JP2021156121A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】暖機運転時におけるヒートショックの発生を抑制することが可能な作業車両を提供する。【解決手段】油圧ポンプ３１から吐出される作動油によって駆動するリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４と、油圧ポンプ３１からリフトアームシリンダ２２に供給される作動油の流れを制御するリフトアーム用方向制御弁３２と、油圧ポンプ３１からバケットシリンダ２４に供給される作動油の流れを制御するバケット用方向制御弁３３と、を含んで構成される油圧駆動回路３を備えたホイールローダ１において、油圧ポンプ３１の吐出圧Ｐを検出する圧力センサ６２と、油圧ポンプ３１の吐出流量を制御するコントローラ５と、を有し、コントローラ５は、暖機運転の開始条件が満たされ、かつ圧力センサ６２で検出された吐出圧Ｐが油圧駆動回路３のリリーフ圧に基づいて設定された圧力閾値Ｐｔｈ以上になった場合に、油圧ポンプ３１の吐出流量を制限する。【選択図】図５

Description

本発明は、荷役作業を行うための作業装置を備えた作業車両に関する。

ホイールローダなどの作業車両では、作業装置を駆動するための作動油をリリーフさせ、リリーフ弁における圧力損失によって発生する熱を利用して油圧駆動回路を暖機する。このとき、ホイールローダでは、油圧駆動回路内の作動油の温度をできる限り早く上昇させるため、バケットを限界まで回動させてチルト姿勢もしくはダンプ姿勢のまま長時間保持したり、バケットのチルト動作とダンプ動作とを繰り返し行ったりする。

例えば、特許文献１には、バケットのチルト姿勢に対応した切換位置に方向制御弁を保持するためのディテント機構を利用することにより、オペレータが操作レバーを操作し続けることなく長時間バケットを限界のチルト姿勢に保持して暖機運転を行うホイールローダが開示されている。

特開平５−２８７７８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたホイールローダのように、長時間にわたってバケットの駆動に係る作動油をリリーフさせ続けると、作業装置側の油圧駆動回路のメインリリーフ弁が発熱することになり、メインリリーフ弁とその周辺部との温度差が大きくなる。メインリリーフ弁の周辺に配置された機器、特に、方向制御弁などの摺動部品を組み合わせて構成された機器において、摺動部品同士で大きな温度差が生じると、各摺動部品の熱膨張量の違いから摺動部品間のクリアランスが小さくなって摺動性が低下してしまうヒートショック（「スティック現象」とも言う）が発生してしまう。

そこで、本発明の目的は、暖機運転時におけるヒートショックの発生を抑制することが可能な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、エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、を含んで構成される油圧駆動回路を備えた作業車両において、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、前記油圧ポンプの吐出流量を制御するコントローラと、を有し、前記コントローラは、暖機運転の開始条件が満たされ、かつ前記圧力センサで検出された吐出圧検出値が前記油圧駆動回路のリリーフ圧に基づいて設定された圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限することを特徴とする。

本発明によれば、暖機運転時におけるヒートショックの発生を抑制することができる。上記した以外の課題、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一構成例を示す外観側面図である。 作業装置の油圧駆動回路を示す回路図である。 作業装置に係るパイロット回路を示す回路図である。 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。

以下、本発明の実施形態に係る作業車両の一態様として、例えば土砂や鉱物を掘削してダンプトラックなどへ積み込む荷役作業を行う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の一構成例を示す外観側面図である。

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。具体的には、車体の前部となる前フレーム１Ａと車体の後部となる後フレーム１Ｂとが、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。

車体には４つの車輪１１が設けられており、２つの車輪１１が前輪１１Ａとして前フレーム１Ａの左右両側に、残り２つの車輪１１が後輪１１Ｂとして後フレーム１Ｂの左右両側に、それぞれ設けられている。なお、図１では、４つの車輪１１のうち、左側の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみを示している。

前フレーム１Ａの前部には、油圧駆動式の作業装置２が取り付けられている。作業装置２は、前フレーム１Ａに基端部が取り付けられたリフトアーム２１と、リフトアーム２１を駆動する２つ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作業具としてのバケット２３と、バケット２３を駆動す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、を有している。なお、２つのリフトアームシリンダ２２は車体の左右方向に並んで配置されているが、図１では、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。

２つのリフトアームシリンダ２２はそれぞれ、油圧ポンプから吐出された作動油が供給されてロッド２２０が伸縮することによりリフトアーム２１を駆動する。リフトアーム２１は、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２０が伸びることにより前フレーム１Ａに対して上方向に回動し、各ロッド２２０が縮むことにより前フレーム１Ａに対して下方向に回動する。

同様に、バケットシリンダ２４は、油圧ポンプから吐出された作動油が供給されてロッド２４０が伸縮することによりバケット２３を駆動する。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。

バケット２３は、例えばブレードなどの各種アタッチメントに交換することが可能であり、ホイールローダ１は、バケット２３を用いた掘削作業の他に、押土作業や除雪作業などの各種作業を行うこともできる。

２つのリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４はそれぞれ、油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダの一態様である。作業装置２の具体的な駆動システムについては後述する。

後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、ホイールローダ１の駆動に必要な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作業装置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。

＜作業装置２の駆動システム＞
次に、作業装置２の駆動システムについて、図２および図３を参照して説明する。

図２は、作業装置２の油圧駆動回路３を示す回路図である。図３は、作業装置２に係るパイロット回路３Ｐを示す回路図である。

図２に示すように、作業装置２を駆動するための油圧駆動回路３は、エンジン３０によって駆動される油圧ポンプ３１と、２つのリフトアームシリンダ２２と、油圧ポンプ３１と２つのリフトアームシリンダ２２との間に設けられたリフトアーム用方向制御弁３２と、バケットシリンダ２４と、油圧ポンプ３１とバケットシリンダ２４との間に設けられたバケット用方向制御弁３３と、作動油を貯留するタンク３４と、第１〜第４リリーフ弁３５Ａ〜３５Ｄと、を含んで構成されている。

油圧ポンプ３１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、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３１０により調整される。油圧ポンプ３１の吐出流量は、押しのけ容積やエンジン３０の回転数を制御することにより調整される。エンジン３０の回転数Ｎ（以下、単に「エンジン回転数Ｎ」とする）は、回転数センサ６１で検出されてコントローラ５に入力される。なお、油圧ポンプ３１は、必ずしも可変容量型である必要はなく、固定容量型であってもよい。また、油圧ポンプ３１の吐出圧Ｐは、圧力センサ６２で検出されて吐出圧検出値としてコントローラ５に入力される。

リフトアーム用方向制御弁３２は、第１切換位置３２Ｌと、第２切換位置３２Ｒと、中立位置３２Ｎと、を有し、油圧ポンプ３１から２つのリフトアームシリンダ２２に供給される作動油の流れ（方向および流量）を制御する。

第１切換位置３２Ｌは、油圧ポンプ３１から吐出された作動油を２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド室２２Ａに導き、２つのリフトアームシリンダ２２の各ボトム室２２Ｂから排出された作動油をタンク３４に導く。したがって、リフトアーム用方向制御弁３２が第１切換位置３２Ｌに切り換わると、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２０は縮む。

第２切換位置３２Ｒは、油圧ポンプ３１から吐出された作動油を２つのリフトアームシリンダ２２の各ボトム室２２Ｂに導き、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド室２２Ａから排出された作動油をタンク３４に導く。したがって、リフトアーム用方向制御弁３２が第２切換位置３２Ｒに切り換わると、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２０は伸びる。

中立位置３２Ｎは、油圧ポンプ３１から吐出された作動油をそのままセンタバイパスライン３０１を介してタンク３４に導く。したがって、リフトアーム用方向制御弁３２が中立位置３２Ｎに切り換わると、２つのリフトアームシリンダ２２に作動油が供給されないため、リフトアーム２１は停止する。

リフトアーム用方向制御弁３２は、内部に軸状のスプールが搭載されており、スプールの軸方向の一側には第１パイロット油室３２０Ｌが、スプールの軸方向の他側には第２パイロット油室３２０Ｒが、それぞれ設けられている。第１パイロット油室３２０Ｌおよび第２パイロット油室３２０Ｒにはそれぞれ、図３に示すパイロットポンプ４０から吐出されたパイロット圧油が供給される。

図３に示すように、パイロットポンプ４０と第１パイロット油室３２０Ｌとの間には、第１パイロット油室３２０Ｌに付与するパイロット圧Ｐｉ１を制御する第１電磁比例弁４１が設けられている。パイロットポンプ４０と第２パイロット油室３２０Ｒとの間には、第２パイロット油室３２０Ｒに付与するパイロット圧Ｐｉ２を制御する第２電磁比例弁４２が設けられている。第１電磁比例弁４１および第２電磁比例弁４２はそれぞれ、コントローラ５に接続されている。

コントローラ５は、運転室１２に設けられた電気式のリフトアーム操作レバー１２１から出力された操作信号に基づいて、第１電磁比例弁４１および第２電磁比例弁４２に対して制御信号を出力する。これにより、リフトアーム操作レバー１２１の操作に応じたパイロット圧が、リフトアーム用方向制御弁３２の第１パイロット油室３２０Ｌおよび第２パイロット油室３２０Ｒにそれぞれ作用される。

本実施形態では、リフトアーム用方向制御弁３２の３つの切換位置３２Ｌ，３２Ｒ，３２Ｎは、第１パイロット油室３２０Ｌ側から第２パイロット油室３２０Ｒ側に向かって、第１切換位置３２Ｌ、中立位置３２Ｎ、第２切換位置３２Ｒの順で配置されている。

したがって、第１パイロット油室３２０Ｌに作用されるパイロット圧Ｐｉ１が第２パイロット油室３２０Ｒに作用されるパイロット圧Ｐｉ２よりも大きい場合（Ｐｉ１＞Ｐｉ２）、内部のスプールは第２パイロット油室３２０Ｒ側に向かって移動し、第１切換位置３２Ｌに切り換わる。他方、第２パイロット油室３２０Ｒに作用されるパイロット圧Ｐｉ２が第１パイロット油室３２０Ｌに作用されるパイロット圧Ｐｉ１よりも大きい場合は（Ｐｉ２＞Ｐｉ１）、内部のスプールは第１パイロット油室３２０Ｌ側に向かって移動し、第２切換位置３２Ｒに切り換わる。

そして、第１パイロット油室３２０Ｌに作用されるパイロット圧Ｐｉ１と第２パイロット油室３２０Ｒに作用されるパイロット圧Ｐｉ２とが同じ場合（Ｐｉ１＝Ｐｉ２）、内部のスプールは中立で停止、中立位置３２Ｎに切り換わる。

なお、リフトアーム用方向制御弁３２は、第１パイロット油室３２０Ｌおよび第２パイロット油室３２０Ｒにそれぞれ作用されるパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２の大きさによって、第１切換位置３２Ｌと中立位置３２Ｎとの間、もしくは第２切換位置３２Ｒと中立位置３２Ｎとの間にそれぞれ位置する場合もある。この場合、油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、一部がリフトアームシリンダ２２に供給され、残りがタンク３４に排出される。

同様にして、バケット用方向制御弁３３は、第１切換位置３３Ｌと、第２切換位置３３Ｒと、中立位置３３Ｎと、を有し、油圧ポンプ３１からバケットシリンダ２４に供給される作動油の流れを制御する。

第１切換位置３３Ｌは、油圧ポンプ３１から吐出された作動油をバケットシリンダ２４のロッド室２４Ａに導き、バケットシリンダ２４のボトム室２４Ｂから排出された作動油をタンク３４に導く。したがって、バケット用方向制御弁３３が第１切換位置３３Ｌに切り換わると、バケットシリンダ２４のロッド２４０は縮む。

第２切換位置３３Ｒは、油圧ポンプ３１から吐出された作動油をバケットシリンダ２４のボトム室２４Ｂに導き、バケットシリンダ２４のロッド室２４Ａから排出された作動油をタンク３４に導く。したがって、バケット用方向制御弁３３が第２切換位置３３Ｒに切り換わると、バケットシリンダ２４のロッド２４０は伸びる。

中立位置３３Ｎは、油圧ポンプ３１から吐出された作動油をそのままセンタバイパスライン３０１を介してタンク３４に導く。したがって、バケット用方向制御弁３３が中立位置３３Ｎに切り換わると、バケットシリンダ２４に作動油が供給されないため、バケット２３は停止する。

バケット用方向制御弁３３についても、内部に軸状のスプールが搭載されており、スプールの軸方向の一側には第１パイロット油室３３０Ｌが、スプールの軸方向の他側には第２パイロット油室３３０Ｒが、それぞれ設けられている。

図３に示すように、パイロットポンプ４０とバケット用方向制御弁３３の第１パイロット油室３３０Ｌとの間には、第１パイロット油室３３０Ｌに付与するパイロット圧Ｐｉ３を制御する第３電磁比例弁４３が設けられている。パイロットポンプ４０とバケット用方向制御弁３３の第２パイロット油室３３０Ｒとの間には、第２パイロット油室３３０Ｒに付与するパイロット圧Ｐｉ４を制御する第４電磁比例弁４４が設けられている。第３電磁比例弁４３および第４電磁比例弁４４も、第１電磁比例弁４１および第２電磁比例弁４２と同様に、コントローラ５にそれぞれ接続されている。

コントローラ５は、運転室１２に設けられた電気式のバケット操作レバー１２２から出力された操作信号に基づいて、第３電磁比例弁４３および第４電磁比例弁４４に対して制御信号を出力する。これにより、バケット操作レバー１２２の操作に応じたパイロット圧が、バケット用方向制御弁３３の第１パイロット油室３３０Ｌおよび第２パイロット油室３３０Ｒにそれぞれ作用される。

バケット用方向制御弁３３においても、第１パイロット油室３３０Ｌに作用されるパイロット圧Ｐｉ３と第２パイロット油室３３０Ｒに作用されるパイロット圧Ｐｉ４との大小関係に基づいて、第１切換位置３３Ｌと中立位置３３Ｎと第２切換位置３３Ｒとが互いに切り換わる。

図２に示すように、第１リリーフ弁３５Ａは、油圧駆動回路３のメインリリーフ弁であり、油圧ポンプ３１の吐出圧Ｐが所定の規定圧（リリーフ圧）以上になった場合に、油圧ポンプ３１から吐出された作動油をタンク３４に排出させる。

第２リリーフ弁３５Ｂは、バケット用方向制御弁３３とバケットシリンダ２４のロッド室２４Ａとを接続する接続管路３０２から分岐された分岐管路３０２Ａ上に設けられており、バケット用方向制御弁３３とバケットシリンダ２４のロッド室２４Ａとの間の圧力が所定のリリーフ圧以上になった場合に、ロッド室２４Ａに発生したとじ込み圧をタンク３４に排出させ、バケットシリンダ２４やこのバケットシリンダ２４のロッド室２４Ａに接続された配管などの機器を保護する。

第３リリーフ弁３５Ｃは、バケット用方向制御弁３３とバケットシリンダ２４のボトム室２４Ｂとを接続する接続管路３０３から分岐された分岐管路３０３Ａ上に設けられており、バケット用方向制御弁３３とバケットシリンダ２４のボトム室２４Ｂとの間の圧力が所定のリリーフ圧以上になった場合に、ボトム室２４Ｂに発生したとじ込み圧をタンク３４に排出させ、バケットシリンダ２４やこのバケットシリンダ２４のボトム室２４Ｂに接続された配管などの機器を保護する。

第４リリーフ弁３５Ｄは、センタバイパスライン３０１のリフトアーム用方向制御弁３２の下流側において絞り３６に並列に接続されており、絞り３６に流れる作動油の圧力が所定のリリーフ圧以上になった場合に、その作動油をタンク３４に排出させる。

この油圧駆動回路３は、センタバイパスライン３０１におけるリフトアーム用方向制御弁３２の下流側から分岐してレギュレータ３１０に接続され、センタバイパスライン３０１で発生したネガティブコントロール圧をレギュレータ３１０に導くネガティブコントロールライン３０４を備えている。絞り３６は、このネガティブコントロールライン３０４を介してレギュレータ３１０に導かれる傾転指令信号としてのネガティブコントロール圧を調整する。

したがって、レギュレータ３１０は、コントローラ５から出力された指令信号の他に、ネガティブコントロールライン３０４から導かれたネガティブコントロール圧に基づいて、油圧ポンプ３１の押しのけ容積を制御する。よって、油圧ポンプ３１の吐出流量は、リフトアーム用方向制御弁３２に付与するパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２やバケット用方向制御弁３３に付与するパイロット圧Ｐｉ３，Ｐｉ４を制御することによっても調整することが可能である。

ホイールローダ１では、例えば、バケット２３を限界まで回動させてチルト姿勢もしくはダンプ姿勢のまま長時間保持したり、バケット２３のチルト動作とダンプ動作とを繰り返し行ったりすることにより作動油をリリーフさせて油圧駆動回路３の暖機を行い、油圧駆動回路３内の作動油の温度を上昇させる。なお、油圧駆動回路３内の作動油の温度Ｔ（以下、単に「油温Ｔ」とする）は、温度センサ６３によって検出されてコントローラ５に入力される。

なお、油圧駆動回路３の暖機を行う場合には、オペレータは、運転室１２内に設けられたパーキングブレーキスイッチ（不図示）を操作して、パーキングブレーキ６４を作動させた上で、暖機運転を開始する。すなわち、ホイールローダ１は、休車条件を満たす場合に、暖機運転の開始条件が満たされる。図２に示すように、パーキングブレーキ６４から出力された作動信号は、コントローラ５に入力される。

この「休車条件」とは、例えば、本実施形態のようにパーキングブレーキ６４が作動している状態の他、サービスブレーキの作動状態や車速が０（ゼロ）である状態、およびエンジン３０が始動した後、所定の時間が経過した状態などが含まれる。

＜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４を参照して説明する。

図４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、および出力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、リフトアーム操作レバー１２１やバケット操作レバー１２２、コントローラ５による制限処理を実行するか否か（ＯＮまたはＯＦＦ）を選択するためのスイッチ６０といった各種の操作装置、および回転数センサ６１や温度センサ６３、圧力センサ６２といった各種のセンサ、ならびにパーキングブレーキ６４などが入力Ｉ／Ｆに接続され、エンジン３０、油圧ポンプ３１のレギュレータ３１０、第１〜第４電磁比例弁４１〜４４、および冷却ファン４５などが出力Ｉ／Ｆに接続されている。なお、スイッチ６０は、運転室１２（図１参照）内に設けられており、オペレータにより操作される。

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制御プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された制御プログラムを実行することにより、制御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をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限らず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、ホイールローダ１の側で実行される制御プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。

コントローラ５は、データ取得部５１と、暖機判定部５２と、記憶部５３と、信号出力部５４と、を含む。そして、暖機判定部５２は、エンジン回転数判定部５２Ａと、油温判定部５２Ｂと、吐出圧判定部５２Ｃと、時間計測部５２Ｄと、時間判定部５２Ｅと、を含む。

データ取得部５１は、パーキングブレーキ６４から出力された作動信号、スイッチ６０から出力されたＯＮ／ＯＦＦ信号、回転数センサ６１で検出されたエンジン回転数Ｎ、温度センサ６３で検出された油温Ｔ、および圧力センサ６２で検出された吐出圧Ｐに関するデータをそれぞれ取得する。

暖機判定部５２は、ホイールローダ１が暖機運転を行っている状態であるか否かを判定すると共に、本実施形態では、ホイールローダ１における暖機運転がすでに十分に行われ、これ以上の暖機運転は不要な状態であるか否かを判定する。

具体的には、エンジン回転数判定部５２Ａは、回転数センサ６１により検出されデータ取得部５１で取得されたエンジン回転数Ｎが所定の回転数閾値Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する。この「回転数閾値Ｎｔｈ」は、油圧駆動回路３の暖機に必要な最低限のエンジン回転数に相当する値であって、任意に設定することが可能である。

油温判定部５２Ｂは、温度センサ６３により検出されデータ取得部５１で取得された油温Ｔが所定の温度閾値Ｔｔｈ以上であるか否かを判定する。この「温度閾値Ｔｔｈ」は、作動油の流動性が最低限確保される温度に相当する値であって、任意に設定することが可能である。

吐出圧判定部５２Ｃは、圧力センサ６２により検出されデータ取得部５１で取得された吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判定する。この「圧力閾値Ｐｔｈ」は、油圧駆動回路３のリリーフ圧Ｐｒに基づいて設定された値であって、任意に設定することが可能であり、例えばリリーフ圧Ｐｒそのものに設定してもよいし、リリーフ圧Ｐｒの８０〜９０％程度に設定してもよい。

時間計測部５２Ｄは、吐出圧判定部５２Ｃにおいて吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上である（Ｐ≧Ｐｔｈ）と判定されている時間ｔを計測する。時間判定部５２Ｅは、時間計測部５２Ｄにおいて計測された時間ｔが所定の第１時間閾値ｔ１以上であるか否か、あるいは時間計測部５２Ｄにおいて計測された時間ｔが所定の第２時間閾値ｔ２以上であることが断続して繰り返されているか否かを判定する。

「第１時間閾値ｔ１」は、油圧駆動回路３の暖機に必要な最低限の時間に相当する値であって、例えば１ｓ程度に設定される。「第２時間閾値ｔ２」は、第１時間閾値ｔ１よりも短い時間であって（ｔ２＜ｔ１）、例えば０．５ｓ程度に設定される。

本実施形態では、暖機判定部５２は、エンジン回転数判定部５２Ａにおいてエンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎｔｈ以上である（Ｎ≧Ｎｔｈ）と判定され、かつ油温判定部５２Ｂにおいて油温Ｔが温度閾値Ｔｔｈ以上である（Ｔ≧Ｔｔｈ）と判定されると共に、吐出圧判定部５２Ｃにおいて吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上である（Ｐ≧Ｐｔｈ）と判定され、さらに、時間判定部５２Ｅにおいて計測時間ｔが第１時間閾値ｔ１以上である（ｔ≧ｔ１）または計測時間ｔが第２時間閾値ｔ２以上である（ｔ≧ｔ２）ことが断続的に繰り返されていると判定された場合に、ホイールローダ１は暖機運転中であって、すでに十分な暖機運転が行われており、これ以上の暖機運転が不要な状態であると判定する。

すなわち、暖機判定部５２には、ホイールローダ１が暖機運転を行っているか否かを判定するための吐出圧判定部５２Ｃが少なくとも含まれていればよいが、油圧駆動回路３の暖機がすでに十分な状態（または、まだ不十分な状態）であるか否かを判定するためにエンジン回転数判定部５２Ａおよび油温判定部５２Ｂが含まれ、また、ホイールローダ１が暖機運転中であることをより精度よく判定するために、時間計測部５２Ｄおよび時間判定部５２Ｅが含まれている。

ここで、油圧ポンプ３１の吐出圧Ｐは、例えば掘削作業時など暖機運転時以外の作業においてもリリーフ圧Ｐｒに達する場合がある。ホイールローダ１が暖機運転を行う場合、例えば、バケット２３を限界まで回動させてチルト姿勢をしばらくの間（例えば２ｓ程度）維持させることによって油圧駆動回路３の作動油をリリーフさせる。したがって、油圧ポンプ３１の吐出圧Ｐは、掘削作業時においてリリーフ圧Ｐｒに達している時間（例えば、１ｓ以内）よりも長い時間、圧力閾値Ｐｔｈ以上となる。

また、バケット２３に対しチルト動作とダンプ動作とを繰り返し行わせて油圧駆動回路３の暖機を行うこともあり、その場合には、油圧ポンプ３１の吐出圧Ｐは、１度の掘削で１回リリーフ圧Ｐｒに達するだけの掘削作業時とは異なり、断続的に繰り返して圧力閾値Ｐｔｈ以上となる。

コントローラ５は、このような暖機運転時におけるホイールローダ１の動作の特徴を暖機判定部５２において判定することで、暖機運転時とそれ以外の作業時とを明確に棲み分けて、ホイールローダ１が暖機運転中であることをより精度よく判定することを可能としている。

記憶部５３は、メモリであって、回転数閾値Ｎｔｈ、温度閾値Ｔｔｈ、第１時間閾値ｔ１、および第２時間閾値ｔ２がそれぞれ記憶されている。

信号出力部５４は、暖機判定部５２においてホイールローダ１が暖機運転を行っている状態であると判定された場合に、油圧ポンプ３１の押しのけ容積を制限する制限信号をレギュレータ３１０に対して出力、あるいはエンジン回転数を制限する制限信号をエンジン３０に対して出力、またはパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４を制限する制限信号を第１〜第４電磁比例弁４１〜４４に対して出力する。これにより、油圧ポンプ３１の吐出流量は、油圧駆動回路３におけるリリーフ時の吐出流量から所定の吐出流量まで一気に制限される。この「所定の吐出流量」は、リリーフ時の吐出流量の４０〜５０％程度に設定される。

このように、コントローラ５により油圧ポンプ３１の吐出流量を制限することで、暖機運転時における作動油のリリーフ動作が制限されるため、第１リリーフ弁３５Ａでの発熱を抑えることが可能となる。第１リリーフ弁３５Ａでの発熱が低減されると周辺部との温度差が縮まるため、第１リリーフ弁３５Ａに隣接して設置されるリフトアーム用方向制御弁３２およびバケット用方向制御弁３３のそれぞれにおいてヒートショックの発生を抑制することができる。

また、本実施形態では、信号出力部５４は、暖機判定部５２においてホイールローダ１が暖機運転を行っている状態であると判定された場合に、冷却ファン４５の回転数を制限する制限信号を冷却ファン４５に対して出力する。このように、第１リリーフ弁３５Ａでの発熱を低減すると共に冷却ファン４５による冷却性能を低減させることにより、冷却ファン４５でのエネルギー損失を抑えて燃費低減を図ることが可能となる。

なお、暖機判定部５２は、少なくとも吐出圧判定部５２Ｃにおいて吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上である（Ｐ≧Ｐｔｈ）と判定された場合にホイールローダ１が暖機運転を行っている状態であると判定すればよいが、エンジン回転数判定部５２Ａにおいてエンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎｔｈ以上である（Ｎ≧Ｎｔｈ）と判定され、かつ油温判定部５２Ｂにおいて油温Ｔが温度閾値Ｔｔｈ以上である（Ｔ≧Ｔｔｈ）と判定された場合に油圧駆動回路３の暖機がすでに十分に行われている状態であると判定することで、反対に、油圧駆動回路３の暖機が不十分である場合には、コントローラ５による油圧ポンプ３１の吐出流量の制限を行わずに、暖機運転を優先させることを可能としている。

＜コントローラ５内での処理＞
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について、図５を参照して説明する。

図５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。

まず、コントローラ５にパーキングブレーキ６４からの作動信号が入力されて、暖機運転の開始条件（休車条件）が満たされ（ステップＳ５００／ＹＥＳ）、さらに、コントローラ５にスイッチ６０からのＯＮ信号が入力されると（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、データ取得部５１は、回転数センサ６１で検出されたエンジン回転数Ｎ、温度センサ６３で検出された油温Ｔ、および圧力センサ６２で検出された吐出圧Ｐをそれぞれ取得する（ステップＳ５０２）。

一方、ステップＳ５００において、コントローラ５にパーキングブレーキ６４からの作動信号が入力されなかった場合、すなわち暖機運転の開始条件（休車条件）が満たされていない場合は（ステップＳ５００／ＮＯ）、コントローラ５における処理が終了する。同様に、本実施形態では、ステップＳ５０１において、コントローラ５にスイッチ６０からのＯＮ信号が入力されなかった場合、すなわちスイッチ６０がＯＦＦのままであった場合についても（ステップＳ５０１／ＮＯ）、コントローラ５における処理が終了する。

次に、エンジン回転数判定部５２Ａは、ステップＳ５０２で取得されたエンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３においてエンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎｔｈ以上である（Ｎ≧Ｎｔｈ）と判定された場合（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、油温判定部５２Ｂは、ステップＳ５０２で取得された油温Ｔが温度閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。

ステップＳ５０４において油温Ｔが温度閾値Ｔｔｈ以下である（Ｔ≧Ｔｔｈ）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、吐出圧判定部５２Ｃは、ステップＳ５０２で取得された吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ５０５）。

ステップＳ５０５において吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上である（Ｐ≧Ｐｔｈ）と判定された場合（ステップＳ５０５／ＹＥＳ）、時間計測部５２Ｄは、時間ｔの計測を開始する（ステップＳ５０６）。

次に、時間判定部５２Ｅは、ステップＳ５０６で計測を開始した時間ｔが第１時間閾値ｔ１以上であるか否か、または時間ｔが第２時間閾値ｔ２以上であることが断続的に繰り返されているか否かを判定する（ステップＳ５０７）。

ステップＳ５０７において時間ｔが第１時間閾値ｔ１以上である（ｔ≧ｔ１）、または時間ｔが第２時間閾値ｔ２以上である（ｔ≧ｔ２）ことが断続的に繰り返されていると判定された場合（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）、信号出力部５４は、油圧ポンプ３１の押しのけ容積を制限する制限信号をレギュレータ３１０に対して出力、あるいはエンジン回転数を制限する制限信号をエンジン３０に対して出力、またはパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４を制限する制限信号を第１〜第４電磁比例弁４１〜４４に対して出力する（ステップＳ５０８）と共に、ファン回転数を制限する制限信号を冷却ファン４５に対して出力し（ステップＳ５０９）、コントローラ５における処理が終了する。

なお、ステップＳ５０３においてエンジン回転数Ｎが回転数閾値Ｎｔｈよりも少ない（Ｎ＜Ｎｔｈ）場合（ステップＳ５０３／ＮＯ）、ステップＳ５０４において油温Ｔが温度閾値Ｔｔｈよりも低い（Ｔ≦Ｔｔｈ）場合（ステップＳ５０４／ＮＯ）、およびステップＳ５０５において吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈよりも低い（Ｐ＜Ｐｔｈ）場合（ステップＳ５０５／ＮＯ）はいずれも、コントローラ５における処理が終了する。

また、ステップＳ５０７において時間ｔが第１時間閾値ｔ１よりも短かった場合（ｔ＜ｔ１）、または時間ｔが第２時間閾値ｔ２以上であることが断続的に繰り返されていない場合についても、コントローラ５における処理が終了する。

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、作業車両の一態様としてホイールローダについて説明したが、これに限らず、他の作業車両についても本発明を適用することが可能である。

また、上記実施形態では、コントローラ５は、吐出圧Ｐが圧力閾値Ｐｔｈ以上になった場合に、油圧ポンプ３１の押しのけ容積、エンジン３０の回転数、またはリフトアーム用方向制御弁３２に付与するパイロット圧Ｐｉ１，Ｐｉ２およびバケット用方向制御弁３３に付与するパイロット圧Ｐｉ３，Ｐｉ４を制限することで、油圧ポンプ３１の吐出流量を制限していたが、油圧ポンプ３１の吐出流量を制限するための手段については、特に制限はない。

また、上記実施形態では、リフトアーム操作レバー１２１およびバケット操作レバー１２２はいずれも電気式の操作レバーであったが、油圧ポンプ３１の押しのけ容積またはエンジン３０の回転数を制限することで油圧ポンプ３１の吐出流量を制限する場合には、油圧パイロット式の操作レバーを用いてもよい。

１：ホイールローダ（作業車両）
３：油圧駆動回路
５：コントローラ
２２：リフトアームシリンダ（油圧シリンダ）
２４：バケットシリンダ（油圧シリンダ）
３０：エンジン
３１：油圧ポンプ
３２：リフトアーム用方向制御弁
３３：バケット用方向制御弁
３４：タンク
４０：パイロットポンプ
４１：第１電磁比例弁
４２：第２電磁比例弁
４３：第３電磁比例弁
４４：第４電磁比例弁
４５：冷却ファン
６２：圧力センサ
６３：温度センサ
３０１：センタバイパスライン
３０４：ネガティブコントロールライン
３１０：レギュレータ
Ｐｔｈ：圧力閾値

Claims (9)

1. エンジンによって駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される作動油によって駆動する油圧シリンダと、前記油圧ポンプから前記油圧シリンダに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、を含んで構成される油圧駆動回路を備えた作業車両において、
   前記油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサと、
   前記油圧ポンプの吐出流量を制御するコントローラと、を有し、
   前記コントローラは、
   暖機運転の開始条件が満たされ、かつ前記圧力センサで検出された吐出圧検出値が前記油圧駆動回路のリリーフ圧に基づいて設定された圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
   ことを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記油圧ポンプは可変容量型であって、
   前記コントローラから出力された信号に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュレータを有し、
   前記コントローラは、
   前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの押しのけ容積を制限する制限信号を前記レギュレータに対して出力する
   ことを特徴とする作業車両。
3. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記エンジンの回転数を制限する制限信号を前記エンジンに対して出力する
   ことを特徴とする作業車両。
4. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記油圧駆動回路は、
   前記方向制御弁にパイロット圧油を供給するパイロットポンプと、
   前記パイロットポンプと前記方向制御弁との間に設けられ、前記コントローラから出力された信号に基づいて前記方向制御弁に付与するパイロット圧を制御する電磁比例弁と、
   前記油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュレータと、
   作動油を貯留するタンクと、
   前記油圧ポンプと前記タンクとを接続し、前記油圧ポンプから吐出された作動油をそのまま前記方向制御弁を介して前記タンクへ戻すセンタバイパスラインと、
   前記センタバイパスラインにおける前記方向制御弁の下流側から分岐して前記レギュレータに接続され、前記センタバイパスラインで発生したネガティブコントロール圧を前記レギュレータに導くネガティブコントロールラインと、をさらに含み、
   前記コントローラは、前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記パイロット圧を制限する制限信号を前記電磁比例弁に対して出力し、
   前記ネガティブコントロールラインは、前記方向制御弁において前記センタバイパスラインに流出された作動油によって発生したネガティブコントロール圧を前記レギュレータに導き、
   前記レギュレータは、前記ネガティブコントロールラインから導かれたネガティブコントロール圧に基づいて前記油圧ポンプの押しのけ容積を制限する
   ことを特徴とする作業車両。
5. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上となっている時間が、前記油圧駆動回路の暖機に必要な最低限の時間以上である場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
   ことを特徴とする作業車両。
6. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上となることが断続的に繰り返された場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
   ことを特徴とする作業車両。
7. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記エンジンの回転数を検出する回転数センサを有し、
   前記コントローラは、
   前記回転数センサで検出された回転数が、前記油圧駆動回路の暖機に必要な最低限の回転数以上であって、前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
   ことを特徴とする作業車両。
8. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記油圧駆動回路内の作動油の温度を検出する温度センサを有し、
   前記コントローラは、
   前記温度センサで検出された温度が、作動油の流動性が最低限確保される温度以上であって、前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を制限する
   ことを特徴とする作業車両。
9. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記油圧駆動回路を冷却する冷却ファンを有し、
   前記コントローラは、
   前記吐出圧検出値が前記圧力閾値以上になった場合に、前記油圧ポンプの吐出流量および前記冷却ファンの回転数をそれぞれ制限する
   ことを特徴とする作業車両。

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