JP6268043B2

JP6268043B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP6268043B2
Application number: JP2014118932A
Authority: JP
Inventors: 庸子塚田; 徳孝伊藤; 伊君　高志; 高志伊君; 金子　悟; 金子　　悟; 藤本　隆司; 隆司藤本
Original assignee: KCM Corp
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-06-09
Filing date: 2014-06-09
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2034-06-09
Also published as: KR20170002571A; US20170130426A1; WO2015190135A1; CN106460889B; US10017918B2; JP2015232354A; CN106460889A; EP3153713A1; KR101901047B1; EP3153713A4

Description

本発明は、余剰エネルギを回生する作業機械に関する。

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献１には、パワーショベル等の建設機械に適用される機械油圧式伝動装置の技術が記載されている。具体的には、「クラッチ圧コントロール用バルブを設け、出力軸の回転速度が所定値より大きい範囲では機械式伝動装置のクラッチを接合し油圧式伝動装置のクラッチを切断し伝達効率の良い機械式伝動装置で動力を出力軸に伝え、出力軸の回転速度が所定値より小さい範囲では機械式伝動装置のクラッチを切断するとともに油圧式伝動装置のクラッチを接合し動力を出力軸に伝える。」という技術が記載されている。

そして、この特許文献１によれば、「高速時には伝達効率が良いため損失動力を少なくすることが出来るとともに低速時には正転と逆転との間の出力回転速度を円滑に制御し得る。」旨が記載されている。

欧州特許出願公開第０７５４８８３号明細書

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、例えば車両の減速時やバケットなどの作業部の負荷が低減するときに発生する余剰エネルギを回生することができないという課題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、余剰エネルギを回生利用できる作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、走行装置と、油圧アクチュエータを含む作業装置と、前記原動機からの動力により作動し、作動油を前記油圧アクチュエータに供給する第１油圧ポンプと、前記走行装置を駆動する油圧ポンプ・モータと、制御装置と、を備える作業機械であって、前記油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ・モータとの間で作動油が流れる分岐流路と、前記分岐流路に設けられるアキュムレータと、前記アキュムレータと前記油圧ポンプ・モータとの間に設けられる第１開閉弁と、前記アキュムレータと前記油圧アクチュエータとの間に設けられる第２開閉弁と、を有し、前記制御装置は、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁の開閉を制御することにより、前記油圧アクチュエータからの作動油と前記油圧ポンプ・モータからの作動油とを選択的に前記アキュムレータに導入して蓄圧することを特徴としている。

本発明によれば、分岐流路を設けて、その分岐流路にアキュムレータを設けることにより、作業装置の負荷低減時に生じる油圧アクチュエータの余剰エネルギをアキュムレータに回生エネルギとして蓄えることができ、また、走行装置の減速時に生じる油圧ポンプ・モータの余剰エネルギをアキュムレータに回生エネルギとして蓄えることができる。

また、本発明は、上記構成において、前記制御装置は、前記第１開閉弁および第２開閉弁の開閉を制御することにより、前記アキュムレータに蓄圧された作動油を前記油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ・モータとに選択的に供給することを特徴としている。

本発明によれば、アキュムレータに蓄圧された回生エネルギを再生して油圧アクチュエータの動作をアシストするために利用したり、あるいは、油圧ポンプ・モータのモータ動作のアシストに利用したりすることができる。よって、余剰エネルギの有効利用を図ることができる。このことは、燃費の改善にも寄与する。

ここで、本発明は、上記構成において、前記走行装置に対する目標速度指令を出力する目標速度指令装置と、前記作業装置に対する作業指令を出力する操作装置と、前記第１開閉弁と前記油圧ポンプ・モータとの間の圧力を検出する第１圧力検出器と、前記第１開閉弁と前記第２開閉弁との間の圧力を検出する第２圧力検出器と、前記第２開閉弁と前記油圧アクチュエータとの間の圧力を検出する第３圧力検出器と、をさらに備えることが好ましい。

この場合において、余剰エネルギの有効利用と燃費向上を図るため、以下の構成を採用することができる。

即ち、上記構成において、前記制御装置は、前記目標速度指令装置からの目標速度指令が減速指令であって、前記第１圧力検出器で検出される第１圧力（Ｐ１４）が前記第２圧力検出器で検出される第２圧力（Ｐａｃｃ）より高い場合に、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして動作させ、前記第１開閉弁を開け、前記第２開閉弁を閉じることで、作動油を前記油圧ポンプ・モータから前記アキュムレータに導入して蓄圧する構成とすることができる。

この場合に、前記原動機からの動力により作動し、前記油圧ポンプ・モータに作動油を供給する第２油圧ポンプと、前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する第４圧力検出器と、をさらに備え、前記制御装置は、前記目標速度指令装置からの目標速度指令が加速指令であって、前記第２圧力検出器で検出される第２圧力（Ｐａｃｃ）が前記第４圧力検出器で検出される第４圧力（Ｐ１２）より高い場合に、前記油圧ポンプ・モータをモータとして動作させ、前記第１開閉弁を開け、前記第２開閉弁を閉じることで、前記アキュムレータに蓄圧された作動油を前記油圧ポンプ・モータに供給する構成とするのが好ましい。

また、上記構成において、前記制御装置は、前記操作装置からの作業指令が負荷低減指令であって、前記第３圧力検出器で検出される第３圧力（Ｐｌｆ）が前記第２圧力検出器で検出される第２圧力（Ｐａｃｃ）より高い場合に、前記第２開閉弁を開け、前記第１開閉弁を閉じて、作動油を前記油圧アクチュエータから前記アキュムレータに導入して蓄圧する構成とすることができる。

この場合に、前記第１油圧ポンプの吐出圧力を検出する第５圧力検出器をさらに備え、前記制御装置は、前記操作装置からの作業指令が負荷増加指令であって、前記第２圧力検出器で検出される第２圧力（Ｐａｃｃ）が前記第５圧力検出器で検出される第５圧力（Ｐ２１）より高い場合に、前記第２開閉弁を開け、前記第１開閉弁を閉じて、前記アキュムレータに蓄圧された作動油を前記油圧アクチュエータに供給する構成とするのが好ましい。

また、本発明は、上記構成において、前記原動機からの動力を前記走行装置に伝達するギヤと、前記走行装置と前記ギヤとの間に設けられる第１クラッチと、前記走行装置と前記油圧ポンプ・モータとの間に設けられる第２クラッチと、前記走行装置の実速度を検出する速度検出器と、をさらに備え、前記制御装置は、前記速度検出器にて検出された実速度が予め定めた低速度領域内である場合には、前記第１クラッチを切断し、前記第２クラッチを結合することにより、前記油圧ポンプ・モータで前記走行装置を駆動する一方、前記速度検出器にて検出された実速度が前記低速度領域を超えている場合には、前記第１クラッチを結合し、前記第２クラッチを切断することにより、前記原動機で前記走行装置を駆動することを特徴としている。

本発明によれば、低速度域ではトルク伝達を油圧により行い、高速度域ではトルク伝達を機械的に行うことにより、コンパクトな構成で効率の良い動力伝達を実現できる。

本発明によれば、作業車両の走行時や作業時に生じる余剰エネルギを回生利用できる。よって、無駄なエネルギ消費がなく、燃費向上を実現できる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。図１に示すコントローラの詳細を示すブロック図である。図２に示す圧力比較部による圧力Ｐａｃｃ、圧力Ｐ１４、および圧力Ｐｌｆの比較を行う処理の手順を示すフローチャートである。図２に示す圧力比較部による圧力Ｐａｃｃおよび圧力Ｐ１２の比較を行う処理の手順を示すフローチャートである。図２に示す圧力比較部による圧力Ｐａｃｃおよび圧力Ｐ２１の比較を行う処理の手順を示すフローチャートである。図２に示す加減速判定部による車両の加減速の状態を判定する処理の手順を示すフローチャートである。図２に示す速度域判定部による車両の速度域を判定する処理の手順を示すフローチャートである。図２に示すリフト操作判定部によるリフトアームの動作状態を判定する処理の手順を示すフローチャートである。第１実施形態に係るホイールローダの運転モード毎の各クラッチ、各電磁弁の動作を一覧表にした図である。運転モードＮｏ．１における作動油の流れを示す図である。運転モードＮｏ．４における作動油の流れを示す図である。運転モードＮｏ．６における作動油の流れを示す図である。運転モードＮｏ．１１における作動油の流れを示す図である。運転モードＮｏ．１４における作動油の流れを示す図である。運転モードＮｏ．１７における作動油の流れを示す図である。運転モードＮｏ．２１における作動油の流れを示す図である。第１実施形態に係るホイールローダがＶ字掘削動作を行う場合における各電磁弁の開閉状況の推移を示す図である。本発明の第２実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。第２実施形態に係るホイールローダの運転モード毎の各電磁弁の動作を一覧表にした図である。本発明の第３実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。第３実施形態に係るホイールローダの代表的な運転モードにおける作動油の流れを示す図である。第３実施形態に係るホイールローダの代表的な運転モードにおける作動油の流れを示す図である。第３実施形態に係るホイールローダの代表的な運転モードにおける作動油の流れを示す図である。本発明の第４実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。本発明の第５実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。本発明の第６実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。本発明の第７実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。本発明の第８実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。本発明の第９実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。本発明の第１実施形態に係るホイールローダの側面図である。

以下、本発明の各実施形態について図面を用いて説明する。

「第１実施形態」
図１は、本発明の第１実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。また、図３０は、本発明の第１実施形態に係るホイールローダの側面図である。図１に示すように、本発明に係る作業機械の一実施形態としてのホイールローダ１００は、原動機であるエンジン１０の動力により４個の車輪７３を回転駆動して車両を走行させる構成となっている。具体的には、エンジン１０は、第１ギヤ１６および第２ギヤ１７を介してトランスミッション１９と連結しており、このトランスミッション１９はプロペラシャフト１１と連結している。そのため、エンジン１０が回転すると、その動力は、第１ギヤ１６、第２ギヤ１７、トランスミッション１９を介してプロペラシャフト１１に機械的に伝達され、その動力によって車輪７３が回転駆動する。

また、エンジン１０が駆動すると、エンジン１０と接続した走行用油圧ポンプ（第２油圧ポンプ）１２が作動油タンク５０から作動油を吸入し、走行用油圧ポンプ・モータ１４に向けて圧油を吐出する。なお、作動油は、逆止弁４９によって走行用油圧ポンプ１２から走行用油圧ポンプ・モータへ向かう方向の一方向のみが許容されている。

このとき、走行用油圧ポンプ・モータ１４はモータとして作動し、作動油（圧油）によって回転駆動する。この走行用油圧ポンプ・モータ１４から出力された駆動力でトランスミッション１９を介してプロペラシャフト１１が回転することで、車輪７３が回転駆動する。

即ち、ホイールローダ１００は、エンジン１０の動力を機械式の動力伝達機構である第１ギヤ１６、第２ギヤ１７、機械動力用クラッチ（以下、機械クラッチ）１８を介してトランスミッション１９に伝達して車輪７３を回転駆動する構成と、エンジン１０の動力を油圧式の動力伝達機構である走行用油圧ポンプ１２、走行用油圧ポンプ・モータ１４、および油圧動力用クラッチ（以下、油圧クラッチ）１５を介してトランスミッション１９に伝達して車輪７３を回転駆動する構成の両方の手段により、車両を走行させることができる。そして、車両の走行速度は、アクセルペダル７０の踏込量によって調整することができる。アクセルペダル７０は、運転室１３０（図３０参照）に設けられている。

なお、車輪７３には速度検出器７１が取り付けられており、この速度検出器７１によって、車輪７３の実測度を検出することができる。また、走行用油圧ポンプ１２には、斜板を傾動させるためのレギュレータ８１が設けられ、走行用油圧ポンプ・モータ１４には、斜板を傾動させるためのレギュレータ８０が設けられており、レギュレータ８０，８１はコントローラ４１からの制御信号に基づき斜板の角度を制御する。

また、エンジン１０を駆動するとフロント操作用油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）２１が作動する。フロント操作用油圧ポンプ２１は作動油タンク５０から作動油を吸入し、コントロールバルブ２０に圧油を吐出する。このフロント操作用油圧ポンプ２１からの圧油がコントロールバルブ（Ｃ／Ｖ）２０を介して作業装置９０へと供給される。なお、作動油は、逆止弁４８によってフロント操作用油圧ポンプ２１からコントロールバルブ２０へ向かう一方向のみが許容されている。なお、走行用油圧ポンプ１２、フロント操作用油圧ポンプ２１は可変容量式である。また、走行用油圧ポンプ・モータ１４は可変容量式で両傾転のポンプ・モータである。

作業装置９０は、図３０に示すように、バケット１１２を駆動する油圧アクチュエータであるバケット用シリンダ２２、センタジョイント１０１を介して車体を屈曲させるための油圧アクチュエータであるステアリング用シリンダ２３（図１参照）、およびリフトアーム１１１を駆動する油圧アクチュエータであるリフト用シリンダ２４を備えて構成される。

図３０に示すように、リフトアーム１１１は前部車体１１０に対して上下方向に回動可能に取り付けられ、リフト用シリンダ２４の駆動により回動駆動される。バケット１１２はリフトアーム１１１の先端において、リフトアーム１１１に対して上下方向に回動可能に取り付けられ、バケット用シリンダ２２の駆動により回動駆動される。前部車体１１０と後部車体１２０はセンタジョイント１０１により互いに回動自在に連結され、ステアリング用シリンダ２３の伸縮により後部車体１２０に対し前部車体１１０が左右に屈折する。なお、作業装置９０の操作は、運転室１３０内に設けられた操作レバー７２によって行われる。

さらに、本実施形態では、走行用油圧ポンプ・モータ１４とリフト用シリンダ２４との間を作動油が流れる分岐流路１５０が設けられている。この分岐流路１５０は、走行用油圧ポンプ・モータ１４とリフト用シリンダ２４とを油圧配管で接続して形成され、走行用油圧ポンプ・モータ１４側からとリフト用シリンダ２４側からの両方から分岐流路１５０内へ作動油を流入させることができる構成となっている。

そして、分岐流路１５０にはアキュムレータ３０が設けられる。このアキュムレータ３０は、作動油を所定の圧力で蓄圧することができる構造からなる。アキュムレータ３０の入口には、電磁式の開閉弁である第４電磁弁３４が設けられる。この第４電磁弁３４は、アキュムレータ３０に作動油（圧油）を導入する際に開き、作動油をアキュムレータ３０内に蓄えている間は閉じる。

また、アキュムレータ３０とリフト用シリンダ２４との間には電磁式の開閉弁である第２電磁弁（第２開閉弁）３２が設けられ、アキュムレータ３０と走行用油圧ポンプ・モータ１４との間には電磁式の開閉弁である第１電磁弁（第１開閉弁）３１が設けられる。さらに、分岐流路１５０には、走行用油圧ポンプ・モータ１４と第１電磁弁３１との間の位置から分岐して作動油を作動油タンク５０に排出するための排出流路１５１が設けられており、この排出流路１５１には第３電磁弁３３が設けられている。この第３電磁弁３３は、比例式の開閉弁であり、常時は閉じており、分岐流路１５０内の作動油を作動油タンク５０に回収する際に所定の開度で開く。

走行用油圧ポンプ・モータ１４と第１電磁弁３１との間には、走行用油圧ポンプ・モータ１４がポンプとして動作した場合における、走行用油圧ポンプ・モータ１４の吐出圧力である圧力Ｐ１４（第１圧力）を検出するための第１圧力検出器６１が設けられる。第１電磁弁３１と第２電磁弁３２との間には、アキュムレータ３０の圧力Ｐａｃｃ（第２圧力）を検出するための第２圧力検出器６２が設けられる。リフト用シリンダ２４と第２電磁弁３２との間には、リフト用シリンダ２４から戻される作動油の圧力Ｐｌｆ（第３圧力）を検出するための第３圧力検出器６３が設けられる。また、走行用油圧ポンプ１２の吐出圧力Ｐ１２（第４圧力）を検出するための第４圧力検出器６４、およびフロント操作用油圧ポンプ２１の吐出圧力Ｐ２１（第５圧力）を検出するための第５圧力検出器６５が設けられている。

次に、コントローラ４１の詳細を説明する。図２は、コントローラ４１の詳細を示すブロック図である。図２に示すように、コントローラ４１は、圧力比較部４０１と、リフト操作判定部４０２と、加減速判定部４０３と、速度域判定部４０４と、運転モード判定部４０５と、流量調整指令部４０６と、クラッチ指令部４０７と、油圧機器傾転指令部４０８と、を備えている。

圧力比較部４０１は、第１圧力検出器６１〜第５圧力検出器６５からの圧力信号を入力として、各圧力Ｐ１４、Ｐａｃｃ、Ｐｌｆ、Ｐ１２、Ｐ２１の大小を比較し、その比較結果を運転モード判定部４０５に出力する。

リフト操作判定部４０２は、操作レバー７２からの操作レバー信号（作業指令）を入力として、リフトアーム１１１の動作状態を判定し、その判定結果を運転モード判定部４０５に出力する。

加減速判定部４０３は、目標速度指令装置としてのアクセルペダル７０からの目標速度指令（アクセルペダル７０の踏込量）と車輪７３に設けられた速度検出器７１からの実速度の信号とを入力として、車両の加減速を判定し、その判定結果を運転モード判定部４０５に出力する。

速度域判定部４０４は、速度検出器７１からの実速度の信号を入力として、車両の速度域が低速度域と高速度域の何れであるかを判定し、その判定結果を運転モード判定部４０５に出力する。なお、低速度域と高速度域とを判断するための基準（閾値）は、予め定められている。

運転モード判定部４０５は、上記した比較結果および判定結果に基づき、詳しくは後述する車両の運転モードを判定し、その判定結果を流量調整指令部４０６およびクラッチ指令部４０７に出力する。

流量調整指令部４０６は、運転モード判定部４０５から出力される判定結果に従って、電磁弁３１，３２，３３，３４の開閉動作に関する指令を出力する。より詳細には、第１電磁弁３１、第２電磁弁３２、第４電磁弁３４に対しては、ＯＮ／ＯＦＦ信号（開閉信号）を出力し、第３電磁弁３３に対しては弁開度に関する指令（開度指令）を出力する。

クラッチ指令部４０７は、運転モード判定部４０５から出力される判定結果と速度検出器７１から出力される実速度の情報とに基づき、油圧クラッチ１５、機械クラッチ１８に対してオン（結合）／オフ（切断）の指令を出力する。

油圧機器傾転指令部４０８は、運転モード判定部４０５から出力される判定結果と速度検出器７１から出力される実速度の情報とに基づき、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０および走行用油圧ポンプ１２のレギュレータ８１に対して斜板の傾転指令信号を出力する。これにより、走行用油圧ポンプ・モータ１４および走行用油圧ポンプ１２の吐出流量が制御される。

続いて、各処理部の具体的な処理フローについて、図３〜図８を用いて説明する。図３は圧力比較部４０１による圧力Ｐａｃｃ、圧力Ｐ１４、および圧力Ｐｌｆの比較を行う処理の手順を示すフローチャート、図４は圧力比較部４０１による圧力Ｐａｃｃおよび圧力Ｐ１２の比較を行う処理の手順を示すフローチャート、図５は圧力比較部４０１による圧力Ｐａｃｃおよび圧力Ｐ２１の比較を行う処理の手順を示すフローチャート、図６は加減速判定部４０３による車両の加減速の状態を判定する処理の手順を示すフローチャート、図７は速度域判定部４０４による車両の速度域を判定する処理の手順を示すフローチャート、図８はリフト操作判定部４０２によるリフトアームの動作状態を判定する処理の手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、圧力比較部４０１は、圧力Ｐａｃｃが圧力Ｐ１４以下であり（Ｓ１０１／Ｙｅｓ）、圧力Ｐａｃｃが圧力Ｐｌｆ以下であり（Ｓ１０２／Ｙｅｓ）であり、圧力Ｐ１４が圧力Ｐｌｆ以下である場合（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）に、Ｐａｃｃ≦Ｐ１４≦Ｐｌｆを出力する（Ｓ１０４）。一方、圧力Ｐ１４が圧力Ｐｌｆより大きい場合（Ｓ１０３／Ｎｏ）、圧力比較部４０１は、Ｐａｃｃ≦Ｐｌｆ＜Ｐ１４を出力する（Ｓ１０５）。また、圧力Ｐａｃｃが圧力Ｐｌｆより大きい場合（Ｓ１０２／Ｎｏ）には、圧力比較部４０１は、Ｐｌｆ＜Ｐａｃｃ≦Ｐ１４を出力する（Ｓ１０６）。

圧力Ｐａｃｃが圧力Ｐ１４より大きい場合（Ｓ１０１／Ｎｏ）、圧力比較部４０１はＳ１０７において圧力Ｐａｃｃ≦Ｐｌｆを満たすか判断し、Ｙｅｓの場合、Ｐ１４＜Ｐａｃｃ≦Ｐｌｆを出力し（Ｓ１０８）、Ｎｏの場合、Ｓ１０９において圧力Ｐ１４≦Ｐｌｆを満たすか判断する。そして、Ｓ１０９においてＹｅｓの場合、圧力比較部４０１はＰ１４≦Ｐｌｆ＜Ｐａｃｃを出力し（Ｓ１１０）、Ｎｏの場合Ｐｌｆ＜Ｐ１４＜Ｐａｃｃを出力する（Ｓ１１１）。

また、圧力比較部４０１は、図４に示すように、圧力Ｐ１２と圧力Ｐａｃｃとの大小を比較し（Ｓ２０１）、圧力Ｐ１２が圧力Ｐａｃｃ以下である（Ｓ２０１／Ｙｅｓ）ならＰ１２≦Ｐａｃｃを出力し（Ｓ２０２）、そうでなければ（Ｓ２０１／Ｎｏ）、Ｐａｃｃ＜Ｐ１２を出力する（Ｓ２０３）。

さらに、圧力比較部４０１は、図５に示すように、圧力Ｐ２１と圧力Ｐａｃｃとの大小を比較し（Ｓ３０１）、圧力Ｐ２１が圧力Ｐａｃｃ以下である（Ｓ３０１／Ｙｅｓ）ならＰ２１≦Ｐａｃｃを出力し（Ｓ３０２）、そうでなければ（Ｓ３０１／Ｎｏ）、Ｐａｃｃ＜Ｐ２１を出力する（Ｓ３０３）。

加減速判定部４０３は、図６に示すように、速度検出器７１からの実速度とアクセルペダル７０からの目標速度指令とを比較し（Ｓ４０１）、実速度が目標速度より小さい（Ｓ４０２／Ｙｅｓ）場合には「加速」（加速指令）を出力し（Ｓ４０３）、実速度が目標速度と同じ（Ｓ４０２／Ｎｏ）場合には「一定速」を出力し（Ｓ４０４）、実速度が目標速度より大きい（Ｓ４０１／Ｎｏ）場合には「減速」（減速指令）を出力する（Ｓ４０５）。

速度域判定部４０４は、図７に示すように、速度検出器７１からの実速度と切換速度とを比較し（Ｓ５０１）、実速度が切換速度以下（Ｓ５０１／Ｙｅｓ）の場合には「低速」を出力し（Ｓ５０２）、実速度が切換速度より大きい（Ｓ５０１／Ｎｏ）場合には「高速」を出力する（Ｓ５０３）。なお、切換速度とは、油圧クラッチ１５から機械クラッチ１８へ切り換える基準（閾値）となる車両の速度のことである。

リフト操作判定部４０２は、図８に示すように、操作レバー７２からの操作レバー信号がリフトアーム１１１の上昇動作の指令（負荷増加指令）であるかを判断し（Ｓ６０１）、Ｙｅｓであればリフト動作の情報としてリフト上昇を出力し（Ｓ６０２）、Ｎｏであれば操作レバー信号がリフトアーム１１１の下降動作の指令（負荷低減指令）であるか否かを判断する（Ｓ６０３）。Ｓ６０３でＹｅｓの場合、リフト操作判定部４０２はリフト動作の情報としてリフト下降を出力し（Ｓ６０４）、Ｎｏの場合、リフト動作の情報としてリフト停止を出力する（Ｓ６０５）。

次に、ホイールローダ１００の運転モードについて説明する。図９は、ホイールローダ１００の運転モード毎のクラッチ１５，１８、電磁弁３１〜３４の動作を一覧表にまとめたものである。また、図１０〜図１６は、図９に示す運転モードの代表的なものについて、全体構成図を用いて作動油の流れを示したものである。なお、本実施形態では、図９に示す運転モードに関するマップデータが運転モード判定部４０５に記憶されており、運転モード判定部４０５が各種入力に基づいて、対応する運転モードを選択して車両を制御する構成としているが、マップデータを記憶させずに、各種入力に基づき、その都度運転モード判定部４０５が運転モードを演算により決定する構成としても良い。

＜運転モードＮｏ．１（図１０参照）＞
運転モードＮｏ．１は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフト動作が停止している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン（結合）」、機械クラッチ１８を「オフ（切断）」として、走行用油圧ポンプ１２から作動油を走行用油圧ポンプ・モータ１４に供給する。そして、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータとして動作させて車両を走行させる。このモードでは、第１電磁弁３１を「閉」、第２電磁弁３２を「閉」、第３電磁弁３３を「閉」、第４電磁弁３４を「閉」とする。なお、点線で図示された機械クラッチ１８はオフ（切断）状態であることを示している。

この運転モードＮｏ．１では、油圧クラッチ１５をオンにし、機械クラッチ１８をオフにすることで、低速度域におけるトルク伝達を油圧によって伝達しているため、コンパクトな構成で、効率の良い動力伝達を実現できる。

より詳細に言うと、高トルクが必要となる低速度域において動力伝達をギヤ１６，１７で行うと、ギヤ比を大きくしなければならず装置が大型化するという課題や、トルクコンバータを用いると入出力回転数の差が大きくなるため効率が低くなるという課題や、動力伝達を電気的に行うと低出力のため効率が低くなるという課題があるが、本実施形態では、低速度域におけるトルク伝達を油圧によって伝達することで、これらの課題は解決されている。

＜運転モードＮｏ．２＞
運転モードＮｏ．２は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフト動作が停止している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オフ（切断）」、機械クラッチ１８を「オン（結合）」とし、第１電磁弁３１を「閉」、第２電磁弁３２を「閉」、第３電磁弁３３を「閉」、第４電磁弁３４を「閉」とする。

エンジン１０の速度域が高速度域の場合、低トルクを伝達できれば十分であるため、この運転モードでは、ギヤ１６，１７、機械クラッチ１８を用いてエンジン１０の動力を車輪７３に伝達することで、動力の伝達効率を高めている。

＜運転モードＮｏ．３＞
運転モードＮｏ．３は、ホイールローダ１００が減速走行しており、リフト動作が停止している状態であるため、コントローラ４１は、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０を操作して、プロペラシャフト１１の回転により走行用油圧ポンプ・モータ１４をポンプとして作動させる。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。

この運転モードは、第１圧力検出器６１で検出される圧力Ｐ１４（即ち、走行用油圧ポンプ・モータ１４の吐出圧力）と第２圧力検出器６２で検出される圧力Ｐａｃｃ（即ち、アキュムレータ３０内部の圧力）との関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐ１４」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第３電磁弁３３を「開」に切り換えて作動油を作動油タンク５０に戻している。このとき、第１電磁弁３１は「閉」、第２電磁弁３２は「閉」、第４電磁弁３４は「閉」である。このように、圧力Ｐ１４が圧力Ｐａｃｃ以下である場合、アキュムレータ３０に蓄圧することができないため、走行用油圧ポンプ・モータ１４から吐き出された作動油を排出流路１５１を経由して作動油タンク５０に回収している。

＜運転モードＮｏ．４（図１１参照）＞
運転モードＮｏ．４は、ホイールローダ１００が減速走行しており、リフト動作が停止している状態であるため、コントローラ４１は、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０を操作して、プロペラシャフト１１の回転により走行用油圧ポンプ・モータ１４をポンプとして作動させる。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐａｃｃとの関係が「Ｐａｃｃ＜Ｐ１４」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第１電磁弁３１を「開」、第４電磁弁３４を「開」に切り換える。このとき、第２電磁弁３２は「閉」、第３電磁弁３３は「閉」である。すると、図１１に示すように、作動油は、圧力差により分岐流路１５０内を矢印Ａの方向に流れていき、アキュムレータ３０にて蓄圧される。これにより、車両の減速時に発生するエネルギをアキュムレータ３０に回生エネルギとして蓄えることができる。なお、図１１において、黒塗りで図示されたアキュムレータ３０は、蓄圧状態であることを示している。

なお、車両速度の大きさによらず、減速時には常に油圧クラッチ１５をオン、機械クラッチ１８をオフとするよう制御することで、より多くの回生エネルギを得ることができる。

＜運転モードＮｏ．５＞
運転モードＮｏ．５は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと、第３圧力検出器６３で検出される圧力Ｐｌｆ（即ち、リフト用シリンダ２４から戻される作動油の圧力）との関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、各電磁弁３１，３２，３３，３４を閉の状態に維持し、リフト用シリンダ２４からの作動油をコントロールバルブ２０を介して作動油タンク５０に戻す。このように、圧力Ｐｌｆが圧力Ｐａｃｃ以下である場合、アキュムレータ３０に蓄圧することができないため、作動油をそのまま作動油タンク５０に回収している。

＜運転モードＮｏ．６（図１２参照）＞
運転モードＮｏ．６は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐａｃｃ＜Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、コントローラ４１は第２電磁弁３２および第４電磁弁３４を「開」に切り換える。このとき、第１電磁弁３１は「閉」、第３電磁弁３３は「閉」である。すると、図１２に示すように、作動油は、圧力差により分岐流路１５０内を矢印Ｂの方向に流れていき、アキュムレータ３０にて蓄圧される。これにより、リフトアーム１１１の下降動作時に発生するエネルギをアキュムレータ３０に回生エネルギとして蓄えることができる。なお、図１２において、黒塗りで図示されたアキュムレータ３０は、蓄圧状態であることを示している。

＜運転モードＮｏ．７＞
運転モードＮｏ．７は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オフ」、機械クラッチ１８を「オン」とする。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと、第３圧力検出器６３で検出される圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、コントローラ４１は各電磁弁３１，３２，３３，３４を閉の状態に維持し、リフト用シリンダ２４からの作動油をコントロールバルブ２０を介して作動油タンク５０に戻す。

＜運転モードＮｏ．８＞
運転モードＮｏ．８は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オフ」、機械クラッチ１８を「オン」とする。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐａｃｃ＜Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第２電磁弁３２および第４電磁弁３４を開に切り換える。このとき、第１電磁弁３１は「閉」、第３電磁弁３３は「閉」である。すると、作動油は、圧力差によりリフト用シリンダ２４からアキュムレータ３０に流れ、アキュムレータ３０によって蓄圧される。これにより、リフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０に回生エネルギとして蓄えることができる。

＜運転モードＮｏ．９＞
運転モードＮｏ．９は、ホイールローダ１００が減速走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。よって、コントローラ４１は、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０を操作して、プロペラシャフト１１の回転により走行用油圧ポンプ・モータ１４をポンプとして作動させる。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐｌｆとの関係が、「Ｐ１４≧Ｐａｃｃ＞Ｐｌｆ」を満たす状態である。そのため、第１電磁弁３１を「開」、第４電磁弁３４を「開」に切り換えて、走行用油圧ポンプ・モータ１４からの作動油をアキュムレータ３０に蓄圧する。このとき、第２電磁弁３２および第３電磁弁３３は「閉」である。このように、この運転モードでは、走行用油圧ポンプ・モータ１４の吐出圧Ｐ１４がアキュムレータ３０内部の圧力Ｐａｃｃ以上であり、かつ、リフト用シリンダ２４から戻る作動油の圧力Ｐｌｆがアキュムレータ３０内部の圧力Ｐａｃｃより小さいため、走行用油圧ポンプ・モータ１４からの作動油をアキュムレータ３０に導入して、減速時に生じるエネルギを回生エネルギとしてアキュムレータ３０に蓄えるようにしている。

＜運転モードＮｏ．１０＞
運転モードＮｏ．１０は、ホイールローダ１００が減速走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。よって、コントローラ４１は、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０を操作して、プロペラシャフト１１の回転により走行用油圧ポンプ・モータ１４をポンプとして作動させる。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐｌｆとの関係が、「Ｐ１４＜Ｐａｃｃ≦Ｐｌｆ」を満たす状態である。そのため、第２電磁弁３２を「開」、第４電磁弁３４を「開」に切り換えて、リフト用シリンダ２４から戻る作動油をアキュムレータ３０に蓄圧する。このとき、第１電磁弁３１および第３電磁弁３３は「閉」である。このように、この運転モードでは、リフト用シリンダ２４から戻る作動油の圧力Ｐｌｆがアキュムレータ３０内部の圧力Ｐａｃｃ以上であり、かつ、走行用油圧ポンプ・モータ１４の吐出圧Ｐ１４がアキュムレータ３０内部の圧力Ｐａｃｃより小さいため、リフト用シリンダ２４からの作動油をアキュムレータ３０に導入して、リフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギを回生エネルギとしてアキュムレータ３０に蓄えるようにしている。

＜運転モードＮｏ．１１（図１３参照）＞
運転モードＮｏ．１１は、ホイールローダ１００が減速走行しており、リフトアーム１１１が上昇している状態である。よって、コントローラ４１は、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０を操作して、プロペラシャフト１１の回転により走行用油圧ポンプ・モータ１４をポンプとして作動させる。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。即ち、この運転モードは、減速しながら、リフトアーム１１１に負荷をかけて作業を行う状態である。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐｌｆの圧力の関係が、「Ｐ１４≧Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第１電磁弁３１を「開」、第２電磁弁３２を「開」に切り換えて、図１３に示すように、走行用油圧ポンプ・モータ１４からの作動油をＣ方向に流して、リフト用シリンダ２４に導入する。このとき、第３電磁弁３３および第４電磁弁３４は閉である。

リフト用シリンダ２４は、フロント操作用油圧ポンプ２１から供給される作動油だけでなく、走行用油圧ポンプ・モータ１４からの作動油のアシストも受けて、リフトアーム１１１の上昇動作を行うことが出来る。このように、運転モードＮｏ．１１では、車両の減速時に生じるエネルギをリフトアーム１１１の上昇動作に利用することで、エネルギの無駄をなくし、燃費向上を図っている。

＜運転モードＮｏ．１２＞
運転モードＮｏ．１２は、ホイールローダ１００が減速走行しており、リフトアーム１１１が上昇している状態である。よって、コントローラ４１は、走行用油圧ポンプ・モータ１４のレギュレータ８０を操作して、プロペラシャフト１１の回転により走行用油圧ポンプ・モータ１４をポンプとして作動させる。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とする。即ち、この運転モードは、減速しながら、リフトアーム１１１に負荷をかけて作業を行う状態である。

この運転モードでは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐｌｆの圧力の関係が、「Ｐ１４＜Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、走行用油圧ポンプ・モータ１４からの作動油をリフトアーム１１１の上昇動作のアシストに用いることが出来ない。そこで、コントローラ４１は、電磁弁３１，３２，３３，３４を閉の状態のまま維持する。

＜運転モードＮｏ．１３＞
運転モードＮｏ．１３は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」として、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータとして動作させて車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐ１４≧Ｐｌｆ」を満たす状態である。そのため、リフト用シリンダ２４からの作動油を走行用油圧ポンプ・モータ１４のモータ動作に対してアシストすることが出来ない。そこで、コントローラ４１は、電磁弁３１，３２，３３，３４を閉の状態のまま維持する。

＜運転モードＮｏ．１４（図１４参照）＞
運転モードＮｏ．１４は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」として、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータとして動作させて車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐ１４＜Ｐｌｆ」を満たす状態である。よって、コントローラ４１は、第１電磁弁３１および第２電磁弁３２を「開」に切り換える。このとき、第１電磁弁３１は「閉」、第３電磁弁３３は「閉」である。すると、図１４に示すように、作動油は、圧力差により分岐流路１５０内を矢印Ｄの方向に流れていき、走行用油圧ポンプ・モータ１４のモータ動作をアシストする。

つまり、走行用油圧ポンプ・モータ１４は、走行用油圧ポンプ１２から供給される作動油だけでなく、リフト用シリンダ２３からの作動油のアシストも受けて、車輪７３を回転駆動させることが出来る。このように、運転モードＮｏ．１４では、リフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギを車輪７３の回転駆動に利用することで、エネルギの無駄をなくし、燃費向上を図っている。

＜運転モードＮｏ．１５＞
運転モードＮｏ．１５は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オフ」、機械クラッチ１８を「オン」とし、車輪７３をエンジン１０から機械的に伝達された動力により回転駆動させる。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐ１４≧Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、リフト用シリンダ２４からの作動油を走行用油圧ポンプ・モータ１４に供給できない。そのため、コントローラ４１は、電磁弁３１，３２，３３，３４を閉の状態のまま維持する。即ち、車輪７３は、エンジン１０と連結した第１ギヤ１６、第２ギヤ１７を介して伝達された動力で回転駆動する。

＜運転モードＮｏ．１６＞
運転モードＮｏ．１６は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフトアーム１１１が下降している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」にする。

この運転モードは、圧力Ｐ１４と圧力Ｐｌｆとの関係が「Ｐ１４＜Ｐｌｆ」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第１電磁弁３１および第２電磁弁３２を「開」に切り換える。このとき、第３電磁弁３３は「閉」、第４電磁弁３４は「閉」である。すると、作動油は、圧力差によりリフト用シリンダ２４から走行用油圧ポンプ・モータ１４に向かって分岐流路１５０内を流れていき、走行用油圧ポンプ・モータ１４のモータ動作をアシストする。

このように、運転モードＮｏ．１６では、車両が高速度域で走行している場合であっても、リフトアーム１１１の下降動作により生じるエネルギを車輪７３の回転駆動に利用することができるから、エネルギの無駄がなくなり、燃費が向上する。

次に、アキュムレータ３０に蓄えられた回生エネルギを利用（再生）する運転モードについて説明する。

＜運転モードＮｏ．１７（図１５参照）＞
運転モードＮｏ．１７は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフト動作が停止している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」とし、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータ動作させて車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと、第４圧力検出器６４で検出される圧力Ｐ１２（即ち、走行用油圧ポンプ１２から吐出される作動油の圧力）との関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐ１２」を満たす状態であるため、第１電磁弁３１および第４電磁弁３４を「開」に切り換える。このとき、第２電磁弁３２および第３電磁弁３３は「閉」である。すると、アキュムレータ３０に蓄圧されている作動油が圧力差によって、分岐流路１５０内を図１５の矢印Ｅ方向に流れ、走行用油圧ポンプ・モータ１４に供給される。

こうして、走行用油圧ポンプ・モータ１４は、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油の圧力によるアシストを受けて、車輪７３を回転駆動する。即ち、運転モードＮｏ．１７では、アキュムレータ３０にて回生され、蓄えられたエネルギ（回生動力）を利用して車両を走行させている。

＜運転モードＮｏ．１８＞
運転モードＮｏ．１８は、ホイールローダ１００が低速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフト動作が停止している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」として、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータ動作させて車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐ１２との関係が「Ｐａｃｃ＜Ｐ１２」を満たす状態であるため、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油を走行用油圧ポンプ・モータ１４に供給できない。そのため、コントローラ４１は、各電磁弁３１，３２，３３，３４は閉じたままとし、アキュムレータ３０からのアシストを受けることなく、走行用油圧ポンプ・モータ１４により車両を走行させている。

＜運転モードＮｏ．１９＞
運転モードＮｏ．１９は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフト動作が停止している状態である。この状態において、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐ１２の関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐ１２」を満たすため、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」として、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータ動作させて車両を走行させる。

さらに、コントローラ４１は、第１電磁弁３１および第４電磁弁３４を「開」に切り換える。このとき、第２電磁弁３２および第３電磁弁３３は「閉」である。すると、アキュムレータ３０に蓄圧されている作動油は、圧力差によって分岐流路１５０内を走行用油圧ポンプ・モータ１４に向かって流れ、走行用油圧ポンプ・モータ１４に供給される。こうして、走行用油圧ポンプ・モータ１４は、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油の圧力によるアシストを受けて、車輪７３を回転駆動する。即ち、運転モードＮｏ．１９では、車両が高速度域で走行している場合であっても、アキュムレータ３０にて回生され、蓄えられたエネルギ（回生動力）を利用して車両を走行させている。

＜運転モードＮｏ．２０＞
運転モードＮｏ．２０は、ホイールローダ１００が高速度域であって、加速または一定速で走行しており、リフト動作が停止している状態である。この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐ１２との関係が「Ｐａｃｃ＜Ｐ１２」を満たす状態であるため、アキュムレータ３０から作動油を走行用油圧ポンプ・モータ１４に供給できない。そこで、コントローラ４１は、電磁弁３１，３２，３３，３４を閉の状態のまま維持し、油圧クラッチ１５を「オフ」、機械クラッチ１８を「オン」とし、車両をエンジン１０から機械的に伝達された動力により走行させる。

＜運転モードＮｏ．２１（図１６参照）＞
運転モードＮｏ．２１は、ホイールローダ１００が低速度域で走行しており、リフトアーム１１１が上昇している状態である。この際、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」にして、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータ動作させて車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと、第５圧力検出器６５で検出される圧力Ｐ２１（即ち、フロント操作用油圧ポンプ２１から吐出される作動油の圧力）との関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐ２１」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第２電磁弁３２および第４電磁弁３４を「開」に切り換える。このとき、第１電磁弁３１および第３電磁弁３３は「閉」である。すると、図１６に示すように、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油は、圧力差によって分岐流路１５０内を図１６の矢印Ｆ方向に流れ、リフト用シリンダ２４に供給される。

リフト用シリンダ２４は、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油の圧力によるアシストを受けて、リフトアーム１１１を上昇動作させる。即ち、運転モードＮｏ．２１では、アキュムレータ３０にて回生され、蓄えられたエネルギ（回生動力）をリフトアーム１１１の上昇動作に利用している。

＜運転モードＮｏ．２２＞
運転モードＮｏ．２２は、ホイールローダ１００が低速度域で走行しており、リフトアーム１１１が上昇している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オン」、機械クラッチ１８を「オフ」にして、走行用油圧ポンプ・モータ１４をモータ動作させて車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐ２１との関係が「Ｐａｃｃ＜Ｐ２１」を満たす状態であるため、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油をリフト用シリンダ２４に供給できない。そのため、コントローラ４１は、各電磁弁３１，３２，３３，３４を閉じたままとし、アキュムレータ３０からのアシストを受けることなく、リフトアーム１１１の上昇動作を行う。

＜運転モードＮｏ．２３＞
運転モードＮｏ．２３は、ホイールローダ１００が高速度域で走行しており、リフトアーム１１１が上昇している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オフ」、機械クラッチ１８を「オン」とし、エンジン１０から機械的に伝達された動力により車両を走行させる。

この運転モードは、圧力Ｐａｃｃと圧力Ｐ２１との関係が「Ｐａｃｃ≧Ｐ２１」を満たす状態であるため、コントローラ４１は、第２電磁弁３２および第４電磁弁３４を「開」に切り換える。このとき、第１電磁弁３１および第３電磁弁３３は「閉」である。すると、アキュムレータ３０に蓄圧されている作動油は、圧力差によってリフト用シリンダ２４に向かって流れ、リフト用シリンダ２４に供給される。

リフト用シリンダ２４は、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油の圧力によるアシストを受けて、リフトアーム１１１を上昇動作させる。即ち、運転モードＮｏ．２３では、アキュムレータ３０にて回生され、蓄えられたエネルギ（回生動力）をリフトアーム１１１の上昇動作に利用している。

＜運転モードＮｏ．２４＞
運転モードＮｏ．２４は、ホイールローダ１００が高速度域で走行しており、リフトアーム１１１が上昇している状態である。この状態において、コントローラ４１は、油圧クラッチ１５を「オフ」、機械クラッチ１８を「オン」とし、エンジン１０から機械的に伝達された動力により車両を走行させる。

図１７は、第１実施形態に係るホイールローダが、掘削から放土までの一連の動作であるＶ字掘削動作を行う場合における各電磁弁の開閉状況の推移を示す図である。図１７に示すように、Ｖ字掘削動作が行われると、時間の経過とともに、作業（ａ）から（ｊ）の順で動作が進行する。即ち、（ａ）初期位置から掘削場所に向かって加速（前進）→（ｂ）減速（前進）→（ｃ）掘削→（ｄ）初期位置に向かって加速（後進）→（ｅ）減速（後進）→（ｆ）放土場所に向かって加速（前進）→（ｇ）減速（前進）→（ｈ）放土→（ｉ）初期位置に向かって加速（後進）→（ｊ）減速（後進）の順に車両の状態がＶ字を描くようにして変化する。Ｖ字掘削動作では、この順序で車両状態の変化が繰り返される。

この一連のＶ字掘削動作において、リフトアーム１１１は、時間の経過とともに、停止→リフト下降→リフト上昇→停止→リフト上昇→停止→リフト下降の順で動作する。このとき、コントローラ４１は、各作業（ａ）から（ｊ）において，圧力Ｐｌｆ，Ｐ１４，Ｐａｃｃ，Ｐ１２，Ｐ２１の状態に応じて運転モードを選択する。こうして、エネルギの余剰分をアキュムレータ３０にて回生し、その回生エネルギを作業に応じて再生することにより、エネルギの有効利用を図ることができる。このことは、燃費の向上にもつながる。

以上説明したように、第１実施形態に係るホイールローダ１００によれば、リフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０において回生エネルギとして蓄え、その回生エネルギを利用してリフトアーム１１１の上昇動作のアシストまたは車輪７３の回転駆動のアシストを行うことができる。また、車両の減速時に生じるエネルギをアキュムレータ３０において回生エネルギとして蓄え、その回生エネルギを利用してリフトアーム１１１の上昇動作のアシストまたは車輪７３の回転駆動のアシストを行うことができる。その結果、エネルギの無駄を抑止でき、燃費向上にも大いに貢献する。

「第２実施形態」
以下、第２実施形態に係るホイールローダ２００について説明するが、上記した実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図１８は、本発明の第２実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。第２実施形態に係るホイールローダ２００は、図１と図１８とを比較すれば明らかなように、エンジン１０からの動力を機械的に車輪７３に伝達する機構が設けられていない点において、第１実施形態に係るホイールローダ１００と相違する。より具体的には、第２実施形態に係るホイールローダ２００は、第１ギヤ１６、第２ギヤ１７、油圧クラッチ１５、機械クラッチ１７を備えていない。即ち、ホイールローダ２００は、油圧駆動によってのみ走行する。

図１９は、ホイールローダ２００の運転モード毎の電磁弁３１〜３４の動作を一覧表にまとめたものである。図１９に示すように、ホイールローダ２００は、運転モードＮｏ．３１〜４５を有している。ここで、運転モードＮｏ．３１は運転モードＮｏ．１に、運転モードＮｏ．３２は運転モードＮｏ．３に、運転モードＮｏ．３３は運転モードＮｏ．４に、運転モードＮｏ．３４は運転モードＮｏ．５に、運転モードＮｏ．３５は運転モードＮｏ．６に、運転モードＮｏ．３６は運転モードＮｏ．９に、運転モードＮｏ．３７は運転モードＮｏ．１０に、運転モードＮｏ．３８は運転モードＮｏ．１１に、運転モードＮｏ．３９は運転モードＮｏ．１２に、運転モードＮｏ．４０は運転モードＮｏ．１３に、運転モードＮｏ．４１は運転モードＮｏ．１４に、それぞれ相当する。

また、運転モードＮｏ．４２は運転モードＮｏ．１７に、運転モードＮｏ．４３は運転モードＮｏ．１８に、運転モードＮｏ．４４は運転モードＮｏ．２１に、運転モードＮｏ．４５は運転モードＮｏ．２２に、それぞれ相当する。

第２実施形態に係るホイールローダ２００においても、第１実施形態と同様に、車両の減速時に生じるエネルギおよびリフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０にて回生して、その回生エネルギを用いてリフトアーム１１１の上昇動作のアシストまたは車輪７３の回転駆動のアシストを行うことができる。その結果、エネルギの無駄を抑止でき、燃費向上にも大いに貢献する。

「第３実施形態」
以下、第３実施形態に係るホイールローダ３００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２０は、本発明の第３実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。図２０に示すように、第３実施形態に係るホイールローダ３００は、分岐流路１５０のリフト用シリンダ２４側の位置が、コントロールバルブ２０とフロント操作用油圧ポンプ２１との間の位置にある点が第１実施形態に係るホイールローダ１００と相違する。そのため、第２電磁弁３２の代わりに電磁式切換弁１３２が用いられている。この電磁式切換弁１３２は、流路を三方向に切り替え可能な構成からなる。

図２１〜図２３は、第３実施形態に係るホイールローダ３００の代表的な運転モードにおける作動油の流れを示す図である。図２１に示すように、車両減速時には、第１電磁弁３１および第４電磁弁３４を開け、電磁式切換弁１３２を図２１に示すセンターポジションにセットすれば、走行用油圧ポンプ・モータ１４からの油圧エネルギを、図中の矢印Ｇに示すように回生エネルギとしてアキュムレータ３０に蓄えることができる。

また、リフトアーム１１１の下降動作中は、図２２に示すように、第４電磁弁３４を開け、電磁式切換弁１３２を図２２に示すレフトポジションにセットすれば、リフトアーム１１１の下降動作時に生じる油圧エネルギを、図中の矢印Ｈに示すように回生エネルギとしてアキュムレータ３０に蓄えることができる。

一方、アキュムレータ３０に蓄えられた回生エネルギを再生して、リフトアーム１１１の上昇動作に用いる場合には、図２３に示すように、第４電磁弁３４を開け、電磁式切換弁１３２をライトポジションにセットすれば、アキュムレータ３０に蓄えられた作動油を図中の矢印Ｉに示すように、コントロールバルブ２０を介してリフト用シリンダ２３に供給して、リフトアーム１１１の上昇動作をアシストすることができる。

このように、第３実施形態に係るホイールローダ３００においても、上記した各実施形態と同様に、車両の減速時に生じるエネルギおよびリフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０にて回生して、その回生エネルギを用いてリフトアーム１１１の上昇動作のアシストまたは車輪７３の回転駆動のアシストを行うことができる。その結果、エネルギの無駄を抑止でき、燃費向上にも大いに貢献する。

「第４実施形態」
以下、第４実施形態に係るホイールローダ４００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２４は、本発明の第４実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。図２４に示すように、第４実施形態に係るホイールローダ４００は、エンジン１０からの動力を機械的に車輪７３に伝達する機構が設けられていない点において、第３実施形態に係るホイールローダ３００と相違する。より具体的には、第４実施形態に係るホイールローダ４００は、第１ギヤ１６、第２ギヤ１７、油圧クラッチ１５、機械クラッチ１７を備えていない。即ち、ホイールローダ４００は、油圧駆動によってのみ走行する。

第４実施形態に係るホイールローダ４００においても、上記した各実施形態と同様に、車両の減速時あるいはリフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０にて回生し、必要に応じてその回生エネルギを再生して動力に変換することができるから、エネルギの無駄を抑止でき、燃費を改善させることができる。

「第５実施形態」
以下、第５実施形態に係るホイールローダ５００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２５は、本発明の第５実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。図２５に示すように、第５実施形態に係るホイールローダ５００は、第１電磁弁３１ａおよび第２電磁弁３２ａを比例式とした点において、第１実施形態と構成が相違する。第５実施形態によれば、電磁弁３１，３２を開閉弁とした第１実施形態と比べて、流量を好適に制御することができるため、エネルギ損失を低減でき、燃費が一層良くなる。

「第６実施形態」
以下、第６実施形態に係るホイールローダ６００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２６は、本発明の第６実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。図２６に示すように、第６実施形態に係るホイールローダ６００は、第１電磁弁３１ａおよび電磁式切換弁１３２ａを比例式とした点において、第３実施形態と構成が相違する。第６実施形態によれば、第１電磁弁３１および電磁式切換弁１３２を開閉弁とした第３実施形態と比べて、流量を好適に制御することができるため、エネルギ損失を低減でき、燃費が一層良くなる。

「第７実施形態」
以下、第７実施形態に係るホイールローダ７００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２７は、本発明の第７実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。第７実施形態に係るホイールローダ７００は、図１と図２７とを比較すれば明らかなように、フロント操作用油圧ポンプ２１を設けていない点において、第１実施形態に係るホイールローダ１００と相違する。

より具体的には、第７実施形態に係るホイールローダ７００は、走行用油圧ポンプ１２が走行用と作業装置９０の操作用との両方の機能を兼ねている。そのため、走行用油圧ポンプ１２と走行用油圧ポンプ・モータ１４との間に電磁弁３５を設け、走行用油圧ポンプ１２とコントロールバルブ２０との間に電磁弁３６を設ける構成としている。そして、コントローラ４１が電磁弁３５，３６の開閉を切り換えることにより、１つの走行用油圧ポンプ１２で車輪７３の回転駆動、バケット１１２の動作、センタジョイント１０１を介しての車体の屈曲動作、リフトアーム１１１の上昇・下降動作を行っている。

第７実施形態に係るホイールローダ７００においても、上記した各実施形態と同様に、車両の減速時あるいはリフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０にて回生し、必要に応じてその回生エネルギを再生して動力に変換することができるから、エネルギの無駄を抑止でき、燃費を改善させることができる。さらに、第７実施形態によれば、油圧ポンプの数を削減できるため、コスト低減にも寄与する。

「第８実施形態」
以下、第８実施形態に係るホイールローダ８００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２８は、本発明の第８実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。第８実施形態に係るホイールローダ８００は、図２８に示すように、２方向の走行用油圧ポンプ１２ａと２方向の走行用油圧モータ１４ａとを油圧配管で環状に接続して形成された閉回路９５を備えている点と、ギヤ１６，１７、機械クラッチ１８を備えていない点で第１実施形態と相違する。なお、符号８２はレギュレータである。

第８実施形態に係るホイールローダ８００においても、上記した各実施形態と同様に、車両の減速時あるいはリフトアーム１１１の下降動作時に生じるエネルギをアキュムレータ３０にて回生し、必要に応じてその回生エネルギを再生して動力に変換することができるから、エネルギの無駄を抑止でき、燃費を改善させることができる。

「第９実施形態」
以下、第９実施形態に係るホイールローダ９００について説明するが、上記した各実施形態と重複する部分については同一符号を付して、その説明は省略する。図２９は、本発明の第９実施形態に係るホイールローダの全体構成図である。第９実施形態に係るホイールローダ９００は、図２９に示すように、第１電磁弁３１ａおよび第２電磁弁３２ａを比例式とした点において、第８実施形態と構成が相違する。第９実施形態によれば、電磁弁３１，３２を開閉弁とした第８実施形態と比べて、流量を好適に制御することができるため、エネルギ損失を低減でき、燃費が一層良くなる。

以上説明したように、本発明の各実施形態に係るホイールローダは、車両の減速時とリフト下降時におけるエネルギをアキュムレータ３０にて回生し、その回生エネルギを車両の加速またはリフトの上昇動作に利用できるため、エネルギの無駄を抑え、燃費の向上を図ることができる。また、分岐流路１５０、アキュムレータ３０、電磁弁３１〜３４などの簡単な構成で済むため、コスト低減を図ることもできる。

なお、上述したホイールローダの各実施形態は本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。また、本発明は、ホイールローダ以外の作業機械、例えば、油圧ショベル等にも適用することができる。

１０エンジン（原動機）
１１プロペラシャフト（走行装置）
１２走行用油圧ポンプ（第２油圧ポンプ）
１４走行用油圧ポンプ・モータ（油圧ポンプ・モータ）
１５油圧動力用クラッチ（第２クラッチ）
１６第１ギヤ（ギヤ）
１７第２ギヤ（ギヤ）
１８機械動力用クラッチ（第１クラッチ）
１９トランスミッション（走行装置）
２１フロント操作用油圧ポンプ（第１油圧ポンプ）
２２バケット用シリンダ
２３ステアリング用シリンダ
２４リフト用シリンダ（油圧アクチュエータ）
３０アキュムレータ
３１第１電磁弁（第１開閉弁）
３２第２電磁弁（第２開閉弁）
３３第３電磁弁
３４第４電磁弁
４１コントローラ（制御装置）
６１第１圧力検出器
６２第２圧力検出器
６３第３圧力検出器
６４第４圧力検出器
６５第５圧力検出器
７０アクセルペダル（目標速度指令装置）
７１速度検出器
７２操作レバー（操作装置）
７３車輪７３（走行装置）
９０作業装置
１００ホイールローダ
１１１リフトアーム
１１２バケット
１５０分岐流路
１５１排出流路

Claims

原動機と、走行装置と、油圧アクチュエータを含む作業装置と、前記原動機からの動力により作動し、作動油を前記油圧アクチュエータに供給する第１油圧ポンプと、前記走行装置を駆動する油圧ポンプ・モータと、制御装置と、を備える作業機械であって、
前記油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ・モータとの間で作動油が流れる分岐流路と、
前記分岐流路に設けられるアキュムレータと、
前記アキュムレータと前記油圧ポンプ・モータとの間に設けられる第１開閉弁と、
前記アキュムレータと前記油圧アクチュエータとの間に設けられる第２開閉弁と、を有し、
前記制御装置は、前記第１開閉弁および前記第２開閉弁の開閉を制御することにより、前記油圧アクチュエータからの作動油と前記油圧ポンプ・モータからの作動油とを選択的に前記アキュムレータに導入して蓄圧することを特徴とする作業機械。
請求項１において、
前記制御装置は、前記第１開閉弁および第２開閉弁の開閉を制御することにより、前記アキュムレータに蓄圧された作動油を前記油圧アクチュエータと前記油圧ポンプ・モータとに選択的に供給することを特徴とする作業機械。
請求項２において、
前記走行装置に対する目標速度指令を出力する目標速度指令装置と、
前記作業装置に対する作業指令を出力する操作装置と、
前記第１開閉弁と前記油圧ポンプ・モータとの間の圧力を検出する第１圧力検出器と、
前記第１開閉弁と前記第２開閉弁との間の圧力を検出する第２圧力検出器と、
前記第２開閉弁と前記油圧アクチュエータとの間の圧力を検出する第３圧力検出器と、をさらに備えることを特徴とする作業機械。
請求項３において、
前記制御装置は、前記目標速度指令装置からの目標速度指令が減速指令であって、前記第１圧力検出器で検出される第１圧力が前記第２圧力検出器で検出される第２圧力より高い場合に、前記油圧ポンプ・モータをポンプとして動作させ、前記第１開閉弁を開け、前記第２開閉弁を閉じることで、作動油を前記油圧ポンプ・モータから前記アキュムレータに導入して蓄圧することを特徴とする作業機械。
請求項４において、
前記原動機からの動力により作動し、前記油圧ポンプ・モータに作動油を供給する第２油圧ポンプと、
前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する第４圧力検出器と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記目標速度指令装置からの目標速度指令が加速指令であって、前記第２圧力検出器で検出される第２圧力が前記第４圧力検出器で検出される第４圧力より高い場合に、前記油圧ポンプ・モータをモータとして動作させ、前記第１開閉弁を開け、前記第２開閉弁を閉じることで、前記アキュムレータに蓄圧された作動油を前記油圧ポンプ・モータに供給することを特徴とする作業機械。
請求項３において、
前記制御装置は、前記操作装置からの作業指令が負荷低減指令であって、前記第３圧力検出器で検出される第３圧力が前記第２圧力検出器で検出される第２圧力より高い場合に、前記第２開閉弁を開け、前記第１開閉弁を閉じて、作動油を前記油圧アクチュエータから前記アキュムレータに導入して蓄圧することを特徴とする作業機械。
請求項６において、
前記第１油圧ポンプの吐出圧力を検出する第５圧力検出器をさらに備え、
前記制御装置は、前記操作装置からの作業指令が負荷増加指令であって、前記第２圧力検出器で検出される第２圧力が前記第５圧力検出器で検出される第５圧力より高い場合に、前記第２開閉弁を開け、前記第１開閉弁を閉じて、前記アキュムレータに蓄圧された作動油を前記油圧アクチュエータに供給することを特徴とする作業機械。
請求項３において、
前記原動機からの動力を前記走行装置に伝達するギヤと、
前記走行装置と前記ギヤとの間に設けられる第１クラッチと、
前記走行装置と前記油圧ポンプ・モータとの間に設けられる第２クラッチと、
前記走行装置の実速度を検出する速度検出器と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記速度検出器にて検出された実速度が予め定めた低速度領域内である場合には、前記第１クラッチを切断し、前記第２クラッチを結合することにより、前記油圧ポンプ・モータで前記走行装置を駆動する一方、前記速度検出器にて検出された実速度が前記低速度領域を超えている場合には、前記第１クラッチを結合し、前記第２クラッチを切断することにより、前記原動機で前記走行装置を駆動することを特徴とする作業機械。