリッドホイールローダを示す側面図である。

本発明の第２実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を、予め定めた遅延時間で遅延処理するのに対し、第２実施形態は、車体１ａの重量変化および姿勢変化に対応させた遅延時間で、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号を遅延処理する点である。なお、第１実施形態と同一又は対応する部分には同一符号を付している。

具体的に、第２実施形態に係る統合コントローラ１３には、フロント作業部９の姿勢変化を検出するための姿勢検出部としてのストロークセンサ２１が接続されている。このストロークセンサ２１は、フロント作業部９を上下動させるアームシリンダ９ｂに取り付けられ、このアームシリンダ９ｂのロッドの進退程度、すなわちストロークを感知する構成とされている。さらに、統合コントローラ１３には、アームシリンダ９ｂのボトム圧を検出するための圧力検出部としての圧力センサ２２が接続されている。この圧力センサ２２は、アームシリンダ９ｂとフロント制御部１２ａとの間の油圧回路に接続されており、このアームシリンダ９ｂのボトム圧に基づいてフロント作業部９の積荷状態の重量変化を算出する。

そして、統合コントローラ１３には、ストロークセンサ２１にて検出したアームシリンダ９ｂのストローク長と、圧力センサ２２にて検出されたボトム圧との関係に基づいて定められたピッチング方向の固有周波数、ＢＰＦ処理時の周波数、および遅延処理時の最適な遅延時間（所定の値）を示す検索テーブルが記憶されている。ここで、この検索テーブルは、機種および仕様毎に異なるものであって、アームシリンダ９ｂのストローク長およびボトム圧と、車体１ａのピッチング固有周波数との関係を把握しつつ、統合コントローラ１３の演算周期および制御周期や、この統合コントローラ１３による車体１ａの走行制御の指令伝達の応答周期等が考慮されて作成されている。

さらに、統合コントローラ１３は、検索テーブルを参照し、ストロークセンサ２１にて検出したアームシリンダ９ｂのストローク長と、圧力センサ２２にて検出されたボトム圧とに対応した遅延時間を算出する。なお、フロント作業部９に荷を積んだ場合には、車体１ａの重量が大きくなり、ピッチング時の振動周期が長くなるため、遅延処理時の遅延時間を長くする。これに対し、フロント作業部９が空荷の場合には、車体１ａの重量が小さくなり、ピッチング時の振動周期が短くなるため、遅延処理時の遅延時間を短くする。すなわち、検索テーブルは、ピッチング時の振動周期が長くなるに連れて、遅延時間が長くなるように設定されている。

＜作用効果＞
このように構成した本発明の第２実施形態は、アクセルペダル１１ｄから入力される踏込量信号を信号遅延処理部１６にて遅延処理し、この遅延処理した踏込量信号を走行駆動トルク指令演算部１５へ送り走行駆動トルクの変動を遅延させることによって、ピッチングの打ち消し処理ができるため、上述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

さらに、フロント作業部９に掛かる力の重量変化と、このフロント作業部９の位置変化、すなわち移動に伴う車体１ａの重心移動とによって、ピッチング方向の固有周波数が変化することから、ＢＰＦ処理時の中心周波数や、遅延処理際の最適な遅延時間が変化する。そこで、ストロークセンサ２１にて検出したアームシリンダ９ｂのストローク長と、圧力センサ２２にて検出されたボトム圧との関係に基づいたＢＰＦ処理時の最適な中心周波数や、遅延処理時の最適な遅延時間を検索テーブルから算出し、この最適な中心周波数にてＢＰＦ処理した踏込量信号に基づいてピッチング検出するとともに、ピッチング検出時に最適な遅延時間で踏込量信号を遅延処理する。

この結果、車体１ａの重量変化および重心移動に対応させて変動させた最適な中心周波数でＢＰＦ処理ができ、これら重量変化および重心移動に対応させた最適な遅延時間で踏込量信号を遅延処理することができる。したがって、ピッチング検出部１８ｃでのピッチング検出をより正確にできるとともに、遅延処理後の踏込量信号に基づき走行駆動トルクの変動を遅延させることによって、ピッチングをより正確に打ち消し処理できる。よって、荷積み時の重量変化および重心移動によるピッチング時の固有周波数および振動周期の変化に対応させて、ピッチングを効果的に抑制できる。

＜その他＞
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形態様が含まれる。例えば、前述した実施形態は、本発明を分りやすく説明するために説明したものであり、本発明は、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。

さらに、上記各実施形態においては、可動部のうちの走行部２を電動化したハイブリッドホイールローダ１を例とし、その態様を説明した。しかしながら本発明はこれに限定されず、走行部２が電動のものであれば、例えばホイール式の油圧ショベルや、電動式のダンプトラック等の作業車両においても、対応させて用いることができる。

また、上記第１実施形態においては、アクセルペダル１１ｄの踏込量に基づく踏込量信号の変動から走行時の車体１ａのピッチングの有無をピッチング検出部１８ｃにて検出した。しかしながら、アクセルペダル１１ｄからの踏込量信号の他、フロント作業部９に掛かる圧力の変動や、走行時の加速度の変動等も、走行時の車体１ａのピッチングに同期して変動する。したがって、これらフロント作業部９に掛かる圧力の変動や、走行時の加速度の変動等から、走行時の車体１ａのピッチングの有無をピッチング検出部１８ｃにて確実に精度良く検出できる。よって、圧力センサ２２にて検出されるボトム圧の変動や、車体１ａに取り付けられた加速度センサ（図示せず）にて検出される加速度の変動に基づいて走行時の車体１ａのピッチングの有無を検出する構成とすることもできる。

さらに、上記第２実施形態においては、ストロークセンサ２１にて検出したアームシリンダ９ｂのストローク長と、圧力センサ２２にて検出されたボトム圧との関係に基づいて、信号遅延処理部１６での遅延処理時の最適な遅延時間を検索テーブルから算出した。この場合においては、フロント作業部９の移動角度、すなわちリフト角を角度センサ２３にて算出し、この角度センサ２３にて算出したリフト角に基づいて車体１ａの重心移動を算出する構成とすることもできる。

１ ハイブリッドホイールローダ
１ａ 車体
１ｂ キャビン
２ 走行部
２ａ 前輪
２ｂ 後輪
３ エンジン
３ａ 出力軸
４ ＭＧ
４ａ インバータ
５ａ 走行モータ
５ｂ 走行モータ
６ａ インバータ
６ｂ インバータ
７ ＤＣバスライン
８ 油圧ポンプ
９ フロント作業部
９ａ バケットシリンダ
９ｂ アームシリンダ
１１ａ ブレーキペダル
１１ｂ パーキングブレーキ
１１ｃ ステアリングシリンダ
１１ｄ アクセルペダル
１２ コントロールバルブ
１２ａ フロント制御部
１２ｂ ブレーキ制御部
１２ｃ ステアリング制御部
１３ 統合コントローラ
１４ 発電トルク指令演算部
１５ 走行駆動トルク指令演算部
１６ 信号遅延処理部
１７ ＬＰＦ部
１８ ピッチング検出切換部
１８ａ ＢＰＦ部
１８ｂ ＬＰＦ部
１８ｃ ピッチング検出部
１８ｄ スイッチング部
１９ オンオフスイッチ
２１ ストロークセンサ
２２ 圧力センサ
２３ 角度センサ

Claims (5)

1. 走行可能な車体と、
   この車体に設けられた作業部と、
   前記車体の走行を操作する操作信号を入力するための操作部と、
   前記操作部から入力された前記操作信号に基づいて前記車体の走行を制御するコントローラと、を備え、
   このコントローラは、前記車体の走行時に生じ得る前記車体のピッチングを検出するピッチング検出部を有し、このピッチング検出部にて走行時の前記車体のピッチングを検出した場合に、予め定めた所定の値で前記操作信号を遅延処理し、この遅延処理した操作信号にて前記車体の走行を制御する
   ことを特徴とする作業車両。
2. 請求項１記載の作業車両において、
   前記ピッチング検出部は、走行時の加速度、前記操作信号、および前記作業部に掛かる圧力のいずれかから、前記車体の走行時の前記車体のピッチングを検出する
   ことを特徴とする作業車両。
3. 請求項１または２に記載の作業車両において、
   前記所定の値は、前記コントローラの演算周期、およびこのコントローラによる前記車体の走行制御の応答周期に基づいて定められている
   ことを特徴とする作業車両。
4. 請求項１ないし４いずれかに記載の作業車両において、
   前記所定の値は、前記車体の走行時の前記車体のピッチング周期の略２分の１とされている
   ことを特徴とする作業車両。
5. 請求項１ないし４いずれかに記載の作業車両において、
   前記ピッチング検出部による前記車体の走行時の前記車体のピッチングの検出をオンオフ可能なスイッチを備えている
   ことを特徴とする作業車両。