JPH0648226A - 作業車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】積込作業を行う作業車両を安定して走行制御す
る。 【構成】目標車速と現在の車速との偏差に応じた加速度
が得られるように速度の制御がなされる車両４０におい
て、車両４０搭載の各センサ１９、２０、３２の出力に
基づきＣＰＵ１５にて作業機に関する回転モーメントが
演算され、車両４０が前進走行時に減速する場合に演算
された回転モーメントの大きさに応じて上記偏差に応じ
た加速度の絶対値が小さくなるように制御することで、
積荷のこぼれ等なく安定して減速する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、荷の積込作業を行う作
業機を車体前部に具えた作業車両の制御装置に関し、特
に作業機に積荷を搭載しての走行および操舵制御を行う
場合に車体の揺動、ショックが生じない安定した走行、
操舵を実現することができる制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】土砂の堀削、積込作業を行うホイールロ
ーダ等の作業車両では、積荷の土砂をバケット内に積み
込み、積荷がバケットからこぼれ落ちないような作業機
姿勢にして走行する場合がある。この場合、積荷の重
量、作業機の姿勢の変化によって作業機の重心が移動す
ることになり、これに応じて車輪の接地点を回転中心と
して他方の車輪を路面から離間させる方向に作用する作
業機の回転モーメントが変化する。この回転モーメント
が大きくなるほど、車両の安定が損なわれることを意味
する。一方、車体に関する回転モーメントは、上記接地
点を回転中心として他方の車輪を路面に接地させる方向
に作用するものであり、安定方向のモーメントである。
通常、静的状態では、車体に関する回転モーメントの方
が作業機に関する回転モーメントの方が十分に大きく、
つまり両者の偏差は十分に大きく車両は安定している。
しかし、上記車体に関する回転モーメントは、車両の走
行状態および旋回状態の影響を受ける。すなわち、車両
の走行状態および旋回状態に応じて上記車体に関する回
転モーメントに前後進方向の加速度変化分が加味された
り、作業機に関する回転モーメントに旋回半径方向の加
速度変化分が加味されて、車体に関する回転モーメント
と作業機に関する回転モーメントとの偏差が減少するこ
ととなり、車両の安定が著しく損なわれることとなる。
そして、この偏差の減少の度合いは上記加速度の絶対値
の大きさに応じたものとなる。

【０００３】したがって、かかる場合には、車体の揺
動、ショックを招き、積荷がこぼれたりする等の不都合
が招来する。従来、このような事態が招来するにもかか
わらず、車両の安定性を向上させ、安全を確保する技術
は特になく、専らオペレータの勘などによる対応に頼ら
ざるを得ないことになっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ホイールローダがオペ
レータの操縦によって走行されている場合には、確実と
はいわないまでも、積荷の重量、作業機の姿勢、加速状
態等の状況の変化に応じて上記安定性が損なわれる事態
を事前に察知して、積荷のこぼれ等を未然に防止する措
置を幾分でも採ることが可能である。

【０００５】しかし、近年、ホイールローダを無人にし
て走行、操舵を自動化する試みが本発明者等によりなさ
れている。この場合には、オペレータ不在のため状況の
変化を事前に察知することができない。

【０００６】そこで、自動的に状況の変化を察知して積
荷のこぼれ等を未然に防止することができる装置の開発
が望まれている。

【０００７】本発明は、こうした実状に鑑みてなされた
ものであり、積荷作業を行う作業車両が走行する場合
に、上記作業機の回転モーメントを求め、この回転モー
メントの大きさに応じて車両が安定して走行できるよう
に車両の速度、ブレーキ力、操舵角を制御することによ
り、積荷がこぼれる等の事態を未然に防止して、もって
作業車両の安定性を向上させ、安全を確保することをそ
の目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の第１発
明では、荷の積込作業を行う作業機を車体前部に具えた
作業車両が車体前後に設けられた前後車輪で路面に接地
しながら前後進する場合に、前記作業車両の目標車速と
現在の車速との偏差に応じた加速度が得られるように前
記作業車両の速度を制御する作業車両の制御装置におい
て、前記作業機の前記車体に対する姿勢角度を検出する
作業機姿勢角検出手段と、前記作業機の積荷の重量を検
出する荷重量検出手段と、前記作業機姿勢角検出手段の
検出値と前記荷重量検出手段の検出値と空荷の場合の前
記作業機の重心位置と前記荷の重心位置と空荷の場合の
前記作業機の重量とに基づいて前輪の接地点を回転中心
にして後輪を前記路面から離間させる方向へ前記作業機
を回転させる回転モーメントを演算する回転モーメント
演算手段と、前記作業車両が前進走行しており、かつ前
記加速度が負となっている場合、または前記作業車両が
後進走行しており、かつ前記加速度が正となっている場
合に、前記回転モーメントが大きくなるにつれて、前記
加速度の絶対値が小さくなるように前記加速度を可変す
る制御手段とを具えている。

【０００９】また、本発明の第２発明では、荷の積込作
業を行う作業機を車体前部に具えた作業車両が車体前後
に設けられた前後車輪で路面に接地しながら前進する場
合に、前記作業車両の現在の車速に応じたブレーキ力が
得られるように前記作業車両のブレーキ力を制御して前
記作業車両を停止させる作業車両の制御装置において、
前記作業機の前記車体に対する姿勢角度を検出する作業
機姿勢角検出手段と、前記作業機の積荷の重量を検出す
る荷重量検出手段と、前記作業機姿勢角検出手段の検出
値と前記荷重量検出手段の検出値と前記荷の重心位置と
空荷の場合の前記作業機の重心位置と空荷の場合の前記
作業機の重量とに基づいて前輪の接地点を回転中心にし
て後輪を前記路面から離間させる方向へ前記作業機を回
転させる回転モーメントを演算する回転モーメント演算
手段と、前記演算された回転モーメントが大きくなるに
つれて前記ブレーキ力が小さくなるように前記ブレーキ
力を可変する制御手段とを具えている。

【００１０】また、本発明の第３発明では、荷の積込作
業を行う作業機を車体前部に具えた作業車両が車体左右
に設けられた左右車輪で路面に接地しながら旋回走行す
る場合に、前記作業車両の目標操舵角と現在の操舵角と
の偏差に応じた操舵角速度が得られるように前記作業車
両の操舵角を制御する作業車両の制御装置において、前
記作業機の前記車体に対する姿勢角度を検出する作業機
姿勢角検出手段と、前記作業機の積荷の重量を検出する
荷重量検出手段と、前記作業機姿勢角検出手段の検出値
と前記荷重量検出手段の検出値と空荷の場合の前記作業
機の重心位置と前記荷の重心位置と空荷の場合の前記作
業機の重量とに基づいて前記左右車輪のうち前記作業車
両の旋回半径方向外側の車輪の接地点を回転中心にして
旋回半径方向内側の車輪を前記路面から離間させる方向
へ前記作業機を回転させる回転モーメントを演算する回
転モーメント演算手段と、前記演算された回転モーメン
トが小さくなるように前記操舵角速度加速度を前記回転
モーメントの大きさに応じて可変する制御手段とを具え
ている。

【００１１】

【作用】すなわち、上記第１発明の構成によれば、作業
機姿勢角度、積荷の重量が検出され、これら検出値と作
業機に関する既知のデータたる荷の重心位置、空荷の場
合の作業機の重心位置、重量とに基づいて前輪接地点を
回転中心に後輪を路面から離間させる方向に作業機を回
転させる回転モーメントが演算される。

【００１２】さて、前述するように、この作業機に関す
る回転モーメントが大きくなるほど、車両の安定が損な
われる。一方、車体に関する回転モーメントは前輪接地
点を回転中心として他方の車輪を路面に接地させる方向
に作用するものであり、安定方向のモーメントである。
通常、静的状態では、車体に関する回転モーメントの方
が作業機に関する回転モーメントよりも十分に大きく、
つまり両モーメントの偏差は十分に大きく車両は安定し
ている。

【００１３】しかし、上記車体に関する回転モーメント
は、車両の走行状態の影響を受ける。すなわち、車両の
走行状態によっては、たとえば前進走行減速時の場合に
は、上記車体に関する回転モーメントに前後進方向の加
速度分が加味されて、安定側の車体に関する回転モーメ
ントが減少することとなる。そして、この減少の度合い
は加速度の絶対値が大きくなるほど大きくなり、それに
応じて車両の安定が損なわれることとなる。このため、
非安定側の作業機に関する回転モーメントが大きくなる
ほど、逆に加速度の絶対値を減少させてやり、上記安定
側の車体に関する回転モーメントの減少を抑えること
で、結果として車体に関する回転モーメントと作業機に
関する回転モーメントとの偏差が十分に確保され、車両
を安定させることができる。すなわち、上記演算された
作業機に関する回転モーメントが大きくなるにつれて、
逆に加速度の絶対値が小さくなるよう加速度を可変制御
してやることで、非安定側の作業機に関する回転モーメ
ントが大きい場合には、加速度の変化に伴なう安定側の
車体に関する回転モーメントの減少の度合いを小さくす
ることができ、結果として上記偏差が十分な大きさに確
保され、車両を安定して走行させることができるように
なる。

【００１４】また、上記第２発明の構成によれば、同様
にして作業機の回転モーメントが演算される。そして、
車両が前進走行時に制動されている場合に、演算された
回転モーメントが大きくなるにつれて、ブレーキ力を低
減させるよう制動制御される。このため、ブレーキに伴
う車体に関する回転モーメントの減少が抑えられ、車体
に関する回転モーメントと作業機に関する回転モーメン
トとの偏差が十分な大きさに確保され、車両を安定して
制動させることができるようになる。

【００１５】また、上記第３発明の構成によれば、作業
機姿勢角度、積荷の重量が検出され、これら検出値と作
業機に関する既知のデータたる荷の重心位置、空荷の場
合の作業機の重心位置、重量とに基づいて左右車輪のう
ち旋回半径方向外側の車輪接地点を回転中心に他方の旋
回半径方向内側の車輪を路面から離間させる方向に作業
機を回転させる回転モーメントが演算される。

【００１６】この作業機に関する回転モーメントが大き
くなるほど、車両の安定が損なわれる。一方、車体に関
する回転モーメントは車輪接地点を回転中心として他方
の車輪を路面に接地させる方向に作用するものであり、
安定方向のモーメントである。通常、静的状態では、車
体に関する回転モーメントの方が作業機に関する回転モ
ーメントよりも十分に大きく、車両は安定している。し
かし、上記作業機に関する回転モーメントは、車両の旋
回状態の影響を受ける。すなわち、ステアリング操作に
よって作業機の旋回半径が変化する。そして、この旋回
半径の変化に応じて上記作業機に関する回転モーメント
に旋回方向の加速度分、つまり遠心力分が加味されて、
非安定側の作業機に関する回転モーメントが変化する。
すなわち、車両の旋回半径が小さくなるほど、作業機に
作用する遠心力が増大して回転モーメントが増大する。
ここで、舵角が大きくなるほど旋回半径は小さくなる。
このため、操舵角を変化させるための操舵角速度指令を
小さくすれば、旋回半径が小さくなることを抑えること
ができ、作業機に関する回転モーメントの増大が抑えら
れる。

【００１７】そこで、上記演算された作業機に関する回
転モーメントが大きくなるほど、逆に操舵角速度指令が
小さくなるよう操舵角を可変制御することで、非安定側
の作業機に関する回転モーメントの増大が抑えられ、車
体に関する回転モーメントと作業機に関する回転モーメ
ントの偏差が十分に確保され、車両を安定させることが
できるようになる。

【００１８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係る作業車両
の制御装置の実施例について説明する。

【００１９】図１は実施例の装置構成をブロック図にて
示したものであり、同図（ａ）は作業車両、たとえばホ
イールローダに搭載されるとする制御装置の構成を概念
的に示したものであり、同図（ｂ）はホイールローダの
パワートレインの構成を概念的に示したものである。図
２は実施例のホイールローダ４０（以下、単に車両４０
という）の左側面を示したものである。

【００２０】なお、車両４０は作業機として、ブーム
（リフトアーム）４２とバケット４３とを具えている。
図３は、かかる作業機の幾何学的関係を右側面で示した
ものである。

【００２１】図１に示すように実施例の車両４０は、エ
ンジン１を駆動源として、走行、操舵、作業機の駆動等
が行われるものであり、エンジン１にはこのエンジン１
の回転数をアクセルペダル３０で設定された回転数に調
整するガバナ２が付設されている。そしてガバナ２を介
して図示せぬ燃料噴射ポンプの燃料噴射量が調整され、
エンジン１の回転数が上記設定回転数にされる。アクセ
ルペダル３０は、オペレータの踏込操作によりエンジン
回転数を設定することができるが、この実施例では後述
するようにコントローラ１４からアクセルペダル３０に
対して回転数設定指令電圧Ｖａが加えられることにより
この指令電圧Ｖａの大きさに応じてアクセルペダル３０
の操作量が調整され、この調整された操作量に応じてガ
バナ２が駆動され、エンジン回転数が上記指令値Ｖａに
応じた回転数に自動設定されるようになっている。

【００２２】エンジン１の駆動力は、それぞれトルクコ
ンバータ３および油圧ポンプ４にそれぞれ伝達される。

【００２３】トルクコンバータ３には、エンジン１の出
力軸の回転力が入力され、この回転力を後段のトランス
ミッション５に伝達する。トランスミッション５は、そ
れぞれ異なる速度段を選択する変速クラッチ１ｓｔ、２
ｎｄ、３ｒｄと、前進走行または後進走行を選択する前
・後進クラッチＦ、Ｒとを中心に構成されており、トラ
ンスミッション５に対して後述するコントラーラ１４か
らクラッチ選択信号Ｃ1 、Ｃ2 が加えられることにより
対応するクラッチに圧油が供給されてクラッチが係合し
て、最適速度段が選択される。すなわち、上記前進クラ
ッチＦを係合する内容のクラッチ選択信号Ｃ1 が入力さ
れると、前進走行状態になるとともに、各変速クラッチ
１ｓｔ、２ｎｄ、３ｒｄのいずれかを係合させる内容の
クラッチ選択信号Ｃ2 が入力されると、選択されたクラ
ッチに対応する減速比でトランスミッション５の出力軸
が回転する。逆に、クラッチ選択信号Ｃ1 の内容が後進
クラッチＲを係合させる内容であるならば、後進クラッ
チＲが係合することにより車両４０は後進走行状態にな
る。

【００２４】なお、クラッチ選択信号Ｃ1 の内容が前・
後進クラッチＦ、Ｒのいずれも選択しない内容である場
合は、ニュートラル位置にシフトポジションが選択され
た場合であり、トランスミッション５から後段へ動力が
伝達されず、車両４０は停止する。

【００２５】トランスミッション５の出力は、差動装
置、終減速機６を介して駆動輪たる後輪４５（４５Ｒ
（右）、４５Ｌ（左））に伝達される。そして、この駆
動輪４５Ｒ、４５Ｌおよび前輪４４（４４Ｒ（右）、４
４Ｌ（左）：（図２参照））には図示せぬ油圧のブレー
キ機構で発生するブレーキ力が付与され、制動される。
このブレーキ機構はブレーキペダル３１がオペレータに
より踏み込み操作されることにより駆動され、踏込操作
量に対応するブレーキ力を発生するが、この実施例では
ブレーキペダル３１の操作量がコントローラ１４から出
力されるブレーキ力設定指令電圧Ｖｂに応じて設定さ
れ、指令電圧Ｖｂに応じた油圧ＢＰがブレーキ機構で発
生し、該油圧ＢＰに応じたブレーキ力で車輪４４、４５
が制動されるようになっている。

【００２６】さて、一方、エンジン１により駆動される
油圧ポンプ４の吐出圧油は、それぞれステアリング用操
作弁８、ブーム用操作弁９、バケット用操作弁１０に加
えられる。各操作弁８、９、１０は後述するようにコン
トローラ１４から出力されるステアリング移動速度指令
電圧Ｖｓ、ブーム移動速度指令電圧Ｖｂｍ、バケット移
動速度指令電圧Ｖｂｋの大きさに応じた操作量だけスプ
ールが操作されるものであり、操作弁８、９、１０が駆
動すると、その操作量に応じた流量の圧油がそれぞれス
テアリング用油圧シリンダ１１、ブーム用油圧シリンダ
１２、バケット用油圧シリンダ１３の各油室に供給さ
れ、供給される圧油の流量に応じた速度でシリンダのロ
ッドが移動する。

【００２７】このため、指令電圧Ｖｓ、Ｖｂｍ、Ｖｂｋ
が操作弁中立位置に対応する操作量を示すものであるな
らば、ステアリングは現在の舵角が保持され、この保持
した舵角の方向に車両が走行するとともに、ブーム４
２、バケット４３の作業機は現在の姿勢角度を保持する
ことになる。一方、指令電圧Ｖｓが中立位置に対応する
電圧よりも大きい電圧であるならば、ステアリングが右
方向に指令電圧Ｖｓに応じた移動速度で操舵され、逆に
指令電圧Ｖｓが中立位置に対応する電圧よりも小さい電
圧であるならば、ステアリングが左方向に指令電圧Ｖｓ
に応じた移動速度で操舵される。ブーム４２、バケット
４３の作業機も同様に指令電圧Ｖｂｍ、Ｖｂｋが中立位
置に対応する電圧よりも大きい電圧となっているなら
ば、油圧シリンダ１２、１３が伸長して作業機を指令電
圧Ｖｂｍ、Ｖｂｋに応じた移動速度で上昇させるととも
に、逆に指令電圧Ｖｂｍ、Ｖｂｋが中立位置に対応する
電圧よりも小さい電圧となっているならば、油圧シリン
ダ１２、１３が縮退して作業機を指令電圧Ｖｂｍ、Ｖｂ
ｋに応じた移動速度で下降させる。なお、各操作弁８、
９、１０は対応する操作レバーによる手動操作が可能と
なっている。

【００２８】さて、同図（ａ）の制御装置は、上述した
各指令Ｖｓ、Ｖｂｍ、Ｖｂｋ、Ｖａ、Ｖｂ、Ｃ1 、Ｃ2
を出力するものであり、コントローラ１４を中心に構成
されている。

【００２９】ブーム４２には、車体４１に対する当該ブ
ーム４２の姿勢角度θを検出する回転位置センサ１９が
配設されており、たとえば回動支点４２ａに付設された
ポテンションメータで上記角度θを検出する（図３参
照）。

【００３０】バケット４３にも同様にブーム４２に対す
るバケット４３の姿勢角度φを検出する回転位置センサ
２０が配設されている（図３参照）。

【００３１】車輪４４、４５には、当該車輪４４、４５
の回転速度を検出することにより車速ｖを検出する実車
速センサ２１（たとえば、電磁ピックアップが使用され
る）が付設されている。

【００３２】ところで、車両４０は、アーティキュレー
ト（関節）型の車両であり、ステアリンク機構がセンタ
ピボットステアリング式となっている。このため、車両
４０を上面からみた図１０に示すように、車両４０の前
部４０ａ、後部４０ｂを連結するピボットピン４７に
は、前部４０ａの後部４０ｂに対する屈曲角を検出する
ことによりステアリング角度Φを検出するステアリング
角センサ２２（たとえば、ポテンショメータが使用され
る）が付設されている。

【００３３】そしてまた、上記ブーム用油圧シリンダ１
２には、その油室内の圧力Ｐｂｍを検出するシリンダ圧
力センサ３２が付設されており、この圧力Ｐｂｍを検出
することで、作業機にかかっている負荷を検出する。

【００３４】車両４０は積込作業を行う車両であるた
め、バケット４３内には土砂等の積荷４６が積み込まれ
る（図２参照）。この場合、積荷４６の重量が大きいほ
ど作業機にかかっている負荷が大きいことから、シリン
ダ圧力センサ３２の検出値Ｐｂｍを検出することで、積
荷４６の重量が後述するようにして検出される。

【００３５】上記ブレーキ機構には上記ブレーキ圧ＢＰ
を検出するブレーキ圧力センサ３３が配設されており、
また後輪４５には該後輪４５の回転方向を検出すること
により、車両４０が前進走行しているか後進走行してい
るかを検出する前後進センサ３４が配設されている。な
お、上記前進クラッチＦ、後進クラッチＲを選択するた
めのクラッチ選択信号Ｃ1 の内容に基づき車両４０が前
進走行しているか後進走行しているかを検出するように
してもよい。

【００３６】上記ブーム回転位置センサ１９、バケット
回転位置センサ２０、実車速センサ２１、ステアリング
角センサ２２、シリンダ圧力センサ３２、ブレーキ圧力
センサ３３、前後進センサ３４の出力は、入力部１７で
アンプ、Ａ／Ｄコンバータ等により所要のディジタル信
号に変換されて、ＣＰＵ１５に入力される。

【００３７】メモリ１６には、ＣＰＵ１５を動作させる
ためのプログラム等が格納されており、ＣＰＵ１５はメ
モリ１６の記憶プログラムに応じて後述する処理を実行
する。

【００３８】すなわち、ＣＰＵ１５の処理実行によって
ステアリングを駆動するステアリング移動速度指令信号
Ｖｓ、ブーム４２を移動させるブーム移動速度指令信号
Ｖｂｍ、バケット４３を移動させるバケット移動速度指
令信号Ｖｂｋ、エンジン１の回転数を設定する回転数設
定指令信号Ｖａ、ブレーキ機構を駆動するブレーキ力設
定指令信号Ｖｂ、車両４０の前進または後進を選択する
クラッチ選択信号Ｃ1、速度段を選択するクラッチ選択
信号Ｃ2 が生成され、これら各信号がＤ／Ａコンバー
タ、アンプ等からなる出力部１８を介して所要レベルの
電圧に変換され、対応する比例電磁弁２３、２４、２
５、２６、２６、２７、２８、２９に出力される。しか
して、これら電磁弁が加えられた電圧に応じて各電磁弁
２３〜２９が付勢されて上記操作弁８、９、１０が動作
され、アクセルペダル３０、ブレーキペダル３１の操作
量が調整され、そしてトランスミッション５の各クラッ
チに係合用の圧油が供給される。

【００３９】なお、車両４０は、地面に敷設された図示
せぬ誘導ケーブルから発生する磁界を車体４１下方にお
いて左右に配設された１対のピックアップコイルで検出
し、この検出結果に基づき誘導ケーブルに対する車体４
１のずれが補正されるようステアリングが操舵され誘導
走行される。しかし、この種の無人誘導走行方式は、本
出願人の特許出願等によりすでに公知であり、本発明の
主旨とは直接関係してこないので詳しい説明は省略す
る。

【００４０】以下、かかる構成に基づく第１の制御につ
いて説明する。

【００４１】１）第１の制御ーエンジン回転数制御 ・積荷４６の重量の検出 図２、３に示すように各要素を以下のように定義する。
すなわち、前輪４４と路面ＧＤとの接地点をＡ、ブーム
４２と車体４１の接続点、つまり回動支点４２ａをＢ、
ブーム４２とバケット４３の接続点、つまり回動支点４
３ａをＣ、ブーム４２の重心をＳ、バケット４３と積荷
４３の重心をＤ、車体４１の重心をＧ、ブーム用油圧シ
リンダ１２のシリンダ力をＦｂｍ、ブーム用油圧シリン
ダ１２の受圧面積をＡｂｍ（一定値）、バケット４３と
積荷４６とを合計した重量をＷｄ、ブーム４２の重量を
Ｗｓ、車体４１の重量をＷｇ、Ｂ点からブーム用油圧シ
リンダ１２までの距離、つまりＢ点を回転中心とするシ
リンダ力Ｆｂｍに関する回転モーメントのモーメントア
ームの長さをl1（一定値）、Ｂ点とＳ点を結ぶ線分の長
さをｌ2 （一定値）、Ｂ点とＣ点を結ぶ線分の長さをｌ
3 （一定値）、Ｃ点とＤ点を結ぶ線分の長さをｌ4 （一
定値）、Ａ点とＢ点を結ぶ線分の長さをｌ5 （一定値）
とそれぞれ定義する。そして、Ａ点を原点、Ｘ軸を路面
ＧＤ、Ｙ軸を路面ＧＤに対する垂線とするＸ−Ｙ座標と
定義し、Ｂ点を原点、Ｘ´軸を路面ＧＤに平行な線分、
Ｙ´軸を路面ＧＤに対する垂線とするＸ´ーＹ´ 座標
を定義し、Ｃ点を原点、Ｘ´´軸をＢ点とＣ点を結ぶ線
分、Ｙ´´軸を線分ＢＣに対する垂線とするＸ´´ーＹ
´´座標を定義し、Ｇ点を原点、ＸG 軸を路面ＧＤに平
行な線、ＹG 軸を路面ＧＤに対する垂線とするＸG ーＹ
G 座標を定義する。このとき、Ｘ−Ｙ座標の座標位置を
（ｘ、ｙ）、Ｘ´ーＹ´座標位置を（ｘ´、ｙ´）、Ｘ
´´ーＹ´´座標位置を（ｘ´´、ｙ´´）とする。そ
して、Ｘ軸と線分ＡＢとがなす角度をψ（一定値）、Ｓ
点からＸ´軸へ下ろした垂線とＸ´軸との交点をＥ、Ｄ
点からＸ´軸へ下ろした垂線とＸ´軸との交点をＦ、Ｂ
点とＥ点とを結ぶ線分の距離、つまりＢ点を回転中心と
するブーム４２に関する回転モーメント（図３において
右回り）のモーメントアームの長さをｌ6 、Ｂ点とＦ点
を結ぶ線分の距離、つまりＢ点を回転中心とするバケッ
ト４３と積荷４６に関する回転モーメント（図３におい
て左回り）のモーメントアームの長さをｌ7とそれぞれ
定義する。

【００４２】なお、上記ブーム回転位置センサ１９で検
出されるブーム姿勢角θは、Ｘ´軸に対して線分ＢＣが
なす角度であり、また、上記バケット回転位置センサ２
０で検出されるバケット姿勢角φは、Ｘ´´軸に対して
線分ＣＤがなす角度である。すると、ＸーＹ座標からＸ
´ーＹ´座標への座標変換式は、 ｘ´＝ｘ−ｌ5 ｃｏｓψ ｙ´＝ｙーｌ5 ｃｏｓψ …（１） となり、Ｘ´ーＹ´座標からＸーＹ座標への座標変換式
は、 ｘ＝ｘ´＋ｌ5 ｃｏｓψ ｙ＝ｙ´＋ｌ5 ｃｏｓψ …（２） となる。さらに、Ｘ´ーＹ´座標からＸ´´ーＹ´´座
標への座標変換式は、 ｘ´´＝ｘ´ｃｏｓθーｙ´ｓｉｎθーｌ3 ｃｏｓθ ｙ´´＝ｘ´（ーｓｉｎθ）＋ｙ´ｃｏｓθーｌ3 ｓｉｎθ …（３） となり、Ｘ´´ーＹ´´座標からＸ´ーＹ´座標への座
標変換式は、 ｘ´＝（ｘ´´＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｃｏｓθー（ｙ´´＋ｌ3 ｓｉｎθ）ｓｉｎ θ ｙ´＝（ｘ´´＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｓｉｎθ＋（ｙ´´＋ｌ3 ｓｉｎθ）ｃｏ ｓθ …（４） となる。ここで、Ｘ´´ーＹ´座標におけるＤ点の座標
位置を（ｄ´´ｘ、ｄ´´ｙ）とすると、 ｄ´´ｘ＝ｌ4 ｃｏｓφ ｄ´´ｙ＝ｌ4 ｓｉｎφ …（５） となる。

【００４３】一方、Ｘ´ーＹ´座標におけるＤ点の成分
を（ｄ´ｘ、ｄ´ｙ）とすると、上記（４）、（５）式
から、 ｄ´ｘ＝（ｌ4 ｃｏｓφ＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｃｏｓθー（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓ ｉｎ θ）ｓｉｎθ ｄ´ｙ＝（ｌ4 ｃｏｓφ＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｓｉｎθ＋（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓ ｉｎ θ）ｃｏｓθ …（６） となる。ここで、 ｌ6 ＝ｄ´ｘ であるから、これを（６）式に代入することにより、 ｌ6 ＝（ｌ4 ｃｏｓφ＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｃｏｓθー（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓｉ ｎ θ）ｓｉｎθ …（７） が得られる。

【００４４】さて、Ｘ´ーＹ´座標におけるＳ点の座標
位置を（ｓ´ｘ、ｓ´ｙ）とすると、 ｓ´ｘ＝ｌ2 ｃｏｓθ ｓ´ｙ＝ｌ2 ｓｉｎθ …（８） となる。ここで、 ｌ7 ＝ｓ´ｘ であるから、これを（８）式に代入することにより、 ｌ7 ＝ｌ2 ｃｏｓθ …（９） が得られる。

【００４５】ここに、Ｂ点を回転中心とするブーム４２
に関する回転モーメントとバケット４３と積荷４６に関
する回転モーメントとを加算、合成したものと、ブーム
用油圧シリンダ１２に関する回転モーメントとは釣りあ
っているので、 Ｆｂｍ・ｌ1 ＝Ｗｓ・ｌ7 ＋Ｗｄ・ｌ6 という関係が成立する。よって、バケット４３と積荷４
６とを合計した未知の重量Ｗｄは、 Ｗｄ＝（Ｆｂｍ・ｌ1 ーＷｓ・ｌ7 ）／ｌ6 …（１０） のごとく求められる。ここで、シリンダ力Ｆｂｍについ
ては、Ｆｂｍ＝Ａｂｍ・Ｐｂｍという関係があるので、
これを上記（１０）式に代入するとともに、（７）、
（９）式を上記（１０）式に代入すると、 Ｗｄ＝（Ａｂｍ・Ｐｂｍ・ｌ1 ーＷｓ・ｌ2 ｃｏｓθ）／（（ｌ4 ｃｏｓφ＋ ｌ3 ｃｏｓθ）ｃｏｓθー（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓｉｎθ）ｓｉｎθ ） …（１１） となり、積荷４６の重量に応じて変化するバケット４３
と積荷４６の合計重量Ｗｄが、ブーム回転位置センサ１
９の検出値θ、バケット回転位置センサ２０の検出値
φ、シリンダ圧力センサ３２の検出値Ｐｂｍ、ブーム重
量Ｗｓ、ブーム４２の重心位置Ｓおよび積荷４６（バケ
ット４３）の重心位置Ｄ等に基づく位置データｌ1 、ｌ
2 、ｌ3 、ｌ4 並びに受圧面積Ａｂｍから求められるこ
ととなる。

【００４６】以上のような演算は、ＣＰＵ１５におい
て、メモリ１６に予め記憶しておいた既知のデータとセ
ンサ１９、２０、３２の各出力とに基づき実行される。

【００４７】なお、油圧シリンダ１２にかかる負荷Ｐｂ
ｍを検出して、これに基づく作業機の回動支点４２ａ回
りの回転モーメントの釣合の式（１０）からバケット４
３と積荷４６の合計重量Ｗｄを演算するようにしている
が、これに限定されることなく、バケット４３に設けた
重量センサのようなもので積荷４６の重量を直接検出す
ることができるのであれば、そのような実施もまた可能
である。

【００４８】・車両４０が加速している場合の考察 つぎに車両４０に加速度ａが作用したときの力学的関係
について考察する。

【００４９】いま、車両４０が正の加速度ａをもって発
進したとすると、図２に示すようにＤ点においてバケッ
ト４３および積荷４６に対してベクトル（ａ・Ｗｄ、ー
Ｗｄ）の力Ｆｄが作用する。なお、ここで、逆に車両４
０が負の加速度ａをもって減速している場合にはｘ成分
ａ・Ｗｄは逆向きに作用する。

【００５０】そこで、ＸーＹ座標におけるＤ点の座標位
置を（ｄｘ、ｄｙ）として、前輪４４の接地点Ａを回転
中心とする力Ｆｄによる回転モーメントＦｄ・Ｌ1 を求
める。そのために、まず、上記回転モーメントのモーメ
ントアームＬ1 を求める。いま、ベクトル（ａ・Ｗｄ、
ーＷｄ）に対して垂直なベクトルを（α、β）とする
と、これら２つのベクトルの内積は零であるから、 （ａ・Ｗｄ、ーＷｄ）・（α、β）＝０ という関係が成立し、これは、 ａ・αーβ＝０ となる。よって、α＝１とすれば、β＝ａとなる。

【００５１】したがって、Ｘ−Ｙ座標において、原点Ａ
を通り、ベクトル（α、β）と向きが同じである直線の
方程式は、 ｙ＝ａ・ｘ …（１２） となる。

【００５２】また、ＸーＹ座標において、Ｄ点（ｄｘ、
ｄｙ）を通り、ベクトル（ａ・Ｗｄ、ーＷｄ）と向きが
同じである直線の方程式は、 ｙ＝ー（１／ａ）・ｘ＋（（１／ａ）ｄｘ＋ｄｙ） …（１３） となる。そこで、（１２）、（１３）式の交点の座標位
置（ｘ、ｙ）を求めるべく、（１２）式を（１３）式に
代入してｙを消去すると、 ｘ＝（ｄｘ＋ａ・ｄｙ）／（１＋ａ2 ） …（１４） が得られる。この（１４）式を（１２）式に代入してｘ
を消去すると、 ｙ＝ａ・（ｄｘ＋ａ・ｄｙ）／（１＋ａ2 ） …（１５） が得られる。

【００５３】すると、モーメントアームＬ1 は、ＲＴ
（Ｘ）をＸの平方根であると定義して、 Ｌ1 ＝ＲＴ（ｘ2 ＋ｙ2 ） …（１６） により求められる。この（１６）式に（１４）、（１
５）式を代入すると、 Ｌ1 ＝（ｄｘ＋ａ・ｄｙ）／ＲＴ（１＋ａ2 ） …（１７） となる。

【００５４】ここで、ベクトル（ａ・Ｗｄ、ーＷｄ）の
スカラ値たる力Ｆｄは、 Ｗｄ・ＲＴ（ａ2 ＋１） であるから、接地点Ａ回りの力Ｆｄの回転モーメントＦ
ｄ・Ｌ1 は、（１７）式から、 Ｗｄ・ＲＴ（１＋ａ2 ）・Ｌ1 ＝Ｗｄ・（ｄｘ＋ａ・ｄｙ） …（１８） のごとくなる。

【００５５】つぎに、接地点Ａを回転中心とするブーム
４２に関する回転モーメントＦｓ・Ｌ2 を同様にして求
める。

【００５６】ブーム４２の重心位置Ｓには、加速度ａに
応じてベクトル（ａ・Ｗｓ、ーＷｓ）の力Ｆｓが作用す
る。よって、ベクトル（ａ・Ｗｓ、ーＷｓ）のスカラ値
たる力Ｆｓは、 Ｗｓ・ＲＴ（ａ2 ＋１） となる。一方、モーメントアームの長さＬ2 は、Ｘ−Ｙ
座標におけるＳ点の座標位置を（ｓｘ、ｓｙ）として、
上記（１７）式と同様にして求めると、 Ｌ2 ＝（ｓｘ＋ａ・ｓｙ）／ＲＴ（１＋ａ2 ） となる。よって、ブーム４２に関する回転モーメントＦ
ｓ・Ｌ2 が、 Ｗｓ・ＲＴ（１＋ａ2 ）・Ｌ2 ＝Ｗｓ・（ｓｘ＋ａ・ｓｙ） …（１９） のごとく求められる。

【００５７】つぎに、接地点Ａを回転中心とする車体４
１に関する回転モーメントＦｇ・Ｌ3 を同様にして求め
る。

【００５８】車体４１の重心位置Ｇには、加速度ａに応
じてベクトル（ａ・Ｗｇ、ーＷｇ）の力Ｆｇが作用す
る。よって、ベクトル（ａ・Ｗｇ、ーＷｇ）のスカラ値
たる力Ｆｇは、 Ｗｇ・ＲＴ（ａ2 ＋１） となる。一方、モーメントアームの長さＬ3 は、ＸーＹ
座標におけるＧ点の座標位置を（ｇｘ、ｇｙ）として、
上記（１７）式と同様にして求めると、 Ｌ3 ＝（ｇｘーａ・ｇｙ）／ＲＴ（１＋ａ2 ） となる。よって、車体４１に関する回転モーメントＦｇ
・Ｌ3 が、 Ｗｇ・ＲＴ（１＋ａ2 ）・Ｌ3 ＝Ｗｇ・（ｇｘ＋ｇｙ） …（２０） のごとく求められる。

【００５９】さて、（１８）、（１９）式で得られた回
転モーメントＦｄ・Ｌ1 、Ｆｓ・Ｌ2 は作業機に関する
ものであり、前輪４４の接地点Ａを回転中心にして後輪
４５を路面ＧＤから離間させ車両４０を転倒させる方向
（図２においては左回り）に作用するモーメントであ
る。一方、（２０）式で得られた回転モーメントＦｇ・
Ｌ3 は、車体４１に関するものであり、前輪４４の接地
点Ａを回転中心にして後輪４５を路面に接地させて車両
４０を安定させる方向（図２においては右回り）に作用
するモーメントである。よって、車両４０が加速時にお
いて転倒する虞がなく安全に走行するためには、下式
（２１）に示すように安定方向の車体４１に関する回転
モーメントが、転倒方向の作業機に関する回転モーメン
トよりも大きくなければならない。なお、こうした加速
度分が加味された作業機に関する回転モーメントを以
下、動的作業機回転モーメントと称するとともに、加速
度分が加味された車体に関する回転モーメントを以下、
動的車体回転モーメントと称することにする。

【００６０】 Ｗｄ・（ｄｘ＋ａ・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｘ＋ａ・ｓｙ）＜Ｗｇ・（ｇｘ＋ａ・ ｇｙ） …（２１） 通常は、上記（２１）式の関係が成立するよう車両４０
が設計されており、転倒することはないのであるが、上
記（２１）式があるマージンをもって成立していない
と、加速時において車体４１が揺動したりショックが発
生して積荷４６のこぼれ等を招来することから、上記
（２１）式の右辺が左辺よりも十分に大きいことが望ま
しい。そこで、上記不等式（２１）について検討を加え
る。

【００６１】まず、積荷４６の重量が変化した場合につ
いて検討する。

【００６２】動的車体回転モーメントと動的作業機回転
モーメントとの偏差Ｍ- ＝（２１）式の右辺ー（２１）
式の左辺をとると、偏差Ｍ- の値が大きければ大きいほ
ど、より安定した走行ができるということがいえる。

【００６３】いま、積荷４６の重量が大きく変化した場
合、つまりＷｄ´＞＞Ｗｄ´´である場合を仮定する。
そして、Ｗｄ＝Ｗ´ｄのときの（２１）式の左辺と、Ｗ
ｄ＝Ｗ´´ｄのときの（２１）式の左辺とを比較する
と、明らかに Ｗ´´ｄ・（ｄｘ＋ａ・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｘ＋ａ・ｓｙ）＜Ｗ´ｄ・（ｄ ｘ＋ａ・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｘ＋ａ・ｓｙ） が成立する。ここで、両者の場合とも、（２１）式の右
辺は変わらないので、偏差Ｍ- ´をＷｄ＝Ｗ´ｄのとき
の偏差、偏差Ｍ- ´´をＷｄ＝Ｗ´´ｄのときの偏差と
すれば、 Ｍ- ´´＞Ｍ- ´ となる。すなわち、積荷４６の重量が大きいＷｄ＝Ｗ´
ｄのときの方が、車両４０の安定性は悪化することがわ
かり、一般的に積荷４６の重量が大きければ大きいほど
車両４０の走行の安定性が悪化することがわかる。

【００６４】つぎに、加速度ａが変化した場合について
検討する。

【００６５】いま、車両４０が前進走行しており、現在
時間Ｔの時点で車両４０の加速度ａが正、つまり車速が
上昇している場合を想定する（たとえば、発進時）。す
ると、時刻Ｔにおける動的車体回転モーメントは、 Ｗｇ・（ｇｘ＋ａ・ｇｙ） となる。ここで、微小時間Δｔ間に加速度がΔａ（＞
０）だけ変化したとすると、時刻Ｔ＋Δｔにおける動的
車体回転モーメントは、 Ｗｇ・（ｇｘ＋（ａ＋Δａ）・ｇｙ） となる。そして、時刻Ｔのときの（２１）式の右辺と時
刻Ｔ＋Δｔのときの（２１）式の右辺とを比較すると、 Ｗｇ・（ｇｘ＋（ａ＋Δａ）・ｇｙ）＞Ｗｇ・（ｇｘ＋ａ・ｇｙ） となる。一方、車体４１の加速度が、作業機に伝達され
るのに時間Δｔだけの時間遅れがあるものと仮定するこ
とができるので、（２１）式の左辺は時刻Ｔと時刻Ｔ＋
Δｔとで変わらないので、偏差Ｍ- ´を時刻Ｔのときの
偏差、偏差Ｍ- ´´を時刻Ｔ＋Δｔのときの偏差とする
と、 Ｍ- ´´＞Ｍ- ´ となる。

【００６６】したがって、車両４０が前進走行してお
り、加速度ａが正の場合には、時間が経過した時刻Ｔ＋
Δｔのときの方が、車両４０の安定性が良くなることが
わかる。

【００６７】つぎに、同様に車両４０が前進走行してお
り、現在時間Ｔの時に、車両４０の加速度が負（加速度
ーａ＜０）、つまり減速している場合を想定する。する
と、時刻Ｔにおける動的車体回転モーメントは、 Ｗｇ・（ｇｘーａ・ｇｙ） となる。ここで、微小時間Δｔ間に加速度がーΔａ（＜
０）だけ変化したものとすると、時刻Ｔ＋Δｔにおける
動的車体回転モーメントは、 Ｗｇ・（ｇｘー（ａ＋Δａ）・ｇｙ） となる。そして、時刻Ｔのときの（２１）式の右辺と時
刻Ｔ＋Δｔのときの（２１）式の右辺とを比較すると、 Ｗｇ・（ｇｘ−（ａ＋Δａ）・ｇｙ）＜Ｗｇ・（ｇｘーａ・ｇｙ） となる。一方、車体４１の加速度が、作業機に伝達され
るのに時間Δｔだけの時間遅れがあるものと仮定するこ
とができるので、（２１）式の左辺は時刻Ｔと時刻Ｔ＋
Δｔとで変わらなく、偏差Ｍ- ´を時刻Ｔのときの偏
差、偏差Ｍ- ´´を時刻Ｔ＋Δｔのときの偏差とする
と、 Ｍ- ´´＜Ｍ- ´ となる。

【００６８】したがって、車両４０が前進走行してお
り、加速度−ａが負の場合には、時間が経過した時刻Ｔ
＋Δｔのときの方が、車両４０の安定性が悪くなること
がわかる。

【００６９】以上の検討結果を総合すると、車両４０の
加速度が負の場合には、加速度の絶対値が大きくなるに
つれて動的車体回転モーメントが減少することになり、
安定が損なわれるので、非安定側の動的作業機回転モー
メントが大きくなるにつれて安定側の動的車体回転モー
メントの減少を抑えることが必要となる。したがって、
動的作業機回転モーメントが大きくなるほど、加速度の
絶対値を小さくするよう速度制御すれば、偏差Ｍ- が十
分な値に確保され、車両４０の安定性が確保されること
になる。

【００７０】また、車両４０が後進走行する場合は、前
進走行の場合と逆に考えて、車両４０の加速度が負の場
合には、特に問題がなく、加速度が正の場合に、加速度
の絶対値が大きくなるにつれて動的作業機回転モーメン
トが大きくなるほど、加速度を小さくするよう速度制御
すれば、偏差Ｍ- が十分な値に確保され、車両４０の安
定性が確保される。

【００７１】以上のことは、前進停止時に車両前部が沈
みこみ、また後進発進時に車両前部が沈み込む現象を想
定してみれば、直感的に捕らえることができる。

【００７２】・静的作業機回転モーメントＭｓｄの演算
かかる速度制御に用いられる作業機に関する回転モーメ
ントは動的なものでなくて、静的（加速度成分がない意
味で使用する）な回転モーメントでよく、以下、この静
的作業機回転モーメントＭｓｄを演算する。

【００７３】さて、Ｘ−Ｙ座標におけるバケット４３お
よび積荷４６の重心位置Ｄの座標位置を（ｄｘ、ｄｙ）
とすると、上記（２）、（６）式より、 ｄｘ＝（ｌ4 ｃｏｓφ＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｃｏｓθー（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓｉ ｎθ ）ｓｉｎθ＋ｌ5 ｃｏｓψ ｄｙ＝（ｌ4 ｃｏｓφ＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｓｉｎθ＋（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓｉ ｎθ ）ｃｏｓθ＋ｌ5 ｓｉｎΦ …（２２） となる。

【００７４】ＸーＹ座標におけるブーム４２の重心位置
Ｓの座標位置（ｓｘ、ｓｙ）は、上記（２）、（８）式
より、 ｓｘ＝ｌ2 ｃｏｓθ＋ｌ5 ｃｏｓψ ｓｙ＝ｌ2 ｓｉｎθ＋ｌ5 ｓｉｎψ …（２３） となる。

【００７５】そして、静的作業機回転モーメントＭｓｄ
は、明らかに、 Ｍｓｄ＝Ｗｓ・ｓｘ＋Ｗｄ・ｄｘ …（２４） であり、（１１）、（２２）、（２３）式を（２４）式
に代入すると、 Ｍｓｄ＝Ｗｓ・（ｌ2 ｃｏｓθ＋ｌ5 ｃｏｓψ）＋（（ｌ4 ｃｏｓφ＋ｌ3 ｃ ｏｓ θ）ｃｏｓθー（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓｉｎθ）ｓｉｎθ＋ｌ5 ｃｏｓ ψ）・（Ｐｂｍ・Ａｂｍ・ｌ1 ーＷｓ・ｌ2 ・ｃｏｓθ）／（ （ｌ4 ｃ ｏｓφ＋ｌ3 ｃｏｓθ）ｃｏｓθー（ｌ4 ｓｉｎφ＋ｌ3 ｓ ｉｎθ）ｓ ｉｎθ） となり、静的作業機回転モーメントＭｓｄが、上記演算
されたバケット４３と積荷４６の重量Ｗｄ、回転位置セ
ンサ１９の検出値θ、回転位置センサ２０の検出値φ、
既知のブーム４２の重量Ｗｓ、ブーム４２の重心位置
Ｄ、積荷４６（バケット４３）の重心位置Ｓに基づき演
算される。かかる演算はＣＰＵ１５でメモリ１６の記憶
データに基づき実行される。 ・制御処理手順 以下、図４のフローチャートおよび図５、図６のグラフ
を併せ参照して速度制御の態様について説明する。

【００７６】図４に示すように制御処理がスタートする
と、まず、予めメモリ１６に記憶された目標車速ｖｇが
読み出され（ステップ１０１）、ついで現在の車速ｖが
実車速センサ２１から入力される（ステップ１０２）。
そこで、目標車速ｖｇを中心として上下に速度不感帯幅
ｖｄが設定され、現在の車速ｖが、目標車速ｖｇにほぼ
達しているか否か、つまり目標車速ｖｇを中心として上
下に速度不感帯幅ｖｄの範囲内、 ｖｇ−ｖｄ＜ｖｒ＜ｖｇ＋ｖｄ …（２５） にあるか否かが判断される（ステップ１０３）。

【００７７】ここで、車速ｖが上記（２５）式の範囲内
にあり、目標車速ｖｇに達していると判断されたなら
ば、この速度制御処理自体が終了される。

【００７８】一方、ステップ１０３において車速ｖが目
標車速ｖｇに達していないと判断されたならば、つぎに
車速の偏差ｖε＝ｖｇ−ｖが演算され、この偏差ｖεに
応じた電圧増減分値ΔＶａが図５の関係に基づき求めら
れる。

【００７９】図５は、車両４０が前進走行している場合
における、車速偏差ｖεと静的作業機回転モーメントＭ
ｓｄと現在のエンジン回転数設定指令電圧Ｖａに加算す
べき電圧増減分値ΔＶａとの関係を３次元マップで示し
たものでる。

【００８０】上記（２５）式の関係が満たされている場
合には、増減分値ΔＶａは零となっており、偏差ｖεの
絶対値の大きさに比例して増減分値ΔＶａの絶対値が大
きくなる関係となっている。

【００８１】ここで、電圧増減分値の絶対値｜ΔＶａ｜
は、加速度増減分値の絶対値｜Δａ｜と比例関係にあ
る。そこで、前述するように車両４０の安定を確保すべ
く、偏差ｖεが負、つまり加速度が負の場合には、Ｈに
示すように偏差ｖεが同一の値であっても、静的作業機
回転モーメントＭｓｄがＪに示すように大きくなるほ
ど、増減分値の絶対値｜ΔＶａ｜を小さくするようにし
て、加速度の絶対値の上昇を抑えるようにしている。一
方、偏差ｖεが正の場合、つまり加速度が正の場合に
は、加速度上昇は車両４０の安定性に悪影響を与えない
ので、Ｉに示すように偏差ｖεが同一のときには、静的
作業機回転モーメントＭｓｄの大きさにかかわりなく、
偏差ｖεに応じた同一の増減分値ΔＶａを付与するよう
にしている。

【００８２】一方、同様に後進走行の場合の３次元マッ
プを図６に示す。

【００８３】この場合も、前述するように車両４０の安
定を確保すべく、偏差ｖεが正、つまり加速度が正の場
合には、Ｈに示すように偏差ｖεが同一の値であって
も、静的作業機回転モーメントＭｓｄがＪに示すように
大きくなるほど、増減分値の絶対値｜ΔＶａ｜を小さく
するようにして、加速度の絶対値の上昇を抑えるように
している。一方、偏差ｖεが負の場合、つまり加速度が
負の場合には、加速度の絶対値上昇は車両４０の安定性
に悪影響を与えないので、Ｉに示すように偏差ｖεが同
一のときには、静的作業機回転モーメントＭｓｄの大き
さにかかわりなく、偏差ｖεに応じた同一の増減分値Δ
Ｖａを付与するようにしている。

【００８４】以上のように車両４０が前進走行している
か後進走行しているかに応じて図５または図６のマップ
を選択して最適な増減分値ΔＶａを読み出すこととなる
が、前進走行しているか後進走行しているかの判断は、
前後進センサ３４の出力に基づき行われる（ステップ１
０４）。

【００８５】このステップ１０４で求められた電圧増減
分値ΔＶａが現在の指令電圧Ｖａに加算され、指令電圧
Ｖａがインクリメントされる（ステップ１０５）。以
下、この指令電圧Ｖａが零より小さくなく（ステップ１
０６の判断ＮＯ）、かつ電圧のリミットである最大値Ｖ
ａｍａｘを超えてないときには（ステップ１０８の判断
ＮＯ）、ステップ１０５でインクリメントされた指令電
圧Ｖａがそのままアクセルペダル３０に出力され、処理
が終了することになるが、増減分値ΔＶａを加算した結
果の指令電圧Ｖａが零よりも小さくなってしまうと（ス
テップ１０６の判断ＹＥＳ）、指令電圧Ｖａを零にし
て、アクセルペダル３０に出力するとともに（ステップ
１０７）、指令電圧Ｖａが最大値Ｖａｍａｘが超えてし
まうときには（ステップ１０８の判断ＹＥＳ）、指令電
圧Ｖａを最大値Ｖａｍａｘにして、アクセルペダル３０
に出力する（ステップ１０９）。

【００８６】以下、車速ｖが目標車速ｖｇに到達しない
で（ステップ１０３の判断ＮＯ）、時間が経過すると、
この速度制御処理が実行される度に、ステップ１０５に
おいて指令電圧Ｖａが順次インクリメントされることに
なる。

【００８７】したがって、たとえば車速ｖが目標車速ｖ
ｇよりも低いままである限りは、指令電圧Ｖａが車速偏
差ｖεに応じた増分ΔＶａづつ増加していくことにな
り、エンジン１の回転数が増大し続けることになる。こ
れをオペレータの操作に置き換えてみると車速が目標値
より低いと、アクセルペダルを踏み続け、加速度を上昇
させていく操作に相当する。そして、この場合、後進増
速時であれば、静的作業機回転モーメントＭｓｄが大き
ければ大きいほど、アクセルペダルの操作量が抑えら
れ、車両姿勢の安定と速度制御の迅速とが両立して走行
される。実施例によれば、かかる微妙な操作がオペレー
タの勘に頼ることなく、自動的に行われることとなる。

【００８８】以上が、第１の制御であるエンジン回転数
制御の内容である。

【００８９】２）第２の制御ーブレーキ制御 このブレーキ制御は、結果として車速を変化させるとい
う点では上記第１の制御と共通しているが、制御対象が
エンジン回転数ではなく、ブレーキ圧であるという点が
上記第１の制御と異なっている。よって、ブレーキが負
の加速度を発生させることから、上記第１の制御で考察
した加速度と回転モーメントとの関係をそのまま適用で
きる。

【００９０】以下、図７のフローチャートと図８に示す
グラフとを参照してブレーキ制御の態様について説明す
る。

【００９１】図７に示すようにブレーキ制御処理がスタ
ートすると、まず、予めメモリ１６に記憶された目標ブ
レーキ圧ＢＰｇが読み出され（ステップ２０１）、つい
で現在のブレーキ圧ＢＰがブレーキ圧力センサ３３から
入力される（ステップ２０２）。そこで、目標ブレーキ
圧ＢＰｇを中心として上下に不感帯幅ＢＰｄが設定さ
れ、現在のブレーキ圧ＢＰが、目標ブレーキ圧ＢＰｇに
ほぼ達しているか否か、つまり目標ブレーキ圧ＢＰｇを
中心として上下に不感帯幅ＢＰｄの範囲内、 ＢＰｇ−ＢＰｄ＜ＢＰ＜ＢＰｇ＋ＢＰｄ …（２６） にあるか否かが判断される。

【００９２】ここで、ブレーキ圧ＢＰが上記（２６）式
の範囲内にあり、目標ブレーキ圧ＢＰｇに達していると
判断されたならば（ステップ２０３の判断ＮＯ、ステッ
プ２０７の判断ＮＯ）、このブレーキ制御処理を終了す
る。

【００９３】一方、ステップ２０３においてブレーキ圧
ＢＰが目標ブレーキ圧ＢＰｇを超えたことが判断された
ならば、目標ブレーキ圧ＢＰｇにすべく現在のブレーキ
力指令電圧Ｖｂから所定のブレーキ力指令電圧増分値Δ
Ｖｂが減算され、指令電圧Ｖｂを減少させる。また、ス
テップ２０７においてブレーキ圧ＢＰが目標ブレーキ圧
ＢＰｇを下回っていることが判断されたならば、目標ブ
レーキ圧ＢＰｇにすべく現在のブレーキ力指令電圧Ｖｂ
に所定のブレーキ力指令電圧増分値ΔＶｂが加算され、
指令電圧Ｖｂを増加させる。

【００９４】図８（ａ）は、車両４０が前進走行してい
る場合における、車速ｖと静的作業機回転モーメントＭ
ｓｄと現在のブレーキ力指令電圧Ｖｂに加算または減算
すべき電圧増分値ΔＶｂとの関係を３次元マップで示し
たものでる。

【００９５】車速ｖが零にあるときには、増分値ΔＶｂ
は零となっており、車速ｖの大きさに比例して増分値Δ
Ｖｂが大きくなる関係となっている。

【００９６】ここで、電圧増分値ΔＶｂは、負の加速度
増分の絶対値｜Δａ｜と比例関係にある。そこで、前述
するように車両４０の安定を確保すべく、Ｈに示すよう
車速ｖが同一の値であっても、静的作業機回転モーメン
トＭｓｄがＪに示すように大きくなるほど、増分値ΔＶ
ｂを小さくするようにして、負の加速度の絶対値の上昇
を抑えるようにしている。

【００９７】一方、後進走行でブレーキをかける場合
は、加速度の絶対値上昇は車両４０の安定性に悪影響を
与えないので、図８（ｂ）に示すように、静的作業機回
転モーメントＭｓｄの大きさによらない、車速ｖのみに
基づく増分値ΔＶｂを付与するようにしている（ステッ
プ２０４、２０８）。

【００９８】以上のようにして指令電圧Ｖｂがインクリ
メントされ、この指令電圧Ｖｂが零より小さくなく（ス
テップ２０５の判断ＮＯ）、かつ電圧のリミットである
最大値Ｖｂｍａｘを超えてないときには（ステップ２０
９の判断ＮＯ）、ステップ２０４、２０８でインクリメ
ントされた指令電圧Ｖｂがそのままブレーキペダル３１
に出力され、処理が終了することになるが、増分値ΔＶ
ｂを減算した結果の指令電圧Ｖｂが零よりも小さくなっ
てしまうと（ステップ２０５の判断ＹＥＳ）、指令電圧
Ｖｂを零にして、ブレーキペダル３１に出力するととも
に（ステップ２０６）、指令電圧Ｖｂが最大値Ｖｂｍａ
ｘが超えてしまうときには（ステップ２０９の判断ＹＥ
Ｓ）、指令電圧Ｖｂを最大値Ｖｂｍａｘにして、ブレー
キペダル３１に出力する（ステップ２１０）。

【００９９】以下、ブレーキ圧ＢＰが目標ブレーキ圧Ｂ
Ｐｇに到達しないで（ステップ２０３、２０７の判断Ｙ
ＥＳ）、時間が経過すると、このブレーキ制御処理が実
行される度に、ステップ２０４、またはステップ２０８
において指令電圧Ｖｂが順次インクリメントされること
になる。

【０１００】したがって、たとえばブレーキ圧ＢＰが目
標ブレーキ圧ＢＰｇよりも低いままである限りは、指令
電圧Ｖｂが車速ｖに応じた増分ΔＶｂづつ増加していく
ことになり、ブレーキ機構で発生するブレーキ力が増大
し続けることになる。これをオペレータの操作に置き換
えてみると、車両が停止しないと、ブレーキペダルを踏
み続け、ブレーキ力を上昇させていく操作に相当する。
そして、この場合、前進する車両を停止させる場合であ
れば、静的作業機回転モーメントＭｓｄが大きければ大
きいほど、ブレーキペダルの操作量が抑えられ、車両姿
勢の安定とブレーキによる停止制御の迅速とが両立して
制動される。実施例によれば、かかる微妙な操作がオペ
レータの勘に頼ることなく、自動的に行われることとな
る。

【０１０１】以上が、第２の制御であるブレーキ制御の
内容である。

【０１０２】３）第３の制御ー操舵制御 以上の１）、２）は、車両４０において前後方向に加速
度が発生する場合であるが、つぎに車両４０に左右方
向、つまり旋回半径方向に加速度が発生する場合の操舵
制御について説明する。

【０１０３】・車両４０が旋回している場合の考察 図１０は車両４０が点Ｐを旋回中心にして速度ｖをもっ
て右旋回している様子を示したものである。この場合、
作業機を有した車両前部４０ａの基準点Ｑと旋回中心Ｐ
との距離、つまり旋回半径（曲率半径）ρはステアリン
グを操舵することに伴い変化する。

【０１０４】そこで、このように車両４０が右旋回して
いる場合の車体左右方向の力学的関係について、車両４
０を前方からみた図９を参照して考察する。

【０１０５】いま、同図に示すように旋回半径方向外側
である左前輪４４Ｌと路面ＧＤとの接地点をＡ点とし、
このＡ点を原点として路面ＧＤに対して垂直な線分をＺ
軸とし、ＹーＺ座標を定義する。なお、その他の符号は
１）の第１の制御で定義したものと同一の符号をそのま
ま用いる。

【０１０６】すると、バケット４３と積荷４６の重心位
置Ｄ点には、ベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｄ、ーＷｄ）
の力Ｆｄが作用する。このベクトルのＹ成分はバケット
４３と積荷４６の重力であり、Ｚ成分は、旋回に伴うバ
ケット４３と積荷４６の遠心力である。なお、重量Ｗｄ
は前述したようにして演算される。

【０１０７】ここで、ＺーＹ座標におけるＤ点の座標位
置を（ｄｚ、ｄｙ）とし、接地点Ａを回転中心として旋
回半径内側の右前輪４４Ｒを路面ＧＤから離間させる方
向（図９において右回り）に作用する力Ｆｄによる回転
モーメントを求める。そのために、まず力Ｆｄのモーメ
ントアームＬ1 を求める。なお、以下において式符号…
（）に´を付したものは、第１の制御における式と同様
の式であるものとする。ベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗ
ｄ、ーＷｄ）に対して垂直なベクトルを（α、β）とす
ると、この２つのベクトルの内積は零だから、 （（ｖ2 ／ρ）・Ｗｄ、ーＷｄ）・（α、β）＝０ となり、 （ｖ2 ／ρ）・αーβ＝０ となる。よって、α＝１とすれば、β＝（ｖ2 ／ρ）と
なる。

【０１０８】Ｚ−Ｙ座標において、原点Ａを通り、ベク
トル（α、β）と向きが同じである直線の方程式は、 ｙ＝（ｖ2 ／ρ）・ｚ …（１２）´ となる。

【０１０９】また、ＺーＹ座標において、Ｄ（ｄｚ、ｄ
ｙ）点を通り、ベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｄ、ーＷ
ｄ）と向きが同じである直線の方程式は、 ｙ＝ー（１／（ｖ2 ／ρ））・ｚ＋（（１／（ｖ2 ／ρ））ｄｚ＋ｄｙ） …（１３）´ となる。（１２）´式と（１３）´式とからｙを消去し
て交点の座標位置ｚを求めると、 ｚ＝（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄｙ）／（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ） …（１４）´ となる。この（１４）´式を（１２）´式に代入してｚ
を消去すると、 ｙ＝（ｖ2 ／ρ）・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄｙ）／（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ） …（１５）´ となり、座標位置ｙが求められる。ここで、モーメント
アームＬ1 は、 Ｌ1 ＝ＲＴ（ｚ2 ＋ｙ2 ） …（１６）´ であるから、この（１６）´式に上記（１４）´、（１
５）´式を代入すると、 Ｌ1 ＝（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄｙ）／ＲＴ（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ） …（１７）´ が得られる。

【０１１０】ここで、ベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｄ、
ーＷｄ）のスカラ値、つまり力Ｆｄは、 Ｗｄ・ＲＴ（（ｖ2 ／ρ）2 ＋１） であるから、力Ｆｄの回転モーメントＦｄ・Ｌ1 は、 Ｗｄ・ＲＴ（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ）・Ｌ1 ＝Ｗｄ・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄ ｙ） …（１８）´ として得られる。なお、車両４０が左旋回している場合
には、接地点を旋回半径外側となる右前輪４４Ｒの接地
点Ａ´として、この点Ａ´を回転中心とする回転モーメ
ントを求めるようにすればよい。この場合、遠心力（ｖ
2 ／ρ）・Ｗｄは図９の場合と逆向きに作用する。

【０１１１】また、同様にブーム４２の重心位置Ｓ点に
はベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｓ、ーＷｓ）の力Ｆｓが
働く。そこで、Ｓ点の座標位置を（ｓｚ、ｓｙ）とし
て、接地点Ａ点を回転中心として旋回半径内側の右前輪
４４Ｒを路面ＧＤから離間させる方向（図９において右
回り）に作用する力Ｆｓの回転モーメントを求める。

【０１１２】ベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｓ、ーＷｓ）
のスカラ値、つまり力Ｆｓは、 Ｗｓ・ＲＴ（（ｖ2 ／ρ）2 ＋１） となる。回転モーメントのモーメントアームの長さをＬ
2 とすると、（１７）´式と同様にして演算すると、 Ｌ2 ＝（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｓｙ）／ＲＴ（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ） が得られる。よって、力Ｆｓによる回転モーメントＦｓ
・Ｌ2 は、 Ｗｓ・ＲＴ（１＋（ｖ2 ／ρ））・Ｌ2 ＝Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｓｙ ） …（１９） として得られる。

【０１１３】今度は、車体４１に関する回転モーメント
を求める。すなわち、車体４１の重心Ｇ点にはベクトル
（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｇ、ーＷｇ）の力Ｆｇが働くので、
ＺーＹ座標におけるＧ点の座標位置を（ｇｚ、ｇｙ）と
して接地点Ａを回転中心として、旋回半径内側の右前輪
４４Ｒを路面ＧＤに接地させる方向（図９において左回
り）に作用する力Ｆｇによる回転モーメントを求める。

【０１１４】ベクトル（（ｖ2 ／ρ）・Ｗｇ、ーＷｇ）
のスカラ値、つまり力Ｆｇは、 Ｗｇ・ＲＴ（（ｖ2 ／ρ）2 ＋１） となる。回転モーメントのモーメントアームの長さをＬ
3 とすると、（１７）´式と同様にして、 Ｌ3 ＝（ｇｚー（ｖ2 ／ρ）・ｇｙ）／ＲＴ（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ） が得られる。よって、力Ｆｇによる回転モーメントＦｇ
・Ｌ3 は、 Ｗｇ・ＲＴ（１＋（ｖ2 ／ρ）2 ）・Ｌ3 ＝Ｗｇ・（ｇｚ＋ｇｙ） …（２０）´ として得られる。

【０１１５】上記（１８）´、（１９）´、（２０）´
式より、第１の制御の場合と同様にして、 Ｗｄ・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｓｙ） ＜ Ｗｇ・（ｇｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｇｙ） …（２１）´ という具合に、左辺の車両４０を転倒させる方向に作用
する合成回転モーメントよりも右辺の車両４０を安定さ
せる方向に作用する回転モーメントの方が大きいという
関係が成立していれば、車両４０は転倒する虞がなく、
積荷４６のこぼれ等もなく安定して旋回走行が行なわれ
るということができる。この場合、左辺の合成回転モー
メントは、旋回に伴う遠心力分が加味された、作業機に
関する回転モーメントであることから、以下、動的作業
機回転モーメントと称する。また、右辺の回転モーメン
トは、旋回に伴う遠心力分が加味された、車体に関する
回転モーメントであることから、以下、動的車体回転モ
ーメントと称する。

【０１１６】（２１）´式において、動的車体回転モー
メントと動的作業機回転モーメントとの偏差Ｍ- ＝（２
１）´式の右辺ー（２１）´式の左辺をとると、偏差Ｍ
- の値が大きければ大きいほど、より安定した旋回走行
ができるということがいえる。 いま、重量Ｗｄが、Ｗ
ｄ´＞＞Ｗｄ´´と大きく変化した場合について検討す
る。重量が大きい場合Ｗｄ＝Ｗ´ｄの（２１）´の左辺
と、小さい場合Ｗｄ＝Ｗ´´ｄの（２１）´式の左辺と
を比較すると、 Ｗ´´ｄ・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｓ ｙ ）＜Ｗ´ｄ・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ ）・ ｓｙ） となる。ここで、（２１）´式の右辺は変化しないの
で、偏差Ｍ- ´をＷｄ＝Ｗ´ｄのときの偏差、偏差Ｍ-
´´をＷｄ＝Ｗ´´ｄのときの偏差とすると、 Ｍ- ´´＞Ｍ- ´ となり、重量が大きいＷｄ＝Ｗ´ｄのときの方が、車両
４０の安定性は悪くなる。つまり、作業機の積荷４６の
重量が大きければ大きいほど車両４０の旋回走行の安定
性が悪化する。

【０１１７】つぎに車速ｖが変化した場合について検討
する。車速ｖが、ｖ´＞＞ｖ´´のごとく大きく変化す
ると、（２１）´式の左辺同士は、 Ｗｄ・（ｄｚ＋（ｖ´´2 ／ρ）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ´´2 ／ρ） ・ｓｙ）＜Ｗｄ・（ｄｚ＋（ｖ´2 ／ρ）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ´2 ／ ρ）・ ｓｙ） という関係になる。ここで、（２１）´式の右辺は変化
しないので、Ｍ- ´をｖ＝ｖ´のときの偏差、Ｍ- ´´
をｖ＝ｖ´´のときの偏差とすると、 Ｍ- ´´＞Ｍ- ´ となり、車速が大きいｖ＝ｖ´のときの方が安定性が悪
くなる。すなわち、車両４０の車速ｖが大きければ大き
いほど車両４０の安定性が悪化する。

【０１１８】つぎに、旋回半径ρが変化した場合につい
て検討を加える。旋回半径ρが、ρ´＞＞ρ´´のごと
く大きく変化すると、（２１）´式の左辺同士は、 Ｗｄ・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ´´）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ´´） ・ｓｙ）＞Ｗｄ・（ｄｚ＋（ｖ2 ／ρ´）・ｄｙ）＋Ｗｓ・（ｓｚ＋（ｖ2 ／ρ ´）・ｓｙ） という関係になる。ここで、（２１）´式の右辺は変化
しないので、Ｍ- ´をρ＝ρ´のときの偏差、Ｍ- ´´
をρ＝ρ´´ときの偏差とすると、 Ｍ- ´´＜Ｍ- ´ となり、旋回半径が小さいρ＝ρ´´のときの方が安定
性が悪くなる。すなわち、車両４０の旋回半径が小さけ
れば小さいほど車両４０の安定性が悪化する。

【０１１９】ここで、旋回半径ρは、ステアリングの操
舵角Φが大きいほど小さくなり、逆に操舵角Φが小さい
ほど大きくなる。

【０１２０】以上の検討を総合すると、積荷４６の重量
が大きかったり、車速ｖが大きい場合には、非安定側の
動的作業機回転モーメントが大きくなり、偏差Ｍ- が小
さくなる傾向にあるので、車両４０の安定を著しく損な
う。一方において、操舵角Φを大きくすればするほど
（旋回半径ρが小さくなり）、非安定側の動的作業機回
転モーメントが大きくなり、偏差Ｍ- が小さくする傾向
にあるので、車両４０の安定を著しく損なう。このこと
は、逆にいえば、ステアリングを緩やかに切り、旋回半
径ρを大きめにすることで、動的作業機回転モーメント
の増大を抑えることができ、車両４０の安定性が確保さ
れることを意味する。そこで、作業機に関する回転モー
メントが大きくなるほど、ステアリングの操舵を緩やか
に、つまり目標操舵角と現在の操舵角との偏差に応じた
本来の操舵角速度指令から減少させるよう舵角制御すれ
ば、車両４０の旋回走行時の安定が確保される。

【０１２１】・舵角制御処理 以下、図１１、図１２に示すグラフを参照して、かかる
舵角制御処理の手順について説明する（フローチャート
は省略する）。

【０１２２】なお、作業機に関する回転モーメントは、
第１の制御の場合と同様に、遠心力の成分を含まない静
的作業機回転モーメントＭｓｄ（（２４）式）が使用さ
れる。まず、目標ステアリング角Φｇがメモリ１６から
読み出される。なお、この目標ステアリング角Φｇは、
前述するように車両４０は誘導ケーブルに沿って誘導さ
れるよう操舵制御されているため、時時刻刻変化してお
り一定していない。

【０１２３】そして、ステアリング角不感帯幅Φｄが設
定され、ステアリング角センサ２２で検出された現在の
ステアリング角Φが、 ΦｇーΦｄ＜Φ＜Φｇ＋Φｄ …（２７） の関係を満足するまで、ステアリング移動速度指令電圧
Ｖｓが出力され、ステアリングが操舵される。

【０１２４】すなわち、図１１は、ステアリング角偏差
Φε＝ΦｇーΦと静的作業機回転モーメントＭｓｄとス
テアリング移動速度指令電圧Ｖｓとの関係を示してい
る。この場合、指令電圧Ｖｓとステアリングの角速度と
は対応している。そして、ステアリング移動速度指令電
圧Ｖｓがプラス極性の場合は、ステアリングを右に切る
指令に対応しており、ステアリング移動速度指令電圧Ｖ
ｓがマイナス極性の場合は、ステアリングを左に切る指
令に対応している。

【０１２５】同図からも明かなように、ステアリング角
偏差Φεの絶対値の大きさに比例してステアリング移動
速度指令電圧Ｖｓの絶対値が大きくなっているのがわか
る。また、図１２は、車速ｖとオフセット電圧Ｖｓｏと
の関係を示している。最終的にステアリング移動速度指
令電圧Ｖｓは、図１１の指令電圧Ｖｓに図１２のオフセ
ット電圧Ｖｓｏを加算または減算したものとして以下の
ように求められる。

【０１２６】 ΦｇーΦｒ＞Φｄならば、Ｖｓ＝Ｖｓ＋Ｖｓｏ ーΦｄ≦Φｇ−Φｒ≦Φｄならば、Ｖｓ＝０ Φｇ−Φｒ＜ーΦｄならば、Ｖｓ＝ＶｓーＶｓｏ ここで、図１２に示すように車速ｖが増大するほど、オ
フセット電圧Ｖｓｏを小さくしてステアリング移動速度
指令電圧Ｖｓの絶対値を小さくしているのはつぎのよう
な理由による。

【０１２７】まず、第１の理由として、オフセット電圧
Ｖｓｏは、ステアリングを切るパワーを増幅させるため
電圧増分であり、車速ｖが小さくなるほど、操舵輪と路
面との摩擦が大きくなりステアリングを切るのにパワー
を必要とする。このために車速ｖが小さくなるほどオフ
セット電圧Ｖｓｏを大きくしてステアリング移動速度指
令電圧Ｖｓの絶対値を大きくするようにしている。ま
た、第２の理由として前述するように車速ｖが増大する
ほど、動的作業機回転モーメントが増大して車両４０が
不安定になる。そこで、車速ｖが大きくなるほどオフセ
ット電圧Ｖｓｏを小さくして、指令電圧Ｖｓの絶対値を
小さくすることにより、ステアリングをより緩やかに切
るようにして動的作業機回転モーメントの増大を抑え、
車両４０の安定を確保するようにしている。

【０１２８】一方、図１１のＨに示すように左旋回のた
めのステアリング角偏差Φεが同一の値の場合には、静
的作業機回転モーメントＭｓｄがＪに示すように大きく
なるにつれて、指令電圧Ｖｓの絶対値を小さくしている
とともに、Ｉに示すように右旋回のためのステアリング
角偏差Φεが同一の値の場合には、同様にＪ方向へ向け
て静的作業機回転モーメントＭｓｄが大きくなるほど、
指令電圧Ｖｓの絶対値を小さくしている。これは、前述
するように、作業機に関する回転モーメントが増大する
ほど、偏差Ｍ- が小さくなり車両４０が不安定になるの
で、ステアリングを緩やかに切ることにより、旋回半径
ρを小さくして、作業機回転モーメントの増大を抑えて
車両４０の安定を確保するためという理由による。

【０１２９】以上が、第３の制御である舵角制御の内容
である。

【０１３０】なお、実施例では、第１、第２および第３
の制御とも、静的作業機回転モーメントＭｓｄに応じて
電圧ΔＶａ、ΔＶｂ、Ｖｓを決定するようにしたが、動
的作業機回転モーメントに基づきこれら電圧を決定する
ような実施も可能である。

【０１３１】また、実施例では、ブームおよびバケット
からなる作業機を有した作業車両に適用する場合を想定
したが、これに限定されることなく、ブーム、アーム、
バケットからなる作業機を有したパワーショベルなどの
作業車両に適用する実施も可能である。要は、荷の積込
作業を行い、走行する作業車両であれば、いかなる形態
の作業機を具えた作業車両にも本発明は適用可能であ
る。

【０１３２】また、実施例では、作業車両として車輪式
の車両たるホイールローダを想定しているが、これに限
定されることなく、履帯式の車両に適用する実施も可能
である。この場合、前後進走行する場合には、接地点Ａ
を履帯の接地面先端に設定して、実施例をそのまま適用
することができる。

【０１３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、積
荷を含む作業機に関する回転モーメントを演算により求
め、この回転モーメントの大きさに応じて車速の制御、
ブレーキ力の制御、舵角の制御を行うようにしたので、
積荷の重量、作業機の姿勢、前後進状態、旋回状態にか
かわりなく、オペレータに負担を課すことなく自動的
に、安定して車両を走行させることができるようにな
る。このため、積荷のこぼれ、車体の揺動等がなくな
り、作業効率、車両の安全が飛躍的に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る作業車両の実施例の構成を
示すブロック図であり、同図（ａ）は実施例の制御装置
の構成を示し、同図（ｂ）は実施例の車両のパワートレ
インの構成を概念的に示す図である。

【図２】図２は図１に示す装置が搭載される作業車両の
左側面を示す側面図である。

【図３】図３は図２に示す作業車両の作業機の右側面の
幾何学的関係を示す側面図である。

【図４】図４は図１に示すＣＰＵで実行される第１の制
御であるエンジン回転数制御の処理手順を例示したフロ
ーチャートである。

【図５】図５は図４に示す処理で使用される、速度偏差
と作業機回転モーメントとエンジン回転数設定指令電圧
増減分値との関係を示すグラフであり、作業車両が前進
走行する場合に適用されるグラフである。

【図６】図６は図４に示す処理で使用される、速度偏差
と作業機回転モーメントとエンジン回転数設定指令電圧
増減分値との関係を示すグラフであり、作業車両が後進
走行する場合に適用されるグラフである。

【図７】図７は図１に示すＣＰＵで実行される第２の制
御であるブレーキ制御の処理手順を例示したフローチャ
ートである。

【図８】図８（ａ）は図７に示す処理で使用される、車
速と作業機回転モーメントとブレーキ圧指令電圧増分値
との関係を示すグラフであり、作業車両が前進走行して
いる場合に適用されるグラフである。図８（ｂ）は車速
とブレーキ圧指令電圧増分値との関係を示すグラフであ
り、作業車両が後進走行している場合に適用されるグラ
フである。

【図９】図９は実施例の作業車両の前面を示す前面図で
ある。

【図１０】図１０は作業車両が旋回走行している場合の
上面図である。

【図１１】図１１は図１に示すＣＰＵで実行される第３
の制御である操舵制御を説明するために用いたグラフで
あり、ステアリング角偏差と作業機回転モーメントとス
テアリング移動速度指令電圧との関係を示すグラフであ
る。

【図１２】図１２は、図１１に示すステアリング移動速
度指令電圧に加算または減算すべきオフセット電圧を車
速との関係で示すグラフである。

【符号の説明】

１ エンジン １４ コントローラ １５ ＣＰＵ １９ ブーム回転位置センサ ２０ バケット回転位置センサ ２１ 実車速センサ ２２ ステアリング角センサ ３０ アクセルペダル ３１ ブレーキペダル ３２ シリンダ圧力センサ ３３ ブレーキ圧力センサ ３４ 前後進センサ ４２ ブーム ４３ バケット ４４ 前輪 ４５ 後輪 ４６ 積荷

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年９月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 真幸 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 荷の積込作業を行う作業機を車体前
   部に具えた作業車両が車体前後に設けられた前後車輪で
   路面に接地しながら前後進する場合に、前記作業車両の
   目標車速と現在の車速との偏差に応じた加速度が得られ
   るように前記作業車両の速度を制御する作業車両の制御
   装置において、 前記作業機の前記車体に対する姿勢角度を検出する作業
   機姿勢角検出手段と、 前記作業機の積荷の重量を検出する荷重量検出手段と、 前記作業機姿勢角検出手段の検出値と前記荷重量検出手
   段の検出値と前記荷の重心位置と空荷の場合の前記作業
   機の重心位置と空荷の場合の前記作業機の重量とに基づ
   いて前輪の接地点を回転中心にして後輪を前記路面から
   離間させる方向へ前記作業機を回転させる回転モーメン
   トを演算する回転モーメント演算手段と、 前記作業車両が前進走行しており、かつ前記加速度が負
   となっている場合、または前記作業車両が後進走行して
   おり、かつ前記加速度が正となっている場合に、前記演
   算された回転モーメントが大きくなるにつれて、前記加
   速度の絶対値が小さくなるように前記加速度を可変する
   制御手段とを具えた作業車両の制御装置。
2. 【請求項２】 前記荷重量検出手段は、前記作業機
   姿勢角検出手段の検出値と前記荷の重心位置と空荷の場
   合の前記作業機の重心位置と空荷の場合の前記作業機の
   重量とに基づいて前記積荷の重量を未知数とする前記作
   業機の回動支点回りの回転モーメントを演算するととも
   に、前記作業機を駆動するアクチュエータの負荷に基づ
   いて当該アクチュエータの前記回動支点回りの回転モー
   メントを演算して、これら両回転モーメントが釣り合っ
   たことを条件として前記未知数の積荷の重量を演算する
   ようにした請求項１記載の作業車両の制御装置。
3. 【請求項３】 前記作業車両の速度の制御は、エン
   ジンの回転数を操作量に応じた大きさに設定するエンジ
   ン回転数設定手段が設けられ、前記作業車両の目標車速
   と現在の車速との偏差に応じた操作量を当該エンジン回
   転数設定手段に付与することにより行う請求項１記載の
   作業車両の制御装置。
4. 【請求項４】 荷の積込作業を行う作業機を車体前
   部に具えた作業車両が車体前後に設けられた前後車輪で
   路面に接地しながら前進する場合に、前記作業車両の現
   在の車速に応じたブレーキ力が得られるように前記作業
   車両のブレーキ力を制御して前記作業車両を停止させる
   作業車両の制御装置において、 前記作業機の前記車体に対する姿勢角度を検出する作業
   機姿勢角検出手段と、 前記作業機の積荷の重量を検出する荷重量検出手段と、 前記作業機姿勢角検出手段の検出値と前記荷重量検出手
   段の検出値と空荷の場合の前記作業機の重心位置と前記
   荷の重心位置と空荷の場合の前記作業機の重量とに基づ
   いて前輪の接地点を回転中心にして後輪を前記路面から
   離間させる方向へ前記作業機を回転させる回転モーメン
   トを演算する回転モーメント演算手段と、 前記演算された回転モーメントが大きくなるにつれて前
   記ブレーキ力が小さくなるように前記ブレーキ力を可変
   する制御手段とを具えた作業車両の制御装置。
5. 【請求項５】 荷の積込作業を行う作業機を車体前
   部に具えた作業車両が車体左右に設けられた左右車輪で
   路面に接地しながら旋回走行する場合に、前記作業車両
   の目標操舵角と現在の操舵角との偏差に応じた操舵角速
   度が得られるように前記作業車両の操舵角を制御する作
   業車両の制御装置において、 前記作業機の前記車体に対する姿勢角度を検出する作業
   機姿勢角検出手段と、 前記作業機の積荷の重量を検出する荷重量検出手段と、 前記作業機姿勢角検出手段の検出値と前記荷重量検出手
   段の検出値と前記荷の重心位置と空荷の場合の前記作業
   機の重心位置と空荷の場合の前記作業機の重量とに基づ
   いて前記左右車輪のうち前記作業車両の旋回半径方向外
   側の車輪の接地点を回転中心にして旋回半径方向内側の
   車輪を前記路面から離間させる方向へ前記作業機を回転
   させる回転モーメントを演算する回転モーメント演算手
   段と、 前記演算された回転モーメントが小さくなるように前記
   操舵角速度を前記回転モーメントの大きさに応じて可変
   する制御手段とを具えた作業車両の制御装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、前記作業車両の現
   在の車速が小さくなるにつれて前記操舵角速度が大きく
   なるように前記操舵角を制御するものである請求項５記
   載の作業車両の制御装置。