JP7038898B2 - 荷役作業車両 - Google Patents

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Description

本発明は、ＨＳＴ式走行駆動システムが搭載された荷役作業車両に関する。
ホイールローダに代表されるように、走行用の油圧回路と掘削等を行う荷役作業機用の油圧回路とを備えた荷役作業車両では、走行用油圧ポンプと荷役用油圧ポンプとが同一のエンジンにより駆動されるものであるため、けん引力（走行駆動力）と荷役作業機の掘り起し力とのバランスが重要になる。例えば、荷役作業機の掘り起し力に対してけん引力が大き過ぎる場合、バケットを掘削対象物に突っ込んだ後リフトアームを動作させてバケットを上方向に持ち上げる際に車輪がスリップしてしまい、かえってけん引力が小さくなって土砂等の荷がバケットに入りづらくなってしまう。また、この場合において、掘削対象物にバケットを突っ込んだ際にリフトアームに作用する反力が大きくなり、当該反力が抵抗となってバケットやリフトアームが上方向に持ち上がらないことがある。
例えば、特許文献１には、走行用油圧ポンプの吐出圧と荷役用油圧ポンプ（作業装置用油圧ポンプ）の吐出圧との和が基準値以上である場合に作動する油圧パイロット式の２位置弁であるカットオフ弁を備えたホイール式作業車両の油圧駆動装置が開示されている。このカットオフ弁は、荷役用油圧ポンプの吐出圧が高いほど走行用油圧ポンプの吐出圧が低下するように走行用油圧ポンプの押し退け容積を制御する。このように、荷役用油圧ポンプの吐出圧に応じて走行用油圧ポンプの押し退け容積を制限して、荷役作業機を動作させる際にけん引力が大きくなり過ぎることを抑制し、けん引力と荷役作業機の駆動力（掘り起し力）とのバランスを良好にしている。
また、走行用油圧ポンプの吐出圧と荷役用油圧ポンプの吐出圧との和の基準値はダイヤルを切り替えることによって３種類の基準値に設定することが可能であり、これにより、オペレータの意思に基づいて、荷役用油圧ポンプの吐出圧に対するけん引力の上限の特性を変更することができる。
特開２０１３－５３６９９号公報
特許文献１に記載のホイール式作業車両の油圧駆動装置は、走行用油圧ポンプの吐出圧を制限することによりけん引力の制限を行っているため、走行用油圧モータの傾転量を制限する場合と比べて、けん引力の大小変化の応答が速い。しかしながら、油圧パイロット式のカットオフ弁を用いて走行用油圧ポンプの吐出圧を制限しているため、油圧回路における部品点数の増加や油圧配管の複雑な引き回し等により、油圧回路を構成するのに必要なスペースの拡大やコストの増加につながっていた。
また、ダイヤルの位置を切り替えることによりけん引力の上限を選択することは可能であるが、けん引力の制御特性自体は、荷役用油圧ポンプの吐出圧が高いほど走行用油圧ポンプの吐出圧を低下させるといった特性のみであり、作業内容や作業現場の環境、オペレータの好み等に応じてけん引力の制御特性を細かく設定、変更することが難しい。
そこで、本発明の目的は、油圧回路の構成が簡易でありながら、けん引力の制御特性を容易に細かく設定、変更することが可能な荷役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、複数の車輪を有する車体と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプと閉回路状に接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する走行用油圧モータと、前記車体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた荷役作業機と、前記エンジンにより駆動されて前記荷役作業機に作動油を供給する荷役用油圧ポンプと、前記荷役用油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、前記エンジンの動作状態を検出する動作状態センサと、車速を検出する車速センサと、を備えた荷役作業車両において、前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータはいずれも電子制御式であり、前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータを制御するためのコントローラと、前記コントローラから出力された制御信号に基づいて前記走行用油圧ポンプの押し退け容積を制御する制御圧力を生成する電磁比例弁と、を備え、前記コントローラは、前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧が、前記荷役用油圧ポンプの吐出圧にかかわらず所定の圧力値で一定となる特性を示す所定の特性テーブルを記憶しており、前記車速センサで検出された車速がけん引力を必要とする作業に対応させた車速である場合に、前記吐出圧センサで検出された吐出圧に基づいて、前記所定の特性テーブルに対応した前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧になるように、前記電磁比例弁に対して制御信号を出力することを特徴とする。
本発明によれば、油圧回路の構成が簡易でありながらも、けん引力の制御特性を容易に細かく設定、変更することができる。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外観を示す側面図である。 ホイールローダの駆動に係る油圧回路および電気回路を示す図である。 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。 第１特性テーブルおよび第６特性テーブルを示すグラフである。 第２特性テーブル、第３特性テーブル、および第４特性テーブルを示すグラフである。 第５特性テーブルを示すグラフである。 （ａ）および（ｂ）は、第７特性テーブルを示すグラフである。 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荷役作業車両の一態様として、例えば露天掘り鉱山等において土砂や鉱物等を掘削してダンプトラック等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の外観を示す側面図である。
ホイールローダ１は、前フレーム１Ａと後フレーム１Ｂとで構成される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、前フレーム１Ａと後フレーム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。
前フレーム１Ａには、左右一対の前輪１１Ａと、荷役作業を行うための荷役作業機２と、が設けられている。後フレーム１Ｂには、左右一対の後輪１１Ｂと、オペレータが搭乗する運転室１２と、エンジンやコントローラ、油圧ポンプ等の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荷役作業機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。
荷役作業機２は、前フレーム１Ａに取り付けられたリフトアーム２１と、伸縮することによりリフトアーム２１を前フレーム１Ａに対して上下方向に回動させる一対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バケット２３と、伸縮することによりバケット２３をリフトアーム２１に対して上下方向に回動させ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、一対のリフトアームシリンダ２２やバケットシリンダ２４へ圧油を導く複数の配管（不図示）と、を有している。なお、図１では、一対のリフトアームシリンダ２２のうち、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。
リフトアーム２１は、一対のリフトアームシリンダ２２それぞれのロッド２２０が伸びることにより上方向に回動し、それぞれのロッド２２０が縮むことにより下方向に回動する。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。
このホイールローダ１では、バケット２３をブレード等の各種アタッチメントに交換可能であり、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等の各種作業を行うことができる。ここで、掘削作業、押土作業、および除雪作業は、例えばバケット２３に荷を積んだ状態で路面を走行する運搬作業等に比べて大きなけん引力（走行駆動力）を必要とする作業である。しかしながら、けん引力が大き過ぎると、車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップしたり、荷役作業機２が上方向に上がらなかったりといった問題が生じて作業効率が低下する可能性があり、けん引力と荷役作業機２の駆動力（掘り起こし力）とのバランスを調整する必要がある。
（ホイールローダ１の駆動システムについて）
次に、ホイールローダ１の駆動システムについて、図２を参照して説明する。
図２は、ホイールローダ１の駆動に係る油圧回路および電気回路を示す図である。
ホイールローダ１は、車体を走行駆動させるための油圧回路である走行用油圧回路ＨＣ１と、荷役作業機２を駆動させるための油圧回路である荷役用油圧回路ＨＣ２と、を備え、走行用油圧ポンプとしてのＨＳＴポンプ３１と、ＨＳＴポンプ３１を制御するための作動油を補給するＨＳＴチャージポンプ３１Ａと、荷役作業機２に作動油を供給する荷役用油圧ポンプ３２と、が共通のエンジン４により駆動されている。
荷役用油圧ポンプ３２の吐出側には荷役側吐出管路３００が接続されており、荷役側吐出管路３００上には荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧を検出する吐出圧センサ４１が設けられている。この吐出圧センサ４１で検出された吐出圧は、コントローラ５に入力され、荷役作業機２の動作状態の判定に用いられる。
ホイールローダ１では、ＨＳＴ式走行駆動システムが採用されており、走行用油圧回路ＨＣ１には、ＨＳＴポンプ３１と、ＨＳＴチャージポンプ３１Ａと、走行用油圧モータとしてのＨＳＴモータ３３と、が設けられている。
ＨＳＴポンプ３１とＨＳＴモータ３３とは、いずれもコントローラ５によって制御される電子制御式の油圧ポンプであり、一対の接続管路３０１Ａ，３０１Ｂを介して閉回路状に接続されている。一方の接続管路３０１Ａと他方の接続管路３０１Ｂとを接続する管路上にはリリーフ弁ユニット３０が設けられており、一対の接続管路３０１Ａ，３０１Ｂの最高圧力が制限されている。
ＨＳＴポンプ３１は、傾転量（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。傾転量は、左右の油室３４Ｌ，３４Ｒを有する傾転シリンダ３４により調整される。傾転シリンダ３４は、ＨＳＴチャージポンプ３１Ａから吐出された作動油が左右の油室３４Ｌ，３４Ｒのそれぞれにパイロット圧として作用することで駆動される。
ＨＳＴチャージポンプ３１Ａの吐出側には走行側吐出管路３０３が接続されており、走行側吐出管路３０３は、第１主管路３０３Ａ、第２主管路３０３Ｂ、および第３主管路３０３Ｃの３つの主管路に分岐している。ＨＳＴチャージポンプ３１Ａから吐出した作動油の一部は、第１主管路３０３Ａを通った後、チェック弁３０Ａ，３０Ｂを介して一対の接続管路３０１Ａ，３０１Ｂのそれぞれにも導かれている。
ＨＳＴチャージポンプ３１Ａと傾転シリンダ３４との間には、車体の前後進を切り換える前後進切換弁３５と、ＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積を制御する制御圧力を生成する電磁比例弁としての電磁比例減圧弁３６と、が設けられている。
前後進切換弁３５は、一対のパイロット管路３０２Ａ，３０２Ｂにより傾転シリンダ３４の左右の油室３４Ｌ，３４Ｒと接続されており、車体を前進させる位置である前進位置３５Ａと、車体を後進させる位置である後進位置３５Ｂと、車体を停止させる位置である中立位置３５Ｎと、を有する。この前後進切換弁３５は電磁切換弁であり、運転室１２内に設けられた電気式の前後進切換レバー１２１からの操作信号がコントローラ５を介して前後進切換弁３５に出力されて、前進位置３５Ａ、後進位置３５Ｂ、中立位置３５Ｎがそれぞれ切り換わる。
電磁比例減圧弁３６は、前後進切換弁３５の上流側に配置され、第２主管路３０３Ｂを介して走行側吐出管路３０３に接続されている。作動油タンク３７に接続された第３主管路３０３Ｃにはチャージリリーフ弁３８が設けられており、電磁比例減圧弁３６の一次圧は、ＨＳＴチャージリリーフ圧となっている。そして、電磁比例減圧弁３６は、コントローラ５から出力された制御信号に基づいて一次圧を減圧して、ＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積を制御する制御圧力としての二次圧を生成する。
電磁比例減圧弁３６で生成された二次圧は、管路３０４を通って前後進切換弁３５に導かれた後、傾転シリンダ３４の左右の油室３４Ｌ，３４Ｒのいずれかに傾転コントロール圧として作用し、これによりＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積が制御される。なお、前後進切換弁３５および電磁比例減圧弁３６はいずれも、排出管路３０５Ａ，３０５Ｂにより作動油タンク３７に接続されている。
ＨＳＴモータ３３は、傾転量（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モータである。傾転量は、コントローラ５から出力された指令信号に基づいてレギュレータ３３０が制御されることにより調整される。
ＨＳＴモータ３３の出力軸３０２上には、ＨＳＴモータ３３の回転速度を検出する回転速度センサ４２が設けられており、本実施形態では、この回転速度センサ４２を用いて車速Ｖを検出する。したがって、回転速度センサ４２は、車速Ｖを検出する車速センサの一態様である。なお、車速Ｖは、必ずしもＨＳＴモータ３３の回転速度を用いる必要はなく、例えばＨＳＴモータ３３の傾転角の指示値を用いて車速Ｖを検出してもよい。
図２に示すように、前後進切換弁３５が中立位置３５Ｎである場合には、一対のパイロット管路３０２Ａ，３０２Ｂが互いに接続されると共に、傾転シリンダ３４の左右の油室３４Ｌ，３４Ｒが排出管路３０５Ａを介して作動油タンク３７に通じるため、傾転シリンダ３４の左右の油室３４Ｌ，３４Ｒに作用する圧力は同圧となる。
したがって、傾転シリンダ３４のピストンは中立位置であり、ＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積はゼロになるため、吐出流量はゼロとなり、ホイールローダ１は停止状態となる。
一方、オペレータが前後進切換レバー１２１を前進方向に操作して、前後進切換弁３５が前進位置３５Ａに切り換わると、電磁比例減圧弁３６の二次圧が一方のパイロット管路３０２Ａに導かれて傾転シリンダ３４の左側の油室３４Ｌに作用する。このとき、傾転シリンダ３４の右側の油室３４Ｒは、他方のパイロット管路３０２Ｂおよび排出管路３０５Ａを介して作動油タンク３７に通じるため、圧力は作用しない。
したがって、傾転シリンダ３４のピストンは、電磁比例減圧弁３６で生成された二次圧の分だけ図２における右方向に変位する。これにより、ＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積が設定され、ＨＳＴポンプ３１は、設定された押しのけ容積に応じた流量の作動油を一方の接続管路３０１Ａ側に吐出するため、ＨＳＴモータ３３が正転してホイールローダ１が前進する。
一方の接続管路３０１Ａには、前進側におけるＨＳＴポンプ３１の吐出圧を検出する前進側圧力センサ４３Ａが設けられており、前進側圧力センサ４３Ａで検出された圧力値はコントローラ５に入力される。
また、オペレータが前後進切換レバー１２１を後進方向に操作して、前後進切換弁３５が後進位置３５Ｂに切り換わると、電磁比例減圧弁３６の二次圧が他方のパイロット管路３０２Ｂに導かれて傾転シリンダ３４の右側の油室３４Ｒに作用する。このとき、傾転シリンダ３４の左側の油室３４Ｌは、一方のパイロット管路３０２Ａおよび排出管路３０５を介して作動油タンク３７に通じるため、圧力は作用しない。
したがって、傾転シリンダ３４のピストンは、電磁比例減圧弁３６で生成された二次圧の分だけ図２における左方向に変位する。これにより、ＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積が設定され、ＨＳＴポンプ３１は、設定された押しのけ容積に応じた作動油を他方の接続管路３０１Ｂ側に吐出するため、ＨＳＴモータ３３が反転してホイールローダ１が後進する。
他方の接続管路３０１Ｂには、後進側におけるＨＳＴポンプ３１の吐出圧を検出する後進側圧力センサ４３Ｂが設けられており、後進側圧力センサ４３Ｂで検出された圧力値はコントローラ５に入力される。
このように、ＨＳＴポンプ３１から導かれた作動油でＨＳＴモータ３３が回転することにより、ＨＳＴモータ３３からの出力トルクがアクスル１５を介して前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂに伝達され、ホイールローダ１が走行する。したがって、ＨＳＴモータ３３の出力トルクは、ホイールローダ１の走行駆動力、すなわち車体のけん引力となる。
ＨＳＴモータ３３の出力トルクは、ＨＳＴモータ３３の押しのけ容積と走行負荷圧力との積で表され、本実施形態では、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧（カットオフ圧）、すなわち走行負荷圧力側をコントローラ５により制御することによって車体のけん引力を制御している。なお、「走行負荷圧力」とは、車体が前進している場合は前進側圧力センサ４３Ａで検出されたＨＳＴポンプ３１の吐出圧に相当し、車体が後進している場合は後進側圧力センサ４３Ｂで検出されたＨＳＴポンプ３１の吐出圧に相当する。
車体のけん引力と荷役作業機２の駆動力とのバランスの重要性に鑑みると、特に、掘削作業等のけん引力を必要とする作業時に車体のけん引力の制御が必要となる。この場合、ホイールローダ１の車速は、例えば、バケット２３に荷を積んだ状態で路面を走行する運搬作業時の車速よりも遅い低速（０～３ｋｍ／ｈ程度）であることから、ＨＳＴポンプ３１の傾転量はゼロに近く極めて少量である。したがって、車体のけん引力を制御する際において、ＨＳＴポンプ３１の傾転量を制御する場合の変化量は、ＨＳＴモータ３３の傾転量を制御する場合の変化量よりも極めて少量でよい。よって、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧を制御した方が、ＨＳＴモータ３３の傾転量を制御するよりも車体のけん引力の変化応答が速い。
なお、エンジン４の回転数Ｎは、運転室１２内に設けられたアクセルペダル１２２の踏込量ＳＴにより調整され、エンジン４に接続されたＨＳＴチャージポンプ３１Ａの吐出流量は、エンジン４の回転数Ｎに比例する。エンジン４の回転数Ｎはエンジン４に取り付けられた回転数センサ４４で、アクセルペダル１２２の踏込量ＳＴは、アクセルペダル１２２に取り付けられた踏込量センサ４５で、それぞれ検出されてコントローラ５に入力される。回転数センサ４４および踏込量センサ４５はそれぞれ、エンジン４の動作状態（エンジン動作状態）を検出する動作状態センサの一態様である。
本実施形態では、ホイールローダ１は、車体のけん引力を制御する７つの制御モード第１～第７制御モードＭ１～Ｍ７を切り替えるためのモード切替装置１２３を運転室１２内に備えており、モード切替装置１２３からの切替信号がコントローラ５に入力される。
第１制御モードＭ１は、複数の車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップを起こさないようにすることを優先して作業を行いたい場合に選択する制御モードである。
第２制御モードＭ２、第３制御モードＭ３、および第４制御モードＭ４はいずれも、登坂作業時や掘削作業時、押土作業時や除雪作業時等けん引力を必要とする作業時において、けん引力が大きくなり過ぎないようにけん引力を制限して荷役作業機２の駆動力を確保したい場合に選択する制御モードであり、作業の種類や作業現場の環境等に応じて第２制御モードＭ２、第３制御モードＭ３、および第４制御モードＭ４を使い分けることが可能となっている。
第５制御モードＭ５は、例えば滑りやすい路面での掘削作業において、を複数の車輪１１Ａ，１１Ｂをスリップさせることなく、掘削対象物にバケット２３を突入させる作業や、荷役作業機２を操作して掘削対象物から土砂や鉱物等の荷を掬い上げる作業を効率よく行いたい場合に選択する制御モードである。
第６制御モードＭ６は、最大限のけん引力を使って作業を行いたい場合に選択する制御モードである。
第７制御モードＭ７は、複数の車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップした場合に、オペレータが踏み込んでいたアクセルペダル１２２を戻してエンジン４の回転数を下げることから、エンジン４の動作状態に基づいてけん引力の制御を行いたい場合に選択する制御モードである。
（コントローラ５の機能構成）
次に、コントローラ５の機能構成について、図３～７を参照して説明する。
図３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。図４は、第１特性テーブルＴ１および第６特性テーブルＴ６を示すグラフである。図５は、第２特性テーブルＴ２、第３特性テーブルＴ３、および第４特性テーブルＴ４を示すグラフである。図６は、第５特性テーブルＴ５を示すグラフである。図７（ａ）および図７（ｂ）は、第７特性テーブルＴ７を示すグラフである。
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、モード切替装置１２３等の各種の操作装置、ならびに吐出圧センサ４１、回転速度センサ４２、回転数センサ４４、および踏込量センサ４５等の各種のセンサが入力Ｉ／Ｆに接続され、電磁比例減圧弁３６等が出力Ｉ／Ｆに接続されている。
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演算プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された演算プログラムを実行することにより、演算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の構成をソフトウェアとハードウェアとの組み合わせにより説明しているが、これに限らず、ホイールローダ１の側で実行される演算プログラムの機能を実現する集積回路を用いて構成してもよい。
図３に示すように、コントローラ５は、データ取得部５１と、車速判定部５２と、特性テーブル選択部５３と、記憶部５４と、ＨＳＴポンプ最高吐出圧算出部５５と、制御信号出力部５６と、を含む。
データ取得部５１は、モード切替装置１２３から出力された切替信号、回転速度センサ４２で検出された車速Ｖ、吐出圧センサ４１で検出された荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆ、踏込量センサ４５で検出されたアクセルペダル１２２の踏込量ＳＴ、および回転数センサ４４で検出されたエンジン４の回転数Ｎに関するデータをそれぞれ取得する。
車速判定部５２は、データ取得部５１で取得された車速Ｖに基づいて、けん引力を必要とする作業時の車速である低速であるか否かを判定する。すなわち、けん引力を必要としない作業、例えば、バケット２３に荷を積んで定速走行する作業等と区別すべく、けん引力を必要とする作業に対応させて予め設定した車速Ｖ１以下であるか否かを判定する。なお、「けん引力を必要とする作業」とは、前述した掘削作業や押土作業、除雪作業等に相当する。
特性テーブル選択部５３は、車速判定部５２にて低速であると判定された場合に、データ取得部５１で取得された切替信号に基づいて、モード切替装置１２３で切り替えられた制御モードに対応する特性テーブルを記憶部５４から読み出して選択する。
記憶部５４は、けん引力を必要とする作業に対応させた車速Ｖ１を記憶すると共に、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆまたはエンジン４の動作状態（アクセルペダル１２２の踏込量ＳＴまたはエンジン４の回転数Ｎ）とＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍとの相関関係を示す第１～第７特性テーブルＴ１～Ｔ７を記憶している。本実施形態では、第１～第６特性テーブルＴ１～Ｔ６が、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧ＰｆとＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍとの相関関係を規定しており、モード切替装置１２３の第１～第６制御モードＭ１～Ｍ６に対応する。そして、第７特性テーブルＴ７が、エンジン４の動作状態とＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍとの相関関係を規定しており、モード切替装置１２３の第７制御モードＭ７に対応する。
具体的には、第１制御モードＭ１に対応する第１特性テーブルＴ１は、図４に示すように、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆにかかわらず上限圧力値Ｐｍｒよりも小さい第１制限圧力値Ｐｍ１（＜Ｐｍｒ）で一定となる特性である。なお、「上限圧力値Ｐｍｒ」は、ＨＳＴポンプ３１における最高吐出圧Ｐｍの定格値（１００％）であり、「第１制限圧力値Ｐｍ１」は、例えば上限圧力値Ｐｍｒの５０％に相当する第１圧力値である。
第２制御モードＭ２に対応する第２特性テーブルＴ２は、図５に示すように、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆが荷役作業機２（リフトアーム２１）の上げ動作の開始に対応する圧力値Ｐｆ２（以下、単に「荷役動作圧力値Ｐｆ２」とする）になった場合に、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、上限圧力値Ｐｍｒから第１制限圧力値Ｐｍ１に制限される特性である。
第３制御モードＭ３に対応する第３特性テーブルＴ３は、図５に示すように、荷役動作圧力値Ｐｆ２になった場合に、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、上限圧力値Ｐｍｒから第２制限圧力値Ｐｍ２に制限される特性である。この「第２制限圧力値Ｐｍ２」は、例えば上限圧力値Ｐｍｒの６０％に相当する第２圧力値である。
第４制御モードＭ４に対応する第４特性テーブルＴ４は、図５に示すように、荷役動作圧力値Ｐｆ２になった場合に、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、上限圧力値Ｐｍｒから第３制限圧力値Ｐｍ３に制限される特性である。この「第３制限圧力値Ｐｍ３」は、例えば上限圧力値Ｐｍｒの７５％に相当する圧力値である。
すなわち、第２特性テーブルＴ２、第３特性テーブルＴ３、および第４特性テーブルＴ４はいずれも、荷役動作圧力値Ｐｆ２になった場合に、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、上限圧力値Ｐｍｒから上限圧力値Ｐｍｒよりも小さい制限圧力値Ｐｍ１，Ｐｍ２,Ｐｍ３に制限される特性である（Ｐｍ１＜Ｐｍｒ、Ｐｍ２＜Ｐｍｒ、Ｐｍ３＜Ｐｍｒ）。
なお、本実施形態では、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが上限圧力値Ｐｍｒから制限圧力値Ｐｍ１，Ｐｍ２,Ｐｍ３のそれぞれに制限される際には、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆが大きくなるにつれてＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが小さくなるように比例的に制限される。また、第１～第３制限圧力値Ｐｍ１，Ｐｍ２，Ｐｍ３は、第１制限圧力値Ｐｍ１、第２制限圧力値Ｐｍ２、第３制限圧力値Ｐｍ３の順で大きくなっており（Ｐｍ１＜Ｐｍ２＜Ｐｍ３）、作業対象の種類や作業現場の地面の状況等に応じて第２～第４特性テーブルＴ２～Ｔ４を使い分けることが可能となっている。
第５制御モードＭ５に対応する第５特性テーブルＴ５は、図６に示すように、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆが荷役作業機２の上げ動作が行われていない状態に対応する圧力値Ｐｆ１である場合に、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが第１制限圧力値Ｐｍ１に制限され、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆが荷役動作圧力値Ｐｆ２になった場合に、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが第１制限圧力値Ｐｍ１から上昇して第２制限圧力値Ｐｍ２で一定となる特性である。
この第５特性テーブルＴ５は、特に滑りやすい路面での作業に適した特性であり、滑りやすい路面では、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆがリリーフ圧Ｐｆｒとなった場合であってもＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍを定格値である上限圧力値Ｐｍｒとすると車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップしてしまうことから、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆがリリーフ圧Ｐｆｒになった場合においても、第１制限圧力値Ｐｍ１よりも大きく、かつ上限圧力値Ｐｍｒよりも小さい第２制限圧力値Ｐｍ２（Ｐｍ１＜Ｐｍ２＜Ｐｍｒ）で一定とすることが望ましい。
第６制御モードＭ６に対応する第６特性テーブルＴ６は、図４に示すように、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆにかかわらず上限圧力値Ｐｍｒで一定となる特性である。
第７制御モードＭ７に対応する第７特性テーブルＴ７は、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが、エンジン４の回転数Ｎまたはアクセルペダル１２２の踏込量ＳＴの増加につれて上限圧力値Ｐｍｒまで上昇する特性である。このとき、ＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍが上昇し始める時の「回転数Ｎｓ」および「踏込量ＳＴｓ」はそれぞれ、ホイールローダ１が走行を開始する時に対応する値である。
前述したように、例えば、掘削作業時において車輪１１Ａ，１１Ｂがスリップした場合、オペレータは踏み込んでいたアクセルペダル１２２を戻す、すなわちエンジン４の回転数を下げることによりけん引力を小さくして車輪１１Ａ，１１Ｂのスリップを抑制しようとする。そこで、第７特性テーブルＴ７では、エンジン４の動作状態とＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍとの相関関係を規定することで、荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆを用いずともＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍの制御を可能としている。
ＨＳＴポンプ最高吐出圧算出部５５は、データ取得部５１で取得された荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆ、アクセルペダル１２２の踏込量、またはエンジン４の回転数Ｎに基づいて、特性テーブル選択部５３で選択された特性テーブルに対応したＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍを算出する。
制御信号出力部５６は、ＨＳＴポンプ最高吐出圧算出部５５で算出されたＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍに基づく制御信号を電磁比例減圧弁３６に出力する。
（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８を参照して説明する。
図８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、データ取得部５１は、回転速度センサ４２で検出された車速Ｖを取得する（ステップＳ５０１）。次に、車速判定部５２は、ステップＳ５０１で取得された車速Ｖがけん引力を必要とする作業に対応させた車速Ｖ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０２）。
ステップＳ５０２において車速ＶがＶ１以下である（Ｖ≦Ｖ１）と判定された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、データ取得部５１は、モード切替装置１２３から出力された切替信号に基づいて、モード切替装置１２３で切り替えられた制御モードを取得する（ステップＳ５０３）。なお、ステップＳ５０２において車速ＶがＶ１以下であると判定されなかった場合、すなわち車速ＶがＶ１より大きい（Ｖ＞Ｖ１）場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、コントローラ５における処理が終了する。
次に、特性テーブル選択部５３は、ステップＳ５０３で取得された制御モードに基づいて、当該制御モードに対応する特性テーブルを記憶部５４から読み出して選択する（ステップＳ５０４）。
続いて、データ取得部５１は、ステップＳ５０４で選択された特性テーブルに必要なデータ（荷役用油圧ポンプ３２の吐出圧Ｐｆ、アクセルペダル１２２の踏込量ＳＴ、またはエンジン４の回転数Ｎ）を取得する（ステップＳ５０５）。
次に、ＨＳＴポンプ最高吐出圧算出部５５は、ステップＳ５０５で取得されたデータに基づいて、ステップＳ５０４で選択された特性テーブルに対応したＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍを算出する（ステップＳ５０６）。そして、制御信号出力部５６は、ステップＳ５０６で算出されたＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍに基づく制御信号を電磁比例減圧弁３６に出力し（ステップＳ５０７）、コントローラ５における処理が終了する。
このように、電子制御式のＨＳＴポンプ３１は、コントローラ５から出力された制御信号により電磁比例減圧弁３６を介して最高吐出圧Ｐｍが制御されるため、油圧パイロット式のカットオフ弁を用いて最高吐出圧Ｐｍが制御される場合と比べて走行用油圧回路ＨＣ１の構成を簡易にすることができる。
また、コントローラ５は、第１～第７特性テーブルＴ１～Ｔ７を記憶しており、オペレータによりモード切替装置１２３で切り替えられた制御モードに対応した特性テーブルを選択し、選択された特性テーブルに対応したＨＳＴポンプ３１の最高吐出圧Ｐｍに制御できるため、作業内容や作業現場の環境、オペレータの好み等に応じてけん引力の制御特性を容易に細かく設定、変更することができる。
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や変形例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、上記した実施形態および変形例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、ＨＳＴポンプ３１の押しのけ容積を制御する制御圧力を生成する電磁比例弁として電磁比例減圧弁３６を用いていたが、必ずしも減圧弁である必要はない。
例えば、上記実施形態では、ホイールローダ１は、車体のけん引力を制御する７つの制御モード第１～第７制御モードＭ１～Ｍ７が搭載されていたが、制御モードの数については特に制限はなく、例えば、所定の特性テーブルに対応する制御モードが１つだけ搭載されていてもよく、その場合はモード切替装置１２３を備えている必要はなく、車速ＶがＶ１以下である（Ｖ≦Ｖ１）ことが判定された場合に当該制御モードにしたがった制御処理を実行すればよい。
１：ホイールローダ（荷役作業車両）
２：荷役作業機
４：エンジン
５：コントローラ
１１Ａ：前輪（車輪）
１１Ｂ：後輪（車輪）
３１：ＨＳＴポンプ（走行用油圧ポンプ）
３２：荷役用油圧ポンプ
３３：ＨＳＴモータ（走行用油圧モータ）
３６：電磁比例減圧弁（電磁比例弁）
４１：吐出圧センサ
４２：回転速度センサ（車速センサ）
４４：回転数センサ（動作状態センサ）
４５：踏込量センサ（動作状態センサ）
１２３：モード切替装置
Ｔ１～Ｔ７：第１～第７特性テーブル

Claims (4)

  1. 複数の車輪を有する車体と、
    前記車体に搭載されたエンジンと、
    前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
    前記走行用油圧ポンプと閉回路状に接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する走行用油圧モータと、
    前記車体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた荷役作業機と、
    前記エンジンにより駆動されて前記荷役作業機に作動油を供給する荷役用油圧ポンプと、
    前記荷役用油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
    前記エンジンの動作状態を検出する動作状態センサと、
    車速を検出する車速センサと、
    を備えた荷役作業車両において、
    前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータはいずれも電子制御式であり、
    前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータを制御するためのコントローラと、
    前記コントローラから出力された制御信号に基づいて前記走行用油圧ポンプの押し退け容積を制御する制御圧力を生成する電磁比例弁と、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧が、前記荷役用油圧ポンプの吐出圧にかかわらず所定の圧力値で一定となる特性を示す所定の特性テーブルを記憶しており、
    前記車速センサで検出された車速がけん引力を必要とする作業に対応させた車速である場合に、前記吐出圧センサで検出された吐出圧に基づいて、前記所定の特性テーブルに対応した前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧になるように、前記電磁比例弁に対して制御信号を出力する
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  2. 複数の車輪を有する車体と、
    前記車体に搭載されたエンジンと、
    前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
    前記走行用油圧ポンプと閉回路状に接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する走行用油圧モータと、
    前記車体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた荷役作業機と、
    前記エンジンにより駆動されて前記荷役作業機に作動油を供給する荷役用油圧ポンプと、
    前記荷役用油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
    前記エンジンの動作状態を検出する動作状態センサと、
    車速を検出する車速センサと、
    を備えた荷役作業車両において、
    前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータはいずれも電子制御式であり、
    前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータを制御するためのコントローラと、
    前記コントローラから出力された制御信号に基づいて前記走行用油圧ポンプの押し退け容積を制御する制御圧力を生成する電磁比例弁と、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記荷役用油圧ポンプの吐出圧が前記荷役作業機の上げ動作が行われていない状態に対応する圧力値である場合に、前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧が上限圧力値よりも小さい所定の第１圧力値に制限され、前記荷役用油圧ポンプの吐出圧が前記荷役作業機の上げ動作の開始に対応する圧力値になった場合に、前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧が前記所定の第１圧力値から上昇して前記所定の第１圧力値よりも大きく、かつ前記上限圧力値よりも小さい所定の第２圧力値で一定となる特性を示す所定の特性テーブルを記憶しており、
    前記車速センサで検出された車速がけん引力を必要とする作業に対応させた車速である場合に、前記吐出圧センサで検出された吐出圧に基づいて、前記所定の特性テーブルに対応した前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧になるように、前記電磁比例弁に対して制御信号を出力する
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  3. 複数の車輪を有する車体と、
    前記車体に搭載されたエンジンと、
    前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
    前記走行用油圧ポンプと閉回路状に接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する走行用油圧モータと、
    前記車体に対して上下方向に回動可能に取り付けられた荷役作業機と、
    前記エンジンにより駆動されて前記荷役作業機に作動油を供給する荷役用油圧ポンプと、
    前記荷役用油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧センサと、
    前記エンジンの動作状態を検出する動作状態センサと、
    車速を検出する車速センサと、
    を備えた荷役作業車両において、
    前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータはいずれも電子制御式であり、
    前記走行用油圧ポンプおよび前記走行用油圧モータを制御するためのコントローラと、
    前記コントローラから出力された制御信号に基づいて前記走行用油圧ポンプの押し退け容積を制御する制御圧力を生成する電磁比例弁と、
    を備え、
    前記コントローラは、
    前記荷役用油圧ポンプの吐出圧が前記荷役作業機の上げ動作の開始に対応する圧力値になった場合に、前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧が上限圧力値から前記上限圧力値よりも小さい圧力値に制限される特性を示す所定の特性テーブルを記憶しており、
    前記車速センサで検出された車速がけん引力を必要とする作業に対応させた車速である場合に、前記吐出圧センサで検出された吐出圧に基づいて、前記所定の特性テーブルに対応した前記走行用油圧ポンプの最高吐出圧になるように、前記電磁比例弁に対して制御信号を出力する
    ことを特徴とする荷役作業車両。
  4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の荷役作業車両において、
    複数のけん引力の制御モードを切り替えるためのモード切替装置を備え、
    前記コントローラは、
    前記所定の特性テーブルを複数記憶しており、前記モード切替装置から出力された切替信号に基づいて、前記モード切替装置で切り替えられた制御モードに対応する前記所定の特性テーブルを読み出す
    ことを特徴とする荷役作業車両。
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