JP5717924B1 - 作業車両の制御方法、作業車両の制御装置及び作業車両 - Google Patents

Abstract

車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットとを備える作業車両を制御するにあたり、前記ブームの上げ操作量又は前記ブームの上昇速度と、前記ブームの姿勢及び前記バケットの姿勢に基づき前記バケットがダンプ側の停止位置に到達するまでに前記アクチュエータが動作可能な動作可能量と、を求め、前記バケットをチルトさせるための前記アクチュエータの動作量を、前記ブームの上げ操作量又は前記ブームの上昇速度に基づいて変更して、前記動作可能量に応じて前記バケットをチルトさせる。

Description

本発明は、掘削作業を行う作業車両に関する。

土砂又は砕石等をダンプトラック等に積み込む作業機を備えた作業車両がある。このような作業車両として、ホイールローダーがある。ホイールローダーは、掘削作業を行うためのバケットを有し、タイヤで走行して作業する車両である。例えば、特許文献１には、ブームの上昇中に自動でバケットをチルト動作させることが記載されている。

国際公開第２０１０−１１０３８６号公報

ブームの上昇中に自動でバケットをチルト動作させると、オペレーターがバケットのチルト操作を行わない場合であってもバケットがチルトするので、オペレーターに違和感を与える可能性がある。

本発明は、ブームの上昇中に自動でバケットをチルトさせる際に、オペレーターに与える違和感を低減することを目的とする。

本発明は、車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットとを備える作業車両を制御するにあたり、前記ブームの上げ操作量又は前記ブームの上昇速度と、前記ブームの姿勢及び前記バケットの姿勢に基づき前記バケットがダンプ側の停止位置に到達するまでに前記アクチュエータが動作可能な動作可能量と、を求め、前記ブームの上げ操作量が大きい又は前記ブームの上昇速度が速いほど、前記動作可能量が大きくなるように、前記動作可能量が大きな位置から前記アクチュエータを動作させて前記バケットをチルト動作させる、作業車両の制御方法である。

本発明は、車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットと、を備える作業車両を制御する制御装置であり、前記ブームの上げ操作量又は前記ブームの上昇速度と、前記ブームの姿勢及び前記バケットの姿勢に基づき前記バケットがダンプ側の停止位置に到達するまでに前記アクチュエータが動作可能な動作可能量と、を求め、前記ブームの上げ操作量が大きい又は前記ブームの上昇速度が速いほど、前記動作可能量が大きくなるように、前記動作可能量が大きな位置から前記アクチュエータを動作させて前記バケットをチルト動作させる、作業車両の制御装置である。

本発明は、車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットと、前述した作業車両の制御装置と、を含む、作業車両である。

前記ブームが上昇し、かつ前記バケットを操作するための装置が中立状態である場合に、前記動作可能量に応じて前記バケットをチルト動作させることが好ましい。

本発明は、ブームの上昇中に自動でバケットをチルトさせる際に、オペレーターに与える違和感を低減することができる。

図１は、本実施形態に係る作業車両を示す図である。 図２は、作業機の動作を制御する制御系統を示す図である。 図３は、作業機を示す図である。 図４は、ホイールローダーが備えるバケットのチルト動作及びダンプ動作を説明するための図である。 図５は、本実施形態に係る作業車両の制御方法においてダンプ動作時の制御で使用される制御用の第１テーブルの一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係る作業車両の制御方法においてダンプ動作時の制御で使用される制御用の第２テーブルの一例を示す図である。 図７は、ブーム上昇速度の制限率とバケットシリンダの到達距離との関係を示す図である。 図８は、本実施形態に係る作業車両の制御方法におけるダンプ動作時の制御例を示すフローチャートである。 図９は、ダンプ動作時の制御を開始及び終了する際の判定を説明するための図である。 図１０は、本実施形態に係る作業車両の制御方法において自動でバケットをチルト動作させる場合の制御で使用される自動チルト用テーブルの一例を示す図である。 図１１は、チルト指令とバケットシリンダの到達距離との関係を示す図である。 図１２は、本実施形態に係る作業車両の制御方法における自動チルト動作時の制御例を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜ホイールローダー＞
図１は、本実施形態に係る作業車両を示す図である。本実施形態において、作業車両として、砕石又は砕石の掘削時に発生した土砂若しくは岩石等を運搬車両としてのダンプトラック等に積載するホイールローダー１を例とする。

ホイールローダー１は、車体２と、ブーム３及びバケット４を備える作業機５と、前輪６Ｆ及び後輪６Ｒと、運転室７と、アクチュエータに相当するブームシリンダ９と、アクチュエータに相当するバケットシリンダ１０とを備えている。車体２には、作業機５、前輪６Ｆ及び後輪６Ｒ並びに運転室７が取り付けられている。運転室７内には、運転席ＤＳ及び操作レバーＣＬが設けられている。運転席ＤＳの背もたれＤＳＢから操作レバーＣＬに向かう方向を前方といい、操作レバーＣＬから背もたれＤＳＢに向かう方向を後方という。ホイールローダー１の左右は、前方を基準とする。

前輪６Ｆ及び後輪６Ｒは、路面Ｒに接地する。前輪６Ｆ及び後輪６Ｒの接地面側を下方といい、前輪６Ｆ及び後輪６Ｒの接地面から離れる方向を上方という。前輪６Ｆ及び後輪６Ｒが回転することにより、ホイールローダー１は走行する。ホイールローダー１の操舵は、車体２が前輪６Ｆと後輪６Ｒとの間で屈曲することにより実現される。

作業機５は、車体２の前部に配置される。ブーム３は、車体２の前方側に支持されて、前方に向かって延びている。ブーム３は、車体２に支持されて回動する。バケット４は、開口部４Ｈ及び爪４Ｃを有している。バケット４は、爪４Ｃが土砂又は砕石等をすくい取ることによって、対象を掘削する。爪４Ｃがすくい取った土砂又は砕石等を、適宜掘削物ＳＲという。爪４Ｃがすくい取った掘削物ＳＲは、開口部４Ｈからバケット４の内部に入る。バケット４は、ブーム３の車体２側とは反対側、すなわち車体２から離れた側に支持されて回動する。

ブーム駆動装置としてのブームシリンダ９は、車体２とブーム３との間に設けられている。ブーム３は、ブームシリンダ９が伸縮することによって、車体２側の支持部を中心として回動する。ブーム３を回動させるブーム駆動装置はブームシリンダ９に限定されない。例えば、ブーム駆動装置は、ブーム３の付け根に設けられた電動機であってもよい。このように、ブーム駆動装置は、ブーム３を回動させるアクチュエータである。

バケットシリンダ１０は、一端部が車体２に取り付けられて支持され、他端部がベルクランク１１の一端部に取り付けられている。ベルクランク１１の他端部は、バケット４に連結されている。バケット４は、バケットシリンダ１０が伸縮することによって、ブーム３に支持された部分を中心として回動する。バケット４を回動させる装置は、バケットシリンダ１０に限定されない。

操作レバーＣＬは、ブームシリンダ９及びバケットシリンダ１０の伸縮を制御する。運転室７に搭乗したオペレーターが、操作レバーＣＬを操作すると、ブームシリンダ９及びバケットシリンダ１０の少なくとも一方が伸縮する。すると、ブーム３及びバケット４の少なくとも一方が回動する。このように、ブーム３及びバケット４は、オペレーターが、操作レバーＣＬを操作することによって動作する。

＜作業機５の制御系統＞
図２は、作業機５の動作を制御する制御系統を示す図である。図１に示す作業機５の動作、すなわちブーム３及びバケット４の動作を制御する制御系統ＣＳは、作業機油圧ポンプ１２と、ブーム操作弁１３と、バケット操作弁１４と、パイロットポンプ１５と、吐出回路１２Ｃと、電磁比例制御弁２０と、制御装置４０と、ＴＭ（変速装置）制御装置４９と、ＥＧ（エンジン）制御装置５１とを含む。

作業機油圧ポンプ１２は、ホイールローダー１に搭載される動力発生装置としてのエンジン（ＥＧ）６０によって駆動される。エンジン６０は、内燃機関であり、本実施形態ではディーゼルエンジンである。エンジン６０の種類はディーゼルエンジンに限定されない。エンジン６０の出力は、ＰＴＯ（Power Take Off）６１に入力された後、作業機油圧ポンプ１２と、動力伝達機構としてのクラッチ６２とに出力される。このような構造により、作業機油圧ポンプ１２は、ＰＴＯ６１を介してエンジン６０に駆動されて、作動油を吐出する。

クラッチ６２の入力側はエンジン６０に、出力側はトルクコンバータ（ＴＣ）６３に接続されている。トルクコンバータ６３の出力側は変速装置（ＴＭ）６４に接続される。このような構造により、エンジン６０の出力は、ＰＴＯ６１、クラッチ６２及びトルクコンバータ６３を介して変速装置６４に伝達される。変速装置６４は、ＰＴＯ６１から伝達されたエンジン６０の出力を、図１に示す前輪６Ｆ及び後輪６Ｒに伝達してこれらを駆動する。ホイールローダー１及び車体２は、エンジン６０の出力によって前輪６Ｆ及び後輪６Ｒが駆動されて、走行する。前輪６Ｆ及び後輪６Ｒは、ホイールローダー１の駆動輪となる。

作業機油圧ポンプ１２が作動油を吐出する吐出口には、作動油が通過する油路としての吐出回路１２Ｃが接続されている。吐出回路１２Ｃは、ブーム操作弁１３とバケット操作弁１４とに接続されている。ブーム操作弁１３及びバケット操作弁１４は、いずれも油圧パイロット式の操作弁である。ブーム操作弁１３とバケット操作弁１４とは、それぞれブームシリンダ９とバケットシリンダ１０とに接続されている。作業機油圧ポンプ１２と、ブーム操作弁１３と、バケット操作弁１４と、吐出回路１２Ｃとは、タンデム形式の油圧回路を形成している。

ブーム操作弁１３は、Ａ位置、Ｂ位置、Ｃ位置及びＤ位置を有する４位置切換弁である。ブーム操作弁１３は、Ａ位置になるとブーム３が上昇し、Ｂ位置になると中立で位置を保持し、Ｃ位置になるとブーム３は下降し、Ｄ位置は浮きとなる。バケット操作弁１４は、Ｅ位置、Ｆ位置及びＧ位置を有する３位置切換弁である。バケット操作弁１４は、Ｅ位置になるとバケット４がチルト動作し、Ｆ位置になると中立で位置を保持し、Ｇ位置になるとバケット４がダンプ動作する。

バケット４のチルト動作は、図１に示すバケット４の開口部４Ｈ及び爪４Ｃが運転室７に向かって回動することにより傾く動作である。バケット４のダンプ動作は、チルト動作とは反対に、バケット４の開口部４Ｈ及び爪４Ｃが運転室７から遠ざかるように回動することにより傾く動作である。

ブーム操作弁１３及びバケット操作弁１４のパイロット受圧部は、それぞれ電磁比例制御弁２０を介してパイロットポンプ１５と接続されている。パイロットポンプ１５は、ＰＴＯ６１に接続されて、エンジン６０によって駆動される。パイロットポンプ１５は、電磁比例制御弁２０を介して、ブーム操作弁１３のパイロット受圧部１３Ｒ及びバケット操作弁１４のパイロット受圧部１４Ｒに所定圧力（パイロット圧力）の作動油を与える。

電磁比例制御弁２０は、ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、バケットダンプ電磁比例制御弁２３及びバケットチルト電磁比例制御弁２４を有している。ブーム下げ電磁比例制御弁２１及びブーム上げ電磁比例制御弁２２は、ブーム操作弁１３の各パイロット受圧部１３Ｒ、１３Ｒに接続されている。バケットダンプ電磁比例制御弁２３及びバケットチルト電磁比例制御弁２４は、バケット操作弁１４の各パイロット受圧部１４Ｒ、１４Ｒに接続されている。ブーム下げ電磁比例制御弁２１のソレノイド指令部２１Ｓ、ブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓ、バケットダンプ電磁比例制御弁２３のソレノイド指令部２３Ｓ及びバケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓには、制御装置４０からのそれぞれの指令信号が入力される。

ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、ブーム操作弁１３及びブームシリンダ９は、ブーム３を回動（昇降）させるブーム駆動部としての機能を有する。バケットダンプ電磁比例制御弁２３、バケットチルト電磁比例制御弁２４、バケット操作弁１４及びバケットシリンダ１０は、バケットを回動（チルト動作又はダンプ動作）させるバケット駆動部としての機能を有する。

制御装置４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理部４１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶部４２と、入力部４３と、出力部４４とを含む。処理部４１は、コンピュータプログラムに記述された各種の命令を逐次実行することにより、作業機５の動作を制御する。処理部４１は、記憶部４２、入力部４３及び出力部４４と電気的に接続されている。このような構造により、処理部４１は、記憶部４２に記憶されている情報を読み出したり、記憶部４２に情報を書き込んだり、入力部４３から情報を受け取ったり、出力部４４に情報を出力したりすることができる。

記憶部４２は、作業機５の動作を制御するためのコンピュータプログラム及び作業機５の動作の制御に用いるための情報を記憶している。本実施形態において、記憶部４２は、本実施形態に係る作業車両の制御方法を実現するためのコンピュータプログラムを記憶している。処理部４１は、このコンピュータプログラムを記憶部４２から読み出して実行することにより、本実施形態に係る作業車両の制御方法を実現する。

入力部４３には、ブーム角度検出センサ４６と、バケット角度検出センサ４７と、ブームシリンダ９に充填されている作動油の圧力（ボトム圧力）を検出するブームシリンダ圧力センサ４８と、変速装置６４を制御するＴＭ制御装置４９と、車速センサ５０と、エンジン６０を制御するエンジン制御装置５１と、第１ポテンショメータ３１と、第２ポテンショメータ３３とが接続されている。処理部４１は、これらの検出値又は指令値を取得して、作業機５の動作を制御する。

本実施形態において、ブームシリンダ９のストローク及びバケットシリンダ１０のストロークは、ブーム角度検出センサ４６によって検出されたブーム３の角度及びバケット角度検出センサ４７によって検出されたバケット４の角度又はベルクランク１１の角度から求められる。制御装置４０は、ブーム角度検出センサ４６及びバケット角度検出センサ４７の少なくとも一方の検出値を用いてブームシリンダ９のストローク及びバケットシリンダ１０のストロークの少なくとも一方を求め、ブーム３及びバケット４の動作を制御する。

車速検出装置としての車速センサ５０は、ホイールローダー１が走行する速度（車速）を検出する。車速センサ５０は、例えば、図２に示す変速装置６４の出力軸の回転速度からホイールローダー１の車速を求めるものであってもよい。ＴＭ制御装置４９は、変速装置６４の速度段を切り替える。この場合、ＴＭ制御装置４９は、例えば、車速センサ５０から取得した車速及びホイールローダー１のアクセル開度等に基づいて、速度段を制御する。エンジン制御装置５１は、例えば、アクセル開度とエンジン６０の回転速度とに基づき、エンジン６０に供給する燃料の量を調整することにより、エンジン６０の出力を制御する。本実施形態において、ＴＭ制御装置４９及びエンジン制御装置５１には、いずれもコンピュータを用いることができる。

出力部４４には、ブーム下げ電磁比例制御弁２１のソレノイド指令部２１Ｓと、ブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓと、バケットダンプ電磁比例制御弁２３のソレノイド指令部２３Ｓと、バケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓと、入出力装置４５とが接続されている。処理部４１は、ブーム下げ電磁比例制御弁２１のソレノイド指令部２１Ｓ又はブーム上げ電磁比例制御弁２２のソレノイド指令部２２Ｓにブームシリンダ９を動作させるための指令値を与えて、ブームシリンダ９を伸縮させる。ブームシリンダ９が伸縮することにより、ブーム３が昇降する。処理部４１は、バケットダンプ電磁比例制御弁２３のソレノイド指令部２３Ｓ又はバケットチルト電磁比例制御弁２４のソレノイド指令部２４Ｓにブームシリンダ９を動作させるための指令値を与えて、バケットシリンダ１０を伸縮させる。バケットシリンダ１０が伸縮することにより、バケット４がチルト動作又はダンプ動作する。このようにして、処理部４１は、作業機５、すなわちブーム３及びバケット４の動作を制御する。

入力部４３及び出力部４４の両方に接続されている入出力装置４５は、入力装置４５Ｓと、発音装置４５Ｂと、表示装置４５Ｍとを備えている。入出力装置４５は、入力装置４５Ｓから制御装置４０に指令値を入力したり、発音装置４５Ｂから警告音を発生させたり、表示装置４５Ｍに作業機５の状態又は制御に関する情報を表示したりする。入力装置４５Ｓは、例えば、押しボタン式のスイッチである。入力装置４５Ｓが操作されることにより、表示装置４５Ｍに表示される情報が切り替えられたり、ホイールローダー１の操作モードが切り替えられたりする。

操作装置としての操作レバーＣＬは、ブーム操作レバー３０とバケット操作レバー３２とを含む。ブーム操作レバー３０は、ブーム３を操作するための装置である。ブーム操作レバー３０には、ブーム操作レバー３０に対する操作量を検出する第１ポテンショメータ３１が取り付けられている。バケット操作レバー３２は、バケット４を操作するための装置である。バケット操作レバー３２には、バケット操作レバー３２に対する操作量を検出する第２ポテンショメータ３３が取り付けられている。第１ポテンショメータ３１及び第２ポテンショメータ３３の検出信号は、制御装置４０の入力部４３に入力される。変速装置６４のセレクターレバー１８Ｌは、変速装置６４の速度段を切り替えたり、前進と後進とを切り替えたりする。

＜作業機５の構造及び動作＞
図３は、作業機５を示す図である。図４は、ホイールローダー１が備えるバケット４のチルト動作及びダンプ動作を説明するための図である。図３及び図４に示すように、作業機５のブーム３は、第１端部側が連結ピン３Ｐによって車体２にピン結合されている。ブーム３の両端部の間には、ブームシリンダ９を取り付けるためのブラケット３ＢＲが取り付けられている。ブームシリンダ９は、第１端部が連結ピン９Ｐａによって車体２にピン結合され、第２端部が連結ピン９Ｐｂによってブラケット３ＢＲにピン結合される。このような構造により、ブーム３は、ブームシリンダ９が伸縮すると、連結ピン３Ｐの中心軸Ｚ１を中心として回動（昇降）する。具体的には、ブームシリンダ９が伸びるとブーム３が上昇し、ブームシリンダ９が縮むとブーム３が下降する。

バケット４は、ブーム３の第２端部側、すなわち車体２側とは反対側における端部側（車体２から離れた端部側）に、連結ピン４Ｐａによってピン結合されている。このような構造により、バケット４は、連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２を中心として回動する。バケットシリンダ１０は、第１端部が連結ピン３Ｐによって車体２にピン結合され、第２端部が連結ピン１１ａによってベルクランク１１の第１端部にピン結合される。ベルクランク１１の第２端部は、連結部材１１Ｌの第１端部と連結ピン１１ｂによってピン結合されている。連結部材１１Ｌの第２端部は、連結ピン４Ｐｂによってバケット４とピン結合されている。

ブーム３は、両方の端部の間に、ベルクランク１１を支持する支持部材８が取り付けられている。ベルクランク１１は、両端部の間が連結ピン１１ｃによって支持部材８にピン結合されている。このような構造により、ベルクランク１１は、連結ピン１１ｃの中心軸Ｚ３を中心として回動する。バケットシリンダ１０が縮むと、ベルクランク１１は第１端部が車体２側に移動する。ベルクランク１１は、連結ピン１１ｃの中心軸Ｚ３を中心として回動するため、ベルクランク１１の第２端部は車体２から遠ざかる方向に移動する。すると、バケット４は、連結部材１１Ｌを介してダンプ動作する。バケットシリンダ１０が伸びると、ベルクランク１１は第１端部が車体２側から遠ざかる。すると、ベルクランク１１の第２端部は車体２に近づくので、バケット４は連結部材１１Ｌを介してチルト動作する。

ブーム３の第２端部側には、バケット４のダンプ動作を規制するダンプ側のストッパ（以下、適宜ダンプストッパと称する）ＳＴＰＤが設けられている。ダンプストッパＳＴＰＤは、バケット４と接することにより、バケット４の過度のダンプ動作を抑制する。バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接触したときにおけるバケット４の位置をダンプエンドと称する。ベルクランク１１のバケット４と対向する側には、バケット４のチルト動作を規制するチルト側のストッパ（以下、適宜チルトストッパと称する）ＳＴＰＴが設けられている。チルトストッパＳＴＰＴは、バケット４と接して、バケット４の過度のチルト動作を抑制する。バケットがチルトストッパＳＴＰＴに接触したときにおけるバケット４の位置をチルトエンドと称する。本実施形態においては、バケット４のダンプ動作を規制するためにダンプストッパＳＴＰＤが用いられるが、これには限定されない。例えば、ダンプストッパＳＴＰＤの代わりに、バケットシリンダ１０のストロークエンドがバケット４のダンプ動作を規制してもよい。バケット４は、ダンプ側の停止位置でダンプ動作が停止する。本実施形態において、ダンプ側の停止位置は、例えば、ダンプストッパＳＴＰＤの位置又はバケットシリンダ１０のストロークエンドの位置である。

＜ブームの角度α及びバケットの角度β＞
作業機５において、ブーム３の角度（以下、適宜ブーム角度という）αは、連結ピン３Ｐの中心軸Ｚ１と連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２とを結ぶ直線Ｌ１と、連結ピン３Ｐを通り、かつ前輪６Ｆ及び後輪６Ｒの接地面と平行な水平線Ｌ２とのなす角度のうち小さい方である。本実施形態において、ブーム角度αは、水平線Ｌ２よりも路面Ｒ側に傾斜している場合は負になる。ブーム３が上昇するとブーム角度αは大きくなる。

バケット４の角度（以下、適宜バケット角度という）βは、路面Ｒ（図３では水平線Ｌ２が対応する）と、連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２を通りバケット４の底面４Ｂに平行な直線Ｌ３とのなす角度である。本実施形態において、バケット角度βは、連結ピン４Ｐａの中心軸Ｚ２に対して直線Ｌ３の前方が下向きとなる場合は負になる。バケット４がチルト動作するとバケット角度βは大きくなる。

ブーム角度αを検出するブーム角度検出センサ４６は、ブーム３を車体２にピン結合する連結ピン３Ｐの部分に取り付けられている。バケット角度βを検出するバケット角度検出センサ４７は、連結ピン１１ｃの部分に取り付けられて、ベルクランク１１を介して間接的にバケット４の角度を検出する。バケット角度検出センサ４７は、ブーム３とバケット４とを連結する連結ピン４Ｐａの部分に取り付けられてもよい。本実施形態において、ブーム角度検出センサ４６及びバケット角度検出センサ４７は、例えば、ポテンショメータが用いられるが、これには限定されない。

ブーム角度検出センサ４６が検出するブーム角度αは、ブーム３の姿勢を示す指標になる。このため、ブーム角度検出センサ４６は、ブーム３の姿勢を検出するブーム姿勢検出装置として機能する。バケット角度検出センサ４７が検出するバケット角度βは、バケット４の姿勢を示す指標になる。このため、バケット角度検出センサ４７は、バケット４の姿勢を検出するバケット姿勢検出装置として機能する。

ホイールローダー１のオペレーターが、ブーム操作レバー３０又はバケット操作レバー３２を操作すると、制御装置４０は第１ポテンショメータ３１又は第２ポテンショメータ３３からブーム操作レバー３０又はバケット操作レバー３２の操作量の信号を取得する。そして、制御装置４０は、この操作量の信号に対応する作業機速度制御指令を、ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、バケットダンプ電磁比例制御弁２３又はバケットチルト電磁比例制御弁２４に出力する。

ブーム下げ電磁比例制御弁２１、ブーム上げ電磁比例制御弁２２、バケットダンプ電磁比例制御弁２３又はバケットチルト電磁比例制御弁２４は、この作業機速度制御指令の大きさに応じたパイロット圧力を、対応するブーム操作弁１３又はバケット操作弁１４のパイロット受圧部に出力する。すると、ブームシリンダ９又はバケットシリンダ１０はそれぞれのパイロット油圧に応じた速度で、対応する方向に作動する。

ホイールローダー１は、図４に示す下方の位置ＤＵ、すなわちバケット４の爪４Ｃが路面Ｒに近接した位置で、土砂又は砕石等に突入する。このとき、ホイールローダー１は、バケットシリンダ１０を伸ばすことによりバケット４をチルト動作させて、土砂又は採石等をバケット４にすくい取る。チルト動作は、バケット４の爪４Ｃが路面Ｒから離れてベルクランク１１側に向かう動作である（図４の矢印ＴＬで示す方向に向かう動作）。

ホイールローダー１は、ブーム３を上昇させることにより土砂又は採石等をすくい取ったバケット４を上方の位置ＵＰに持ち上げて、例えば、ダンプトラックのベッセルに土砂又は砕石等を積載する。土砂又は砕石等の積載時に、ホイールローダー１は、バケットシリンダ１０を縮めることによりバケット４をダンプ動作させて、バケット４の爪４Ｃを下方に向ける。すると、バケット４が保持していた土砂又は砕石等は、バケット４からベッセルに放出される。ダンプ動作は、バケット４の爪４Ｃが下方に向かう動作である（図４の矢印ＤＰで示す方向に向かう動作）。

バケット４がダンプ動作すると、バケット４は図３に示すダンプストッパＳＴＰＤに接するが、このとき衝撃が発生することがある。このため、本実施形態では、バケット４のダンプ動作時に、前述した衝撃を抑制する制御が実行される。また、ブーム３が上昇するとき、バケット４が動作していない状態であっても、ベルクランク１１の姿勢、ブーム３の姿勢及びバケットシリンダ１０の長さの状態によっては、ブーム３の上昇中にバケット４が図３に示すダンプストッパＳＴＰＤに接することがある。この状態でブーム３が上昇すると、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤから反力を受けることになる。このため、本実施形態では、ブーム３の上昇時に、必要に応じて自動でバケット４をチルト動作させる。

＜ダンプ動作時の制御＞
図５は、本実施形態に係る作業車両の制御方法においてダンプ動作時の制御で使用される制御用の第１テーブルＴＢＡの一例を示す図である。図６は、本実施形態に係る作業車両の制御方法においてダンプ動作時の制御で使用される制御用の第２テーブルＴＢＡの一例を示す図である。図７は、ブーム上昇速度の制限率ＬＱとバケットシリンダ１０の到達距離ＳＣＲとの関係を示す図である。図５及び図６中の符号ａ、ｂ、ｃ及びｄは、この順に、図７中の直線ａ、ｂ、ｃ及びｄに対応する。

バケット４のダンプ動作時において、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接触するまでの距離に応じてバケット４が動作する際の動作速度が制限される。この制御を、適宜ダンプ時衝撃抑制制御と称する。バケット４のダンプ動作は、ブーム３の上昇中にも行われ、この場合、バケット４のダンプ動作は、バケット４とブーム３との複合動作となる。ブーム３の上げ速度は、作業現場の状況によって様々であり、一律にバケット４の動作速度を制限すると、衝撃の抑制が不十分になったり、生産性が低下したりする可能性がある。また、ダンプ動作と類似した動作に、バケット４を上下に交互に回動させてダンプストッパＳＴＰＤにバケット４を衝突させることにより、バケット４に付着した泥等を落とす処理（以下、適宜泥落としと称する）がある。ダンプ時衝撃抑制制御によってバケット４が動作する際の動作速度が制限されると、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに衝突する際の衝撃が抑制される結果、泥落とし処理が不十分になったり泥落とし処理に時間を要したりする。

図２に示す制御装置４０は、バケット４のダンプ動作時に、本実施形態に係る作業車両の制御方法によるダンプ時衝撃抑制制御を実行することにより、バケット４のダンプ動作時に発生する衝撃を抑制しつつ、オペレーターの意図に沿ってバケット４を動作させるようにする。本実施形態において、バケット４がダンプ動作をしている場合、制御装置４０は、ブーム３の姿勢及びバケット４の姿勢に基づいてバケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達するまでにバケットシリンダ１０が動作可能な動作可能量と、ブーム３の上げ操作量又はブーム３の上昇速度と、を求める。そして、制御装置４０は、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達するまでにバケットシリンダ１０が動作可能な動作可能量に応じてバケットシリンダ１０の動作速度を制限し、かつ求められたブーム３の上げ操作量又はブーム３の上昇速度に基づいて、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量を変化させる。

バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達するまでのバケットシリンダ１０の動作可能量は、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達する位置までの距離（以下、適宜到達距離と称する）で表される。到達距離をＳＣＲとすると、あるブーム角度αにおいて、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達したときのバケットシリンダ１０の長さ（全長）から、現在のバケットシリンダ１０の長さ（全長）を減算した値となる。

ブーム角度αに応じてブーム３とベルクランク１１とバケット４との位置関係が変化するので、ブーム角度αに応じて到達距離ＳＣＲも変化する。本実施形態において、図２に示す制御装置４０の記憶部４２は、例えば、複数のブーム角度α毎に求められた、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達したときのバケットシリンダ１０の長さ（以下、到達時長さと称する）を記憶している。到達距離ＳＣＲを求めるにあたり、制御装置４０の処理部４１は、図２及び図３に示すブーム角度検出センサ４６とバケット角度検出センサ４７とから現時点におけるブーム角度αとバケット角度β又はベルクランク１１の角度とを取得し、現時点におけるバケットシリンダの長さを求める。そして、処理部４１は、取得したブーム角度αに対応する到達時長さを取得し、取得した到達時長さから現時点におけるバケットシリンダの長さを減算する。このようにして、処理部４１は、到達距離ＳＣＲを求めることができる。

図５に示す第１テーブルＴＢＡ及び図６に示す第２テーブルＴＢＢには、バケット４のダンプ動作時における制御に用いられる、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量を決定するための制限率ＬＱが記述されている。第１テーブルＴＢＡ及び図６に示す第２テーブルＴＢＢは、到達距離ＳＣＲに対する制限率ＬＱが、ブーム３を上げる動作（以下、適宜ブーム上げと称する）の操作量ＢＶＣ毎に記述されている。ダンプ動作時において、バケットシリンダ１０は縮むので、図５及び図６に示すように、到達距離ＳＣＲには負の符号が付されている。到達距離ＳＣＲは、絶対値が小さくなるほど、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達するまでの距離は小さくなる。到達距離ＳＣＲが０のとき、バケット４はダンプストッパＳＴＰＤに到達する。

ブーム上げの操作量（以下、適宜ブーム上げ操作量と称する）ＢＶＣは、図２に示すブーム操作レバー３０の操作量である。ブーム上げの操作量ＢＶＣが大きくなると、図１及び図２に示すブームシリンダ９に供給される作動油の流量が大きくなる結果、ブーム３の上昇速度が大きくなる。ブーム上げ操作量ＢＶＣは、ブーム３を上昇させるときのブーム操作レバー３０の操作量が最大のときが１００％、ブーム操作レバー３０が中立であるときを０％とする。第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢには、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％、５０％及び１００％の３段階に対して到達距離ＳＣＲが記述されているが、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％と５０％との間及び５０％と１００％との間は、例えば、補間によって制限率ＬＱが求められる。

バケットシリンダ１０の動作速度は、バケットシリンダ１０に供給される作動油の流量によって変化する。本実施形態において、ダンプ動作時にバケットシリンダ１０に供給される作動油の目標とする流量（以下、適宜ダンプ時目標流量と称する）が制限されることによって、バケットシリンダ１０の動作速度が制限される。ダンプ時目標流量は、図２に示すバケット操作レバー３２の操作量によって決定される。

ダンプ時目標流量をＱＴｄ、ダンプ時におけるバケット操作レバー３２の操作量（以下、適宜バケットダンプ操作量と称する）をＱＢＫｄとすると、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄが増加するにしたがってダンプ時目標流量ＱＴｄも増加し、結果としてバケット４のダンプ時における速度も大きくなる。バケットダンプ操作量ＱＢＫｄは、バケット４をダンプさせるときのバケット操作レバー３２の操作量が最大のときが１００％、バケット操作レバー３２が中立であるときを０％とする。

本実施形態において、ダンプ動作時において、制御装置４０は、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄによって決定されたダンプ時目標流量ＱＴｄに制限率ＬＱを乗じた修正ダンプ時目標流量ＱＴｄｃを用いて、バケットシリンダ１０の動作を制御する。その結果、バケットシリンダ１０の動作速度は、制限率ＬＱによって制限される前と比較して小さくなる。

図５に示す第１テーブルＴＢＡ及び図６に示す第２テーブルＴＢＢに記述されている制限率ＬＱは、百分率である。例えば、制限率ＬＱが１００％である場合、修正ダンプ時目標流量ＱＴｄｃはダンプ時目標流量ＱＴｄと等しくなり、制限率ＬＱが６０％である場合、修正ダンプ時目標流量ＱＴｄｃはダンプ時目標流量ＱＴｄの６０％になる。制限率ＬＱが１５％である場合、修正ダンプ時目標流量ＱＴｄｃはダンプ時目標流量ＱＴｄの１５％になるので、制限率ＬＱが小さいほど、修正ダンプ時目標流量ＱＴｄｃはダンプ時目標流量ＱＴｄよりも小さくなる程度が大きくなる。したがって、制限率ＬＱが小さいほど、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量が大きくなる。

図５の第１テーブルＴＢＡと図６の第２テーブルＴＢＢとは、ダンプ時衝撃抑制制御が実行される条件が成立したときにおける、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達するまでにバケットシリンダ１０が動作可能な動作可能量（以下、適宜操作時動作可能量と称する）に基づいて、いずれか一方が用いられる。操作時動作可能量をＳＣＲｍとすると、操作時動作可能量ＳＣＲｍが所定値ＳＣＲｃ以上である場合、第１テーブルＴＢＡがダンプ時衝撃抑制制御に用いられ、操作時動作可能量ＳＣＲｍが所定値ＳＣＲｃ未満である場合、第２テーブルＴＢＢがダンプ時衝撃抑制制御に用いられる。

図５に示す第１テーブルＴＢＡのブーム上げ操作量ＢＶＣが０％の場合、制限率ＬＱは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図７に示す線ａのように変化する。図６に示す第２テーブルＴＢＢのブーム上げ操作量ＢＶＣが０％の場合、制限率ＬＱは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図７に示す線ｄのように変化する。第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢのブーム上げ操作量ＢＶＣが５０％の場合、制限率ＬＱは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図７に示す線ｂのように変化する。第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢのブーム上げ操作量ＢＶＣが１００％の場合、制限率ＬＱは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図７に示す線ｃのように変化する。

第１テーブルＴＢＡは、到達距離ＳＣＲが小さくなるにしたがって、すなわちバケット４がダンプストッパＳＴＰＤに到達するまでの距離が小さくなるにしたがって、制限率ＬＱは小さくなる。すなわち、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接近するにしたがって、アクチュエータの動作速度の制限量は大きくなり、バケットシリンダ１０の動作速度は小さくなる。

第２テーブルＴＢＢは、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０（０％）でない場合に、到達距離ＳＣＲが小さくなるにしたがって、制限率ＬＱは小さくなるので、アクチュエータの動作速度の制限量は大きくなり、バケットシリンダ１０の動作速度は小さくなる。ブーム上げ操作量ＢＶＣが０（０％）でない場合にブーム３は上昇し、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０（０％）である場合にブーム３は停止する。

第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢは、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接近するにしたがってバケットシリンダ１０の動作速度は小さくなる。このため、制御装置４０は、第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢを用いてダンプ時衝撃抑制制御を実行することにより、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接するとき、すなわちダンプエンドでの衝撃を抑制することができる。

ブーム上げ操作量ＢＶＣが０（０％）である場合、すなわちブーム３が停止している場合、第２テーブルＴＢＢは、到達距離ＳＣＲに関わらず制限率ＬＱは１００％である。このため、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０（０％）である場合、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量は０になり、バケットシリンダ１０には、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄによって決定されたダンプ時目標流量ＱＴｄで作動油が供給される。その結果、バケットシリンダ１０の動作速度は制限を受けず、オペレーターによるバケット操作レバー３２の操作に応じた動作速度となる。

第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢは、同じ到達距離ＳＣＲにおいて、ブーム上げ操作量ＢＶＣが１００％から０％に変化すると制限率ＬＱは大きくなり、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％から１００％に変化すると制限率ＬＱは小さくなる。すなわち、第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢは、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量を、ブーム上げ操作量ＢＶＣが大きいほど又はブーム３の上昇速度が速いほど大きく、ブーム上げ操作量ＢＶＣが小さいほど又はブームの上昇速度が遅いほど小さくなるように変化させる。

ブーム３の上昇速度が大きいときにダンプストッパＳＴＰＤにバケット４が接する場合は、ブーム３の上昇速度が小さいときにダンプストッパＳＴＰＤにバケット４が接する場合と比較して、衝撃が大きくなる。また、ダンプストッパＳＴＰＤにバケット４が接したときにブーム３が上昇すると、バケットシリンダ１０内の作動油が加圧されることに起因して、バケット４のチルト動作又はブーム３を下降させる動作時に、ダンプエンドで衝撃が発生することがある。この衝撃は、ブーム３の上昇速度が大きいほど顕著になる。

第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢは、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量が、ブーム上げ操作量ＢＶＣ又はブーム３の上昇速度が大きくなるにしたがって大きくなるようにすることで、ブーム３の上昇中にバケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接した場合の衝撃を抑制できる。また、第１テーブルＴＢＡ及び第２テーブルＴＢＢは、バケットシリンダ１０内の作動油が加圧されることに起因した、バケット４のチルト動作又はブーム３を下降させる動作時にダンプエンドで発生する衝撃を抑制できる。

本実施形態では、ブーム上げ操作量ＢＶＣ又はブーム３の上昇速度に基づいて、バケットシリンダ１０の動作速度の制限量が変更されるので、バケット４の動作速度の低減量も変更される。このため、ダンプ時衝撃抑制制御においてバケットシリンダ１０の動作速度を一律に制限する場合と比較して、バケット４の動作速度を速くすることもできる。このようにすれば、オペレーターによるバケット操作レバー３２に対してバケット４の動作の遅れが抑制されるので、オペレーターの受ける違和感が抑制されるとともに、生産性の低下も抑制される。

本実施形態において、制御装置４０は、操作時動作可能量ＳＣＲｍが所定値ＳＣＲｃ未満である場合、第２テーブルＴＢＡを用いてダンプ時衝撃抑制制御を実行する。操作時動作可能量ＳＣＲｍが所定値ＳＣＲｃ未満であり、かつブーム上げ操作量ＢＶＣ又はブーム３の上昇速度が０の状態でバケット４がダンプ動作をする場合、前述した泥落としが実行されていると判断できる。例えば、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接するまでにおけるバケットシリンダ１０の残り長さが１００ｍｍ程度である場合は泥落としが実行されていると判断できるので、１００ｍｍとすることができる。このため、所定値ＳＣＲｃは、例えば１００ｍｍとすることができるが、これに限定されるものではない。

ブーム上げ操作量ＢＶＣ又はブーム３の上昇速度が０である場合、前述したように、第２テーブルＴＢＢは、到達距離ＳＣＲに関わらず制限率ＬＱが１００％になるので、バケットシリンダ１０の動作速度は制限を受けず、バケット４は、オペレーターによるバケット操作レバー３２の操作に応じた動作速度で動作する。すなわち、制御装置４０は、バケットシリンダ１０の移動速度の制限を解除する。このように、制御装置４０は、泥落としであると判断できる場合、バケットシリンダ１０の動作速度に制限を与えないので、バケット４をダンプストッパＳＴＰＤに勢いよく衝突させて、バケット４から迅速かつ確実に泥を落とすことができる。

＜制御例＞
図８は、本実施形態に係る作業車両の制御方法におけるダンプ動作時の制御例を示すフローチャートである。図９は、ダンプ動作時の制御を開始及び終了する際の判定を説明するための図である。バケット４のダンプ動作時の制御を実行するにあたり、ステップＳ１０１において、図２に示す制御装置４０は、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄと、バケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃとを比較する。バケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃは、０％よりも大きく１００％よりも小さい値であり、本実施形態では、例えば、３０％である。バケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃは、３０％に限定されるものではない。

バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃ以上である場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に進み、制御装置４０は、ブーム３の動作がブーム下げ動作以外であるか否かを判定する。ブーム下げ動作以外とは、ブーム３の上昇又はブーム３の停止のいずれか一方である。ブーム３の動作がブーム下げ動作以外である場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に進み、制御装置４０は、操作時動作可能量ＳＣＲｍと所定値ＳＣＲｃとを比較する。この場合、制御装置４０は、バケット４を操作するためのバケット操作レバー３２に対して、バケット４をダンプ動作させる操作が開始された時点におけるブーム３の姿勢及びバケット４の姿勢に基づいて操作時動作可能量ＳＣＲｍを求める。

操作時動作可能量ＳＣＲｍが所定値ＳＣＲｃ以上である場合（ステップＳ１０３、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に進み、制御装置４０は、第１テーブルＴＢＡを用いてダンプ時衝撃抑制制御を実行する。操作時動作可能量ＳＣＲｍが所定値ＳＣＲｃ未満である場合（ステップＳ１０３、Ｎｏ）、ステップＳ１０５に進み、制御装置４０は、第２テーブルＴＢＢを用いてダンプ時における制御を実行する。この場合、泥落としが実行されていると判断されるので、制御装置４０は、ダンプ時衝撃抑制制御を実行せず、バケット操作レバー３２の操作量から求められたダンプ時目標流量となるように、バケットシリンダ１０に作動油が供給される。ステップＳ１０４又はステップＳ１０５が終了したら、制御装置４０は、スタートに戻ってステップＳ１０１以降の処理を実行する。

ステップＳ１０１において、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃ未満である場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、制御装置４０は、ダンプ時衝撃抑制制御を実行せず、スタートに戻ってステップＳ１０１以降の処理を実行する。

本実施形態において、制御装置４０は、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃ以上であることが成立したことを条件の１つとして、ダンプ時衝撃抑制制御を実行する。ダンプ時衝撃抑制制御に、オペレーターがバケット操作レバー３２を操作して、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃ未満になった場合（ステップＳ１０１）、ダンプ時衝撃抑制制御は実行されない。バケット操作レバー３２に、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃの近傍となるような入力が与えられた場合、ダンプ時衝撃抑制制御の実行と停止とが交互に繰り返すハンチング現象が発生する可能性がある。

このため、図９に示すように、ダンプ時衝撃抑制制御を開始する場合には、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃ以上になることを条件とし、ダンプ時衝撃抑制制御を終了する場合には、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄが終了判定閾値ＱＢＫｄｄ以下になることを条件としてもよい。終了判定閾値ＱＢＫｄｄは、バケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃよりも小さい。このようにすることで、前述したハンチングを抑制することができる。

バケットダンプ操作量ＱＢＫｄが小さい場合、バケット４がダンプ動作をしてダンプストッパＳＴＰＤに接したとしても、バケット４の動作速度が小さいため、衝撃も小さい。バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接したときの衝撃が許容できる程度の大きさである場合、ダンプ時衝撃抑制制御を実行しないことにより、生産性及び操作性を向上させることができる。本実施形態では、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄがバケットダンプ操作量閾値ＱＢＫｄｃ以上になることを、ダンプ時衝撃抑制制御を開始する条件の１つとしている。このようにすることで、バケットダンプ操作量ＱＢＫｄが、ダンプストッパＳＴＰＤにバケット４が接したときの衝撃が許容できる程度の大きさである場合には、ダンプ時衝撃抑制制御を実行しないことによって生産性及び操作性を向上させることができる。

＜自動でチルト動作させる場合の制御＞
図１０は、本実施形態に係る作業車両の制御方法において自動でバケットをチルト動作させる場合の制御で使用される自動チルト用テーブルＴＢＣの一例を示す図である。図１１は、チルト指令ＣＣとバケットシリンダ１０の到達距離ＳＣＲとの関係を示す図である。

図１に示すホイールローダー１は、バケット４がまったく動作していない場合、すなわちバケット４の動作が停止している場合には、バケットシリンダ１０の長さが一定である。このため、バケット４が停止しているときにブーム３が上昇すると、ブーム３の上昇にともなってバケット４とブーム３との位置関係が変化してバケット４が図３に示すダンプストッパＳＴＰＤに接する可能性がある。バケット４の動作が動作していない状態でブーム３が上昇しているときにバケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接すると、作業機５のリンク機構、バケットシリンダ１０及びブームシリンダ９等に過大な負荷が作用する可能性がある。

このため、図２に示す制御装置４０は、バケット操作レバー３２が中立である場合、すなわち、バケット操作レバー３２の操作量が０（０％）である場合にブーム３が上昇する際には、バケット４を自動でチルト動作させる制御を実行する。この制御を、自動チルトと称する。自動チルトは、バケット４が停止している状態、すなわちバケット操作レバー３２が中立である場合に実行される。自動チルトにより、作業機５のリンク機構、バケットシリンダ１０及びブームシリンダ９等に対する負荷が軽減される。バケット４がチルト動作する場合、バケットシリンダ１０は縮む。

自動チルトは、バケット４が停止している状態、すなわちオペレーターがバケット操作レバー３２を操作していな状態で実行される。自動チルトが実行されると、バケット４が自動で動作するので、オペレーターは意図しないバケット４の動作が発生したと認識し、違和感を覚える可能性がある。このため、自動チルトにおけるバケット４の動作は必要最小限に抑えることが好ましい。自動チルトにおいてバケット４の動作を必要最小限とするには、バケットシリンダ１０の長さが、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接するときの長さとなるようにすればよい。図２に示す制御装置４０は、本実施形態に係る作業車両の制御方法によって自動チルトを実行することにより、バケット４の動作を必要最小限とする。

図１０に示す自動チルト用テーブルＴＢＣは、チルト指令ＣＣとバケットシリンダ１０の到達距離ＳＣＲとの関係を、ブーム上げの操作量ＢＶＣ毎に記述してある。図１０中の符号ｅ、ｆ、ｇは、この順に、図１１中の直線ｅ、ｆ、ｇに対応する。自動チルト用テーブルＴＢＣには、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％、５０％及び１００％の３段階に対して到達距離ＳＣＲが記述されているが、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％と５０％との間及び５０％と１００％との間は、例えば、補間によってチルト指令ＣＣが求められる。

自動チルト用テーブルＴＢＣのブーム上げ操作量ＢＶＣが０％の場合、チルト指令ＣＣは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図１１に示す線ｅのように変化する。自動チルト用テーブルＴＢＣのブーム上げ操作量ＢＶＣが５０％の場合、チルト指令ＣＣは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図１１に示す線ｆのように変化する。自動チルト用テーブルＴＢＣのブーム上げ操作量ＢＶＣが１００％の場合、チルト指令ＣＣは、到達距離ＳＣＲの変化に応じて図１１に示す線ｇのように変化する。

チルト指令ＣＣは、バケット４をチルト動作させるための指令であり、バケットシリンダ１０の動作量を変更するための指令である。具体的には、チルト指令ＣＣによってバケットシリンダ１０の動作速度が変更される。例えば、チルト指令ＣＣが−１０である場合、バケットシリンダ１０は、チルト指令ＣＣに対応した動作速度で伸びる。チルト指令ＣＣは、絶対値が大きくなるほど、バケット４をチルト動作させるためのバケットシリンダ１０の動作量、本実施形態では動作速度が大きくなる。

自動チルト用テーブルＴＢＣは、バケットシリンダ１０の到達距離ＳＣＲの絶対値が小さくなる、すなわち、バケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接近するとチルト指令ＣＣが大きくなる。また、自動チルト用テーブルＴＢＣは、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％よりも大きいときにチルト指令ＣＣが与えられるようになっている。自動チルト時に、図２に示す制御装置４０は、ブーム上げ操作量ＢＶＣ又はブーム３の上昇速度に基づいてチルト指令ＣＣを変更することにより、バケット４をチルトさせるためのバケットシリンダ１０の動作量を変更し、かつバケットシリンダ１０の到達距離ＳＣＲに応じてバケット４をチルト動作させる。このようにすることで、ブーム３の上昇中に、バケット４とダンプストッパＳＴＰＤとが圧接することを抑制する。

ブーム３の上昇速度が大きい場合、ブーム３の上昇速度が小さい場合と比較して、バケット４はより早くダンプストッパＳＴＰＤに接するので、自動チルトを実行したとしても、バケット４とダンプストッパＳＴＰＤとの圧接が発生する可能性がある。本実施形態において、自動チルト用テーブルＴＢＣは、ブーム上げ操作量ＢＶＣが大きいほど又はブーム３の上昇速度が速いほど、到達距離ＳＣＲが大きい位置から、バケットシリンダ１０を動作させてバケット４をチルト動作させるようになっている。このため、ブーム上げ操作量ＢＶＣ又はブーム３の上昇速度が大きい場合はより早いタイミングから自動でバケット４がチルト動作するので、バケット４とダンプストッパＳＴＰＤとの圧接を確実に抑制できる。

自動チルトにおいて、制御装置４０は、到達距離ＳＣＲが０のときにチルト指令ＣＣを０にすることで、バケット４のチルト動作を停止させる。自動チルト用テーブルＴＢＣは、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％又はブーム３の上昇速度が０である場合、到達距離ＳＣＲが０のときにチルト指令ＣＣが０になっているが、ブーム上げ操作量ＢＶＣが５０％及び１００％の場合、チルト指令ＣＣは−１０になっている。このため、ブーム上げ操作量ＢＶＣが５０％及び１００％の場合、到達距離ＳＣＲが０であってもバケット４はチルト動作をする。このようにすることで、制御装置４０は、ブーム３の上昇中にブーム上げ操作量ＢＶＣが０％又はブーム３の上昇速度が０になった場合には、目標の位置、すなわちバケット４がダンプストッパＳＴＰＤに接した位置により近い位置でバケット４を停止させることができる。その結果、制御装置４０は、自動チルトにおけるバケット４の動作を必要最小限に抑えることができるので、オペレーターに与える違和感を低減することができる。

ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％よりも大きい場合、ブーム３の上昇により、バケット４とダンプストッパＳＴＰＤとが接触する領域の近傍で、自動チルトの介入と非介入とが繰り返される可能性がある。これを避けるため、自動チルト用テーブルＴＢＣは、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％よりも大きい場合、チルト指令ＣＣを０以外の値（本実施形態では−１０）として、自動チルトの介入と非介入とが繰り返される可能性を低減している。その結果、自動チルトにおいてオペレーターが受ける違和感はさらに低減される。

図１２は、本実施形態に係る作業車両の制御方法における自動チルト動作時の制御例を示すフローチャートである。本実施形態に係る作業車両の制御方法においてバケット４の自動チルトを実行するにあたり、ステップＳ２０１において、図２に示す制御装置４０は、バケット４が中立であること、すなわちバケット４が動作していないことを判定する。図２に示すバケット操作レバー３２が中立状態であれば、バケット４は中立である。制御装置４０は、図２に示す第２ポテンショメータ３３の検出値から、バケット操作レバー３２が中立状態であるか否かを判定する。

バケット４が中立である場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０２に進み、制御装置４０は、ブーム上げ動作、すなわちブーム３が上昇中又は停止中であるか否かを判定する。制御装置４０は、例えば、ブーム上げ操作量ＢＶＣが０％以上である場合には、ブーム３が上昇中又は停止中であると判定する。ブーム３が上昇中である場合（ステップＳ２０２、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０３において、制御装置４０は、自動チルト用テーブルＴＢＣを用いて自動チルトを実行する。バケット４が中立でない場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）及びブーム３が上昇中又は停止中でない場合（ステップＳ２０２、Ｎｏ）、制御装置４０は、スタートに戻ってステップＳ１０１以降の処理を実行する。ブーム３が上昇中又は停止中でない場合は、ブーム３が下降中の場合を意味する。

以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ ホイールローダー
２ 車体
３ ブーム
４ バケット
４Ｃ 爪
５ 作業機
７ 運転室
９ ブームシリンダ
１０ バケットシリンダ
１１ ベルクランク
１２ 作業機油圧ポンプ
２０ 電磁比例制御弁
２３ バケットダンプ電磁比例制御弁
２４ バケットチルト電磁比例制御弁
３０ ブーム操作レバー
３２ バケット操作レバー
４０ 制御装置
４１ 処理部
４２ 記憶部
４６ ブーム角度検出センサ
４７ バケット角度検出センサ
６０ エンジン
ＢＶＣ 操作量
ＣＣ チルト指令
ＣＳ 制御系統
ＬＱ 制限率
ＱＢＫｄ バケットダンプ操作量
ＱＢＫｄｃ バケットダンプ操作量閾値
ＱＢＫｄｄ 終了判定閾値
ＱＴｄ ダンプ時目標流量
ＱＴｄｃ 修正ダンプ時目標流量
ＳＣＲ 到達距離
ＳＣＲｃ 所定値
ＳＣＲｍ 動作可能量（操作時動作可能量）
ＳＴＰＤ ダンプストッパ
ＳＴＰＴ チルトストッパ
ＴＢＡ 第１テーブル
ＴＢＢ 第２テーブル
ＴＢＣ チルト用テーブル

Claims (5)

1. 車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットとを備える作業車両を制御するにあたり、
   前記ブームの上げ操作量又は前記ブームの上昇速度と、前記ブームの姿勢及び前記バケットの姿勢に基づき前記バケットがダンプ側の停止位置に到達するまでに前記アクチュエータが動作可能な動作可能量と、を求め、
   前記ブームの上げ操作量が大きい又は前記ブームの上昇速度が速いほど、前記動作可能量が大きくなるように、前記動作可能量が大きな位置から前記アクチュエータを動作させて前記バケットをチルト動作させる、
   作業車両の制御方法。
2. 前記ブームが上昇し、かつ前記バケットを操作するための装置が中立状態である場合に、前記動作可能量に応じて前記バケットをチルト動作させる、請求項１に記載の作業車両の制御方法。
3. 車体に支持されて回動するブームと、前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットと、を備える作業車両を制御する制御装置であり、
   前記ブームの上げ操作量又は前記ブームの上昇速度と、前記ブームの姿勢及び前記バケットの姿勢に基づき前記バケットがダンプ側の停止位置に到達するまでに前記アクチュエータが動作可能な動作可能量と、を求め、
   前記ブームの上げ操作量が大きい又は前記ブームの上昇速度が速いほど、前記動作可能量が大きくなるように、前記動作可能量が大きな位置から前記アクチュエータを動作させて前記バケットをチルト動作させる、
   作業車両の制御装置。
4. 前記ブームが上昇し、かつ前記バケットを操作するための装置が中立状態である場合に、前記動作可能量に応じて前記バケットをチルト動作させる、請求項３に記載の作業車両の制御装置。
5. 車体に支持されて回動するブームと、
   前記ブームの前記車体から離れた側に支持され、アクチュエータの動作によって回動するバケットと、
   請求項３又は請求項４に記載の作業車両の制御装置と、
   を含む、作業車両。

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