KR20230028518A

KR20230028518A - 작업 차량

Info

Publication number: KR20230028518A
Application number: KR1020237002972A
Authority: KR
Inventors: 마사토시 요시무라; 히로유키 고바야시; 사토루 가네코; 노리타카 이토오; 사토시 세키노; 가츠히코 도쿠다
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2020-08-11
Filing date: 2021-08-02
Publication date: 2023-02-28
Also published as: JP7130018B2; WO2022034825A1; US20230272598A1; JP2022032174A; CN116134249A; EP4170099A1

Abstract

작업 차량은, 엔진과, 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 신축 동작되는 유압 실린더와, 유압 실린더의 신축 동작에 따라서 움직이는 작업 장치와, 작업 장치에 대하여 독립적으로 구동되는 주행 장치와, 엔진에 의해 발전된 전력에 의해 구동되어 주행 장치를 동작시키는 전동 모터와, 유압 실린더 및 전동 모터를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 제어 장치는, 차체가 받는 반력에 기초하여, 엔진이 출력하는 토크 중, 작업 장치에 의해 소비되는 제1 토크 및 주행 장치에 의해 소비되는 제2 토크의 배분 비율을 변화시켜 유압 펌프의 출력과 전동 모터의 출력을 제어한다.

Description

작업 차량

본 발명은, 작업 차량에 관한 것이다.

차체를 이동시키기 위한 주행 장치와 토사 등을 굴삭하기 위한 버킷 및 암을 갖는 작업 장치를 구비한 작업 차량이 알려져 있다. 이러한 작업 차량에서는, 엔진의 동력을 주행 장치와 작업 장치에 분배하여 굴삭 작업을 행한다. 이때, 주행 구동력이 크고 작업 구동력이 너무 작으면, 버킷을 들어 올리는 것이 곤란해지기 때문에, 작업 효율이 저하된다. 한편, 주행 구동력이 작고 작업 구동력이 너무 크면, 토사에 버킷을 충분히 관입시킬 수 없거나, 버킷에 토사가 충분히 들어가기 전에 버킷을 들어 올릴 수 있거나 하기 때문에, 작업 효율이 저하된다.

특허문헌 1에는, 굴삭 작업 후의 평균 버킷 중량에 기초하여, 그 다음의 굴삭 작업 시에 있어서의 주행 구동력과 작업 구동력의 배분비(특성 P, N, L)를 자동으로 설정하는 방법이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2012-233521호 공보

특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 반복 굴삭 작업을 행하는 경우에 있어서, 전회의 굴삭 작업 후의 평균 버킷 중량에 기초하여 설정된 주행 구동력과 작업 구동력의 배분비에 기초하여, 금회의 굴삭 작업이 행해지게 된다. 따라서, 금회의 굴삭 작업의 대상으로 되는 굴삭 대상물의 경도가 전회의 굴삭 작업의 대상으로 되어 있었던 굴삭 대상물의 경도와 다른 경우에는, 설정되어 있는 배분비가, 금회의 굴삭 대상물의 굴삭에 적합한 배분비의 범위로부터 벗어나 버려, 굴삭 작업의 효율의 저하를 초래할 우려가 있다.

본 발명은, 굴삭 작업의 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 양태에 의한 작업 차량은, 차체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 신축 동작되는 유압 실린더와, 상기 유압 실린더의 신축 동작에 따라서 움직이는 작업 장치와, 상기 작업 장치에 대하여 독립적으로 구동되는 주행 장치와, 상기 엔진에 의해 발전된 전력에 의해 구동되어 상기 주행 장치를 동작시키는 전동 모터와, 상기 유압 실린더 및 상기 전동 모터를 제어하는 제어 장치를 구비한다. 상기 제어 장치는, 상기 차체가 받는 반력에 기초하여, 상기 엔진이 출력하는 토크 중, 상기 작업 장치에 의해 소비되는 제1 토크 및 상기 주행 장치에 의해 소비되는 제2 토크의 배분 비율을 변화시켜 상기 유압 펌프의 출력과 상기 전동 모터의 출력을 제어한다.

본 발명에 따르면, 굴삭 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은, 휠 로더의 측면도.
도 2는, 휠 로더의 시스템 구성도.
도 3은, 휠 로더의 기본적인 굴삭 작업에 대하여 설명하는 도면.
도 4는, 제1 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러의 기능 블록도.
도 5는, 버킷각 θ에 대하여 설명하는 도면.
도 6은, 제1 실시 형태에 관한 토크 배분 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면.
도 7a는, 펌프 요구 유량을 산출하기 위하여 사용되는 펌프 요구 맵의 일례에 대하여 도시하는 도면.
도 7b는, 주행 요구 토크를 산출하기 위하여 사용되는 주행 전동기의 토크 맵의 일례에 대하여 도시하는 도면.
도 8은, 메인 컨트롤러에 의해 실행되는 토크 결정 처리의 내용에 대하여 도시하는 흐름도.
도 9는, 제1 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러의 동작을 도시하는 타임 차트.
도 10은, 제2 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러의 동작을 도시하는 타임 차트.
도 11은, 제3 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러의 기능 블록도.
도 12는, 제3 실시 형태에 관한 토크 배분 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면.
도 13은, 제4 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러의 기능 블록도.
도 14는, 제5 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러의 기능 블록도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 작업 차량이 전동 구동식의 휠 로더인 예에 대하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업 차량에 대하여 설명한다. 도 1은, 휠 로더의 측면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 휠 로더(1)는, 주행 장치(11)가 탑재된 차체(8)와, 차체(8)의 전방부에 설치된 다관절형의 작업 장치(6)를 구비한다. 차체(8)는, 아티큘레이트 조타식(차체 굴절식)의 차체이고, 전방부 차체(8A)와, 후방부 차체(8B)와, 전방부 차체(8A)와 후방부 차체(8B)를 연결하는 심이음(10)을 갖는다.

후방부 차체(8B) 상에는, 전방에 운전실(12), 후방에 엔진실(16)이 탑재되어 있다. 엔진실(16)에는, 엔진(20)(도 2 참조), 엔진(20)에 의해 구동되는 유압 펌프(30A, 30B, 30C)(도 2 참조), 밸브 등의 유압 기기가 탑재되어 있다.

도 2는, 휠 로더(1)의 시스템 구성도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 휠 로더(1)는, 엔진(20)과, 엔진(20)에 기계적으로 접속되는 발전 전동기(40)와, 엔진(20)에 기계적으로 접속되는 유압 펌프(30A, 30B, 30C)와, 유압 펌프(30A)로부터 토출되는 작동유에 의해 구동되는 작업 장치(6)와, 작업 장치(6)의 동작을 제어하는 프런트 제어부(31)와, 유압 펌프(30B)로부터 토출되는 작동유에 의해 구동되는 브레이크 장치(21)와, 브레이크 장치(21)의 동작을 제어하는 브레이크 제어부(32)와, 유압 펌프(30C)로부터 토출되는 작동유에 의해 구동되는 스티어링 장치(22)와, 스티어링 장치(22)를 제어하는 스티어링 제어부(33)와, 발전 전동기(40)에서 발생한 전력에 의해 구동되는 주행 장치(11)를 구비한다.

작업 장치(6) 및 주행 장치(11)는, 엔진(20)의 동력에 의해, 서로 독립적으로 구동된다. 엔진(20)은, 예를 들어 디젤 엔진 등의 내연 기관에 의해 구성된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 작업 장치(6)는, 전방부 차체(8A)에 설치된다. 작업 장치(6)는, 전방부 차체(8A)에 회동 가능하게 설치되는 리프트 암(이하, 단순히 암이라고 기재함)(2)과, 암(2)에 회동 가능하게 설치되는 버킷(3)을 갖는다. 암(2)은, 유압 실린더인 암 실린더(4)의 신축 동작에 따라서 움직이고, 버킷(3)은, 유압 실린더인 버킷 실린더(5)의 신축 동작에 따라서 움직인다. 또한, 암(2) 및 암 실린더(4)는, 전방부 차체(8A)의 좌우에 1개씩 마련된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 버킷(3)을 작동시키기 위한 링크 기구로서, Z 링크식(벨 크랭크식)의 링크 기구를 채용하고 있다.

유압 실린더(4, 5)는, 엔진(20)(도2 참조)이 출력하는 토크에 의해 회전하는 유압 펌프(30A)로부터 토출되는 작동유(압유)에 의해 신축 동작된다.

주행 장치(11)는, 전방부 차체(8A)에 설치되는 전륜(7A)(타이어(7))과, 후방부 차체(8B)에 설치되는 후륜(7B)(타이어(7))과, 주행 전동기(43)로부터의 동력을 타이어(7)에 전달하는 동력 전달 장치를 갖는다. 동력 전달 장치는, 액슬, 디퍼런셜 장치, 프로펠러 샤프트 등을 포함해서 구성된다.

주행 전동기(43)는, 엔진(20)이 출력하는 토크에 의해 회전하는 발전 전동기(40)에서 발전된 전력에 의해 회전 구동되어 주행 장치(11)를 동작시키는 전동 모터이다. 또한, 휠 로더(1)는, 전방부 차체(8A)와 후방부 차체(8B)를 연결하도록 마련되는 좌우 한 쌍의 유압 실린더(이하, 스티어링 실린더라고 기재함)(15)를 갖는 스티어링 장치(22)에 의해 전타된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 유압 펌프(30A, 30B, 30C)는, 엔진(20) 및 발전 전동기(40)와 기계적으로 접속되어 있다. 유압 펌프(30A, 30B, 30C)는, 엔진(20)이 출력하는 토크에 의해 구동되어 작동 유체로서의 작동유를 토출한다. 또한, 발전 전동기(40)가 전동기로서 기능하는 경우에는, 엔진(20) 및 발전 전동기(40)가 출력하는 토크에 의해, 유압 펌프(30A, 30B, 30C)가 구동된다.

유압 펌프(30A)로부터 토출되는 작동유는, 프런트 제어부(31)에 의해, 그 압력, 유량 및 유통 방향이 제어된다. 유압 펌프(30B)로부터 토출되는 작동유는, 브레이크 제어부(32)에 의해, 그 압력, 유량 및 유통 방향이 제어된다. 유압 펌프(30C)로부터 토출되는 작동유는, 스티어링 제어부(33)에 의해, 그 압력, 유량 및 유통 방향이 제어된다.

휠 로더(1)는, 작업 장치(6)를 동작시키는 유압 실린더(4, 5) 및 주행 장치(11)를 동작시키는 주행 전동기(43)를 제어하는 제어 장치인 메인 컨트롤러(100)와, 메인 컨트롤러(100)로부터 입력되는 발전 전압 지령에 기초하여 발전 전동기(40)를 제어하는 발전 인버터(발전 전동기용 인버터)(41)와, 메인 컨트롤러(100)로부터 입력되는 주행 구동 토크 지령에 기초하여 주행 전동기(43)의 토크를 제어하는 주행 인버터(주행 전동기용 인버터)(42)와, 운전실(12) 내에 마련되는 각종 조작 부재(50 내지 59)를 구비한다.

운전실(12) 내에는, 암(2)을 구동시키기 위한 암 조작 레버(52)와, 버킷(3)을 구동시키기 위한 버킷 조작 레버(53)와, 차체(8)의 전진(F)과 후진(R)을 전환하는 전후진 전환 장치인 전후진 스위치(51)와, 차체(8)를 가속시키기 위한 액셀러레이터 페달(58)과, 차체(8)를 감속시키기 위한 브레이크 페달(59)과, 차체(8)의 좌우 진행 방향을 지시하기 위한 스티어링 휠(55)과, 토크 배분 모드를 MANUAL 모드와 AUTO 모드 중 어느 것으로 전환하는 전환 장치인 모드 전환 스위치(57)와, 엔진(20)의 출력 토크를 작업 장치(6)와 주행 장치(11)에 배분하는 비율을 수동으로 설정하기 위한 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)과, 주차 브레이크를 작동시키기 위한 주차 브레이크 스위치(56)가 마련되어 있다.

메인 컨트롤러(100)는, 동작 회로로서의 CPU(Central Processing Unit)(104), 기억 장치로서의 ROM(Read Only Memory)(105) 및 RAM(Random Access Memory)(106), 입력 인터페이스(107), 출력 인터페이스(108), 그리고, 그 밖의 주변 회로를 구비한 마이크로컴퓨터로 구성된다. 또한, 메인 컨트롤러(100)는, 하나의 마이크로컴퓨터로 구성해도 되고, 복수의 마이크로컴퓨터로 구성해도 된다.

메인 컨트롤러(100)의 ROM(105)은, EEPROM 등의 불휘발성 메모리이고, 각종 연산이 실행 가능한 프로그램이 저장되어 있다. 즉, 메인 컨트롤러(100)의 ROM(105)은, 본 실시 형태의 기능을 실현하는 프로그램을 판독 가능한 기억 매체이다. RAM(106)은 휘발성 메모리이고, CPU(104)와의 사이에서 직접적으로 데이터의 입출력을 행하는 워크 메모리이다. RAM(106)은, CPU(104)가 프로그램을 연산 실행하고 있는 동안, 필요한 데이터를 일시적으로 기억한다. 또한, 메인 컨트롤러(100)는, 플래시 메모리, 하드디스크 드라이브 등의 기억 장치를 더 구비하고 있어도 된다.

CPU(104)는, ROM(105)에 기억된 프로그램을 RAM(106)에 전개하여 연산 실행하는 처리 장치이며, 프로그램에 따라서 입력 인터페이스(107) 및 ROM(105), RAM(106)으로부터 도입한 신호에 대하여 소정의 연산 처리를 행한다.

입력 인터페이스(107)에는, 조작 신호 및 센서 신호가 입력된다. 입력 인터페이스(107)는, 입력된 신호를 CPU(104)에서 연산 가능하도록 변환한다. 출력 인터페이스(108)는, CPU(104)에서의 연산 결과에 따른 출력용의 신호를 생성하고, 그 신호를 프런트 제어부(31), 브레이크 제어부(32), 스티어링 제어부(33), 발전 인버터(41) 및 주행 인버터(42) 등에 출력한다.

메인 컨트롤러(100)는, 오퍼레이터의 조작에 의해 입력되는 조작 신호와, 각종 센서에서 검출되는 센서 신호에 기초하여, 프런트 제어부(31), 브레이크 제어부(32), 스티어링 제어부(33), 발전 인버터(41) 및 주행 인버터(42)를 통괄적으로 제어한다.

메인 컨트롤러(100)에 입력되는 조작 신호로서는, 액셀러레이터 페달(58)로부터 출력되는 액셀러레이터 페달(58)의 조작량을 나타내는 액셀러레이터 신호, 브레이크 페달(59)로부터 출력되는 브레이크 페달(59)의 조작량을 나타내는 브레이크 신호, 암 조작 레버(52)로부터 출력되는 암 조작 레버(52)의 조작량을 나타내는 암 신호, 및 버킷 조작 레버(53)로부터 출력되는 버킷 조작 레버(53)의 조작량을 나타내는 버킷 신호, 스티어링 휠(55)로부터 출력되는 스티어링 휠(55)의 조작량을 나타내는 스티어링 신호, 및 전후진 스위치(51)로부터 출력되는 전후진 스위치(51)의 조작 위치를 나타내는 진행 방향 신호 등이 있다. 또한, 메인 컨트롤러(100)에 입력되는 조작 신호로서는, 모드 전환 스위치(57)로부터 출력되는 모드 전환 스위치(57)의 조작 위치를 나타내는 모드 전환 신호 및 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)로부터 출력되는 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)의 조작 위치를 나타내는 비율 설정 신호가 있다.

메인 컨트롤러(100)에 입력되는 센서 신호로서는, 차체(8)와 암(2)을 연결하는 연결 축에 마련되는 암 상대각 센서(62)에서 검출된 각도를 나타내는 신호, 및 암(2)과 버킷(3)을 연결하는 연결 축에 마련되는 버킷 상대각 센서(63)에서 검출된 각도를 나타내는 신호가 있다. 암 상대각 센서(62)는, 차체(8)에 대한 암(2)의 상대각(경사각)을 검출하고, 검출한 각도를 나타내는 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력하는 포텐시오미터이다. 버킷 상대각 센서(63)는, 암(2)에 대한 버킷(3)의 상대각(경사각)을 검출하고, 검출한 각도를 나타내는 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력하는 포텐시오미터이다. 지면(주행면)에 대한 차체(8)의 각도는 일정하기 때문에, 암 상대각 센서(62)에서 검출되는 각도는, 지면에 대한 암(2)의 상대각(경사각)에 상당한다고 할 수 있다.

또한, 메인 컨트롤러(100)에 입력되는 센서 신호로서는, 차속 센서(61)에서 검출된 차량 속도를 나타내는 신호가 있다. 차속 센서(61)는, 휠 로더(1)의 차량 속도(주행 속도)를 검출하고, 검출한 차량 속도를 나타내는 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력한다. 또한, 메인 컨트롤러(100)에 입력되는 센서 신호로서는, 복수의 회전 속도 센서에 의해 검출된 엔진(20), 발전 전동기(40), 유압 펌프(30A, 30B, 30C) 및 주행 전동기(43)의 회전 속도를 나타내는 신호, 복수의 압력 센서에 의해 검출된 유압 펌프(30A, 30B, 30C)의 토출압, 유압 실린더의 압력(부하압) 등을 나타내는 신호가 있다.

메인 컨트롤러(100)는, 조작 레버(52, 53)의 조작 방향 및 조작량에 기초하여, 프런트 제어 지령을 출력한다. 프런트 제어부(31)는, 메인 컨트롤러(100)로부터의 프런트 제어 지령에 기초하여, 유압 펌프(30A)로부터 토출되는 작동유의 압력, 속도 및 방향을 조정하고, 암 실린더(4) 및 버킷 실린더(5)를 동작시킨다. 프런트 제어부(31)는, 유압 펌프(30A)로부터 토출되는 작동유의 흐름을 제어하는 방향 제어 밸브, 및 이 방향 제어 밸브의 파일럿실에 입력되는 파일럿압을 생성하는 전자 밸브 등을 갖는다.

메인 컨트롤러(100)는, 브레이크 페달(59)의 조작량 및 주차 브레이크 스위치(56)의 조작 위치에 기초하여, 브레이크 제어 지령을 출력한다. 브레이크 제어부(32)는, 메인 컨트롤러(100)로부터의 브레이크 제어 지령에 기초하여, 유압 펌프(30B)로부터 토출되는 작동유의 압력, 속도 및 방향을 조정하고, 브레이크(13) 및 주차 브레이크(14)를 기능시키기 위한 유압 실린더(17, 18)를 동작시킨다. 브레이크 제어부(32)는, 유압 펌프(30B)로부터 토출되는 작동유의 흐름을 제어하는 방향 제어 밸브, 및 이 방향 제어 밸브의 파일럿실에 입력되는 파일럿압을 생성하는 전자 밸브 등을 갖는다.

메인 컨트롤러(100)는, 스티어링 휠(55)의 조작 방향 및 조작량에 기초하여, 스티어링 제어 지령을 출력한다. 스티어링 제어부(33)는, 메인 컨트롤러(100)로부터의 스티어링 제어 지령에 기초하여, 유압 펌프(30C)로부터 토출되는 작동유의 압력, 속도 및 방향을 조정하고, 스티어링 실린더(15)를 동작시킨다. 스티어링 제어부(33)는, 유압 펌프(30C)로부터 토출되는 작동유의 흐름을 제어하는 방향 제어 밸브, 및 이 방향 제어 밸브의 파일럿실에 입력되는 파일럿압을 생성하는 전자 밸브 등을 갖는다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 엔진(20)이 출력하는 토크에 의해 유압 펌프(30A, 30B, 30C)가 구동되고, 유압 펌프(30A, 30B, 30C)로부터 토출되는 작동유에 의해, 작업 장치(6), 브레이크 장치(21) 및 스티어링 장치(22)가 구동된다.

발전 인버터(41) 및 주행 인버터(42)는, 직류부(직류 모선)(44)에 의해 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 휠 로더(1)는, 직류부(44)에 접속되는 축전 장치를 구비하고 있지 않다. 발전 인버터(41)는, 메인 컨트롤러(100)로부터의 발전 전압 지령에 기초하여, 발전 전동기(40)로부터 공급되는 전력을 이용하여 직류부(44)의 버스 전압을 제어한다. 주행 인버터(42)는, 메인 컨트롤러(100)의 주행 구동 토크 지령에 기초하여, 직류부(44)의 전력을 이용하여 주행 전동기(43)를 구동시킨다.

이와 같이, 본 실시 형태에서는, 엔진(20)이 출력하는 토크에 의해 발전 전동기(40)가 구동되고, 발전 전동기(40)에서 발생하는 전력에 의해 주행 전동기(43)가 구동된다.

암 조작 레버(52)가 조작되면, 암 실린더(4)의 신축 동작에 의해 암(2)이 상하 방향으로 회동(부앙동)한다. 버킷 조작 레버(53)가 조작되면, 버킷 실린더(5)의 신축 동작에 의해 버킷(3)이 상하 방향으로 회동(크라우드 동작 또는 덤프 동작)한다.

스티어링 휠(55)이 조작되면, 스티어링 실린더(53)의 신축 동작에 수반하여 후방부 차체(8B)에 대하여 전방부 차체(8A)가 심이음(10)을 중심으로 하여 좌우로 굴절(전타)한다. 타이어(7)는, 주행 전동기(43)의 구동에 의해 회전하여, 휠 로더(1)를 전후진시킨다.

전후진 스위치(51)가 전진측으로 조작되어 있는 상태에서, 액셀러레이터 페달(58)이 답입되면, 타이어(7)가 전진 방향으로 회전하여, 차체(8)가 전진 주행한다. 전후진 스위치(51)가 후진측으로 조작되어 있는 상태에서, 액셀러레이터 페달(58)이 답입되면, 타이어(7)가 후진 방향으로 회전하여, 차체(8)가 후진 주행한다.

모드 전환 스위치(57)는, 휠 로더(1)의 차체(8)에 작용하는 반력 F_R에 기초하여, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크가 제어되는 AUTO 모드(제1 제어 모드)와, 반력 F_R에 관계없이, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크의 비율이 소정 비율로 유지되도록, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크가 제어되는 MANUAL 모드(제2 제어 모드)를 수동으로 전환 가능한 모드 전환 조작부이다.

또한, 작업 구동 토크는, 엔진(20)이 출력하는 토크 중, 작업 장치(6)에 의해 소비되는 토크(제1 토크)에 상당한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 작업 구동 토크는, 유압 펌프(30A)의 입력 토크에 상당한다. 주행 구동 토크는, 엔진(20)이 출력하는 토크 중, 주행 장치(11)에 의해 소비되는 토크(제2 토크)에 상당한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 주행 구동 토크는, 주행 전동기(43)의 출력 토크에 상당한다.

모드 전환 스위치(57)는, AUTO 모드 위치와 MANUAL 모드 위치를 갖는다. 모드 전환 스위치(57)는, AUTO 모드 위치로 조작되어 있는 경우, AUTO 모드가 선택되어 있는 것을 나타내는 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력한다. 이 경우, 메인 컨트롤러(100)는, 토크 배분 모드로서 AUTO 모드를 설정한다. 모드 전환 스위치(57)는, MANUAL 모드 위치로 조작되어 있는 경우, MANUAL 모드가 선택되어 있는 것을 나타내는 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력한다. 이 경우, 메인 컨트롤러(100)는, 토크 배분 모드로서 MANUAL 모드를 설정한다.

토크 배분 비율 설정 다이얼(54)은, 토크 배분 모드가 MANUAL 모드로 설정되어 있을 때에 사용되는 토크 배분 비율의 설정값 η_CS를 설정하기 위한 조작 부재이다. 메인 컨트롤러(100)는, 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)의 조작 위치에 기초하여, 주행 구동 토크의 배분 비율의 설정값 η_CS를 설정한다. 또한, 메인 컨트롤러(100)는, 작업 구동 토크의 배분 비율의 설정값 η_IS를 설정한다. 메인 컨트롤러(100)는, 100[％]로부터 주행 구동 토크의 배분 비율의 설정값 η_CS[％]를 감함으로써, 작업 구동 토크의 배분 비율의 설정값 η_IS를 산출한다(100-η_CS=η_IS[％]). 메인 컨트롤러(100)는, 토크 배분 비율의 설정값 η_CS, η_IS를 ROM(105)에 기억시킨다.

이어서, 도 3을 참조하여 휠 로더(1)의 기본적인 굴삭 작업에 대하여 설명한다. 휠 로더(1)의 굴삭 작업에서는, 먼저, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 휠 로더(1)를 토사산, 지산 등의 굴삭 대상물(91)을 향하여 전진시킨다. 이어서, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, 굴삭 대상물(91)에 돌입하는 형태로 버킷(3)을 굴삭 대상물(91)에 관입하고, 암(2) 및 버킷(3)을 조작하여, 버킷(3)에 토사 등의 운반물을 넣는다. 마지막으로, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 버킷(3)에 들어간 토사 등의 운반물을 흘리지 않도록 버킷(3)을 앞으로 떠 올려(크라우드 동작시켜), 굴삭 작업이 완료된다. 굴삭 작업이 완료된 후에는 휠 로더(1)를 일단 후퇴시키고, 덤프 트럭 등의 운반 차량을 향하여 휠 로더(1)를 전진시킨다. 이때, 오퍼레이터는, 암 조작 레버(52)를 조작하여 암(2)을 상승시키면서, 스티어링 휠(55)을 조작하여 휠 로더(1)를 덤프 트럭을 향하여 전진시킨다. 덤프 트럭의 앞에서 휠 로더(1)를 정지시킨 후, 오퍼레이터는, 버킷 조작 레버(53)를 조작하여, 버킷(3)을 덤프 동작시킴으로써, 덤프 트럭의 짐받이에 버킷(3) 내의 운반물을 싣는다(즉, 버킷(3) 내의 토사를 방토한다). 적입 작업이 완료되면, 오퍼레이터는, 휠 로더(1)를 다시 후퇴시켜, 원래의 위치로 복귀한다.

이 굴삭 작업과 적입 작업을 포함하는 일련의 작업은, 휠 로더(1)의 전체 작업 시간의 대다수를 차지한다. 그 때문에, 휠 로더(1)의 작업 효율을 향상시키기 위해서는, 이 일련의 작업의 효율을 향상시키는 것이 유효하다. 또한, 작업 효율이란, 예를 들어 굴삭 작업과 적입 작업을 포함하는 일련의 작업에 있어서, 단위 시간당의 운반 차량에 실은 굴삭물의 중량[ton/h]에 상당하고, 이것이 클수록 단시간에 보다 많은 물량을 굴삭할 수 있는 것을 의미한다.

여기서, 주행 장치(11)의 구동력(주행 구동력)과, 작업 장치(6)의 구동력(작업 구동력)의 밸런스가 나쁘면, 굴삭 작업의 효율이 저하되어 버린다. 예를 들어, 주행 구동력이 부족하고, 작업 구동력이 과잉인 경우, 굴삭 대상물(91)에 버킷(3)을 충분히 관입시킬 수 없거나, 버킷(3) 내에 토사가 충분히 들어가기 전에 버킷(3)이 굴삭 대상물(91) 위까지 들어 올려지거나 하기 때문에, 작업 효율이 저하된다. 한편, 작업 구동력이 부족하고, 주행 구동력이 과잉인 경우, 버킷(3)을 들어 올리는 데 시간이 걸려 버리기 때문에, 작업 효율이 저하된다. 이와 같이, 주행 구동력과 작업 구동력의 밸런스가 나쁘면, 작업 효율이 저하되어 버린다.

그래서, 본 실시 형태에서는, 버킷(3)을 굴삭 대상물(91)에 적절하게 관입하기 위하여 필요한 주행 장치(11)의 구동력(주행 구동력)과, 단시간에 버킷(3) 내에 대량의 토사를 싣기 위하여 필요한 작업 장치(6)의 구동력(작업 구동력)의 밸런스를 적절한 것으로 함으로써, 상기 일련의 작업에 있어서의 굴삭 작업의 효율의 향상을 도모한다.

또한, 주행 구동력과 작업 구동력의 적절한 밸런스는, 굴삭 대상물(91)의 경도에 따라 바뀐다. 굴삭 대상물(91)의 경도가 딱딱할수록, 큰 주행 구동력이 필요해진다. 굴삭 대상물(91)의 경도의 영향은, 굴삭 작업 시에 휠 로더(1)의 차체(8)가 굴삭 대상물(91)로부터 받는 반력으로 나타난다. 휠 로더(1)의 차체(8)에 작용하는 반력은, 굴삭 대상물(91)의 경도가 딱딱할수록 커진다. 본 실시 형태에서는, 굴삭 작업 시에, 휠 로더(1)의 차체(8)에 작용하는 반력에 기초하여, 주행 구동력과 작업 구동력의 밸런스를 조정함으로써, 작업 효율의 향상을 도모한다.

도 4는, 메인 컨트롤러(100)의 기능 블록도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 메인 컨트롤러(100)는, ROM(105)에 기억되어 있는 프로그램을 실행함으로써, 휠 로더(1)의 차체(8)가 받는 반력 F_R을 산출하는 반력 계산부(131), 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 상태인지 여부를 판정하는 굴삭 상태 판정부(132), 반력 계산부(131)에서 산출된 반력 F_R에 기초하여, 작업 구동 토크와 주행 구동 토크의 배분 비율 η_I, η_C를 결정하는 토크 배분 비율 계산부(133), 및 토크 배분 비율 계산부(133)에서 결정된 배분 비율 η_I, η_C에 기초하여, 작업 구동 토크를 제어하기 위한 작업 구동 토크 지령과 주행 구동 토크를 제어하기 위한 주행 구동 토크 지령을 결정하는 엔진 토크 배분 계산부(134)로서 기능한다.

반력 계산부(131)는, 휠 로더(1)의 견인력 F_P와 차량 속도 V에 기초하여, 휠 로더(1)의 차체(8)가 받는 반력 F_R을 산출한다. 반력 F_R을 산출하는 방법의 일례에 대하여 설명한다. 반력 F_R은, 운동량과 충격량의 관계를 사용하여, 다음 식 (1)에 의해 구해진다.

여기서, m은 휠 로더(1)의 질량, t₀은 기준 시각, t₁은 기준 시각 t₀으로부터 소정 시간 경과 후의 시각, v₀은 기준 시각 t₀에 있어서의 휠 로더(1)의 차량 속도, v₁은 시각 t₁에 있어서의 휠 로더(1)의 차량 속도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 휠 로더(1)의 차량 속도는, 차속 센서(61)에 의해 검출하고 있지만, 동력 전달 장치를 구성하는 축의 회전 속도를 검출하는 로터리 인코더를 마련하고, 로터리 인코더에서 검출되는 정보에 기초하여 연산하도록 해도 된다.

견인력 F_P는, 주행 전동기(43)에 의해 발생하는 주행 구동력에 상당하고, 예를 들어 시각 t₁에 있어서의 주행 전동기(43)의 출력 토크(주행 구동 토크) Tm, 종합 감속비 λ, 타이어(7)의 직경 Dt에 기초하여 다음 식 (2)에 의해 구해진다.

또한, 종합 감속비 λ는, 엔진(20)의 회전 속도와 타이어(7)의 회전 속도의 비이고, 트랜스미션이 마련되는 경우에는, 트랜스미션의 변속비에 감속비(디퍼런셜비)를 곱함으로써 산출된다. c는, 단위 환산을 위한 계수이다. 주행 구동 토크(모터 출력 토크) Tm은, 토크 센서에 의해 검출하도록 해도 되고, 전류 센서에 의해 검출되는 모터 전류로부터 연산하도록 해도 된다.

굴삭 작업 시에 산출되는 반력 F_R은, 굴삭 대상물(91)로부터 휠 로더(1)에 작용하는 반발력이 지배적이고, 굴삭 대상물(91)의 경도의 영향을 받는다. 기준 시각 t₀은, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입했을 때의 시각(버킷(3)이 굴삭 대상물(91)에 관입을 개시했을 때의 시각)이다.

메인 컨트롤러(100)는, 액셀러레이터 페달(58)의 조작량 및 휠 로더(1)의 차량 속도 v의 시간 변화율에 기초하여, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입했는지 여부(즉, 버킷(3)이 굴삭 대상물(91)에 관입을 개시하였는지 여부)를 판정한다. 메인 컨트롤러(100)는, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입했다고 판정하면, 돌입 플래그를 온으로 설정한다. 또한, 메인 컨트롤러(100)는, 돌입 플래그를 온으로 설정했을 때의 시각을 기준 시각 t₀으로서 설정한다. 또한, 돌입 플래그는, 후술하는 굴삭 판정 플래그가 오프로 설정될 때에, 오프로 설정된다.

메인 컨트롤러(100)는, 소정의 제어 주기로 반복 검출되는 차량 속도 v의 전회값 va와 금회값 vb의 차(vb-va)를 전회값 va를 검출한 시각 ta로부터 금회값 vb를 검출한 시각 tb까지의 시간 Δt(=tb-ta)로 제산함으로써, 차량 속도 v의 시간 변화율 D(=(vb-va)/(tb-ta))를 산출한다. 메인 컨트롤러(100)는, 액셀러레이터 페달(58)의 조작량이 미리 정한 역치 이상이고, 또한, 차량 속도 v의 시간 변화율 D가 미리 정한 역치 이상인 경우, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입했다고 판정한다. 메인 컨트롤러(100)는, 액셀러레이터 페달(58)의 조작량이 미리 정한 역치 미만인 경우, 혹은, 차량 속도 v의 시간 변화율 D가 미리 정한 역치 미만인 경우, 휠 로더(1)는 굴삭 대상물(91)에 돌입하지 않았다고 판정한다.

굴삭 상태 판정부(132)는, 버킷(3)의 각도(이하, 버킷각이라고도 기재함) θ, 및 암 실린더(4)의 보텀측 유실의 압력(이하, 보텀압이라고도 기재함) Pa에 기초하여, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 상태인지 여부를 판정한다. 암 실린더(4)의 보텀압 Pa는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 암 실린더(4)의 보텀측 유실(도시하지 않음)과 프런트 제어부(31)를 접속하는 유로에 마련되는 압력 센서(71)에 의해 검출된다. 압력 센서(71)는, 검출 신호를 메인 컨트롤러(100)에 출력한다.

도 5는, 버킷각 θ에 대하여 설명하는 도면이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 버킷각 θ는, 기준면(90)으로부터의 버킷(3)의 경사 각도이다. 본 실시 형태에서는, 기준면(90)은 지면(주행면)과 평행하게 설정되는 면이다. 버킷(3)의 날부(39)의 저면이 기준면(90)에 평행한 상태에서는, 버킷각 θ는 0[°]이다. 크라우드 동작에 의해 버킷(3)이 회동하면, 그 회동에 수반하여 버킷각 θ는 증가한다. 바꾸어 말하면, 덤프 동작에 의해 버킷(3)이 회동하면, 그 회동에 수반하여 버킷각 θ는 감소한다. 버킷각 θ는, 암 상대각 센서(62)에서 검출된 기준면(90)에 대한 암(2)의 상대각 및 버킷 상대각 센서(63)에서 검출된 암(2)에 대한 버킷(3)의 상대각에 기초하여, 메인 컨트롤러(100)에 의해 산출된다.

굴삭 상태 판정부(132)는, 버킷각 θ가 미리 정해진 각도 범위(하측 역치 θa 내지 상측 역치 θb) 내이고, 또한, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 미리 정해진 압력 역치 Pa0 이상으로 되었을 때에, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정하고, 굴삭 판정 플래그를 온으로 설정한다. 굴삭 판정 플래그는, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 상태일 때에는 온으로 설정되고, 굴삭 작업이 종료되면 오프로 설정된다.

각도 범위를 규정하는 하측 역치 θa 및 상측 역치 θb는, 작업 장치(6)의 돌입 자세에 기초하여 설정된다. 작업 장치(6)의 돌입 자세는, 버킷(3)이 주행면(지면)의 근방에 있어서, 버킷(3)이 주행면(지면)에 대하여 대략 평행하게 되는 자세이다. 하측 역치 θa 및 상측 역치 θb는, 미리 ROM(105)에 기억되어 있다.

암 실린더(4)의 보텀압 Pa는, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입하는 것에 기인하여 상승한다. 압력 역치 Pa0은, 미리 ROM(105)에 기억되어 있다. 압력 역치 Pa0은, 예를 들어 버킷(3)이 빈 상태이며 또한 돌입 자세에 있는 작업 장치(6)를 지지하고 있는 암 실린더(4)의 보텀압의 2배 정도의 값을 채용할 수 있다.

즉, 굴삭 상태 판정부(132)는, 작업 장치(6)가 돌입 자세인 상태에서 암 실린더압의 상승에 의해 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입한 것이 검출된 경우에, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정한다.

굴삭 상태 판정부(132)는, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정된 후, 버킷각 θ가 각도 역치 θe(예를 들어, 30° 정도) 이상으로 되었을 때에, 굴삭 작업이 종료되었다고 판정하고, 굴삭 판정 플래그를 오프로 설정한다. 또한, 메인 컨트롤러(100)는, 굴삭 판정 플래그를 오프로 설정할 때, 돌입 플래그도 오프로 설정한다. 각도 역치 θe는, 굴삭 작업이 종료되었는지 여부를 판정하기 위한 역치이고, 예를 들어 버킷(3)의 크라우드 동작이 완료되고, 버킷(3)이 운반 자세로 되어 있는 상태의 버킷각 θ를 채용할 수 있다. 즉, 굴삭 상태 판정부(132)는, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정된 후, 버킷(3)이 운반 자세로 된 것이 검출된 경우에, 굴삭 작업이 종료되었다고 판정한다.

토크 배분 비율 계산부(133)는, 반력 계산부(131)에서 산출된 반력 F_R, 굴삭 상태 판정부(132)에 의해 설정된 굴삭 판정 플래그, 및 토크 배분 모드에 기초하여, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I[％] 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C[％]를 산출한다. 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I는 0 내지 100％의 값을 취한다. 마찬가지로, 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C는 0 내지 100％의 값을 취한다. 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I와 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C의 합은 100[％]이 된다.

토크 배분 비율 계산부(133)는, 토크 배분 모드로서 AUTO 모드가 설정되어 있는 경우, 반력 계산부(131)에서 산출된 반력 F_R에 기초하여, 배분 비율 η_I, η_C를 설정한다.

도 6은, 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C 및 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I를 결정하기 위한 토크 배분 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면이다. 도 6의 실선으로 나타내는 바와 같이, 토크 배분 비율 테이블은, 휠 로더(1)의 차체(8)가 받는 반력 F_R과 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 대응지어진 테이블이다. 또한, 도 6에서는, 파선으로 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I를 기재하고 있다.

메인 컨트롤러(100)의 ROM(105)에는, 도 6에 도시하는 토크 배분 비율 테이블이 미리 기억되어 있다. 도 6의 실선으로 나타내는 바와 같이, 토크 배분 비율 테이블은, 반력 F_R이 커질수록, 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 커지는 특성의 테이블이다. 또한, 토크 배분 비율 테이블은, 반력 F_R이 커질수록, 반력 F_R의 증가량에 대한 배분 비율 η_C의 증가량의 비율(기울기)이 작아지도록 설정되어 있다. 이에 의해, 휠 로더(1)를 굴삭 대상물(91)에 돌입시켰을 때의 반력 F_R의 증가에 따라, 빠르게 주행 구동력을 증가시킬 수 있다. 토크 배분 비율 테이블은, 미리 실험 등에 의해 정해진다.

토크 배분 비율 계산부(133)는, 굴삭 판정 플래그가 온으로 설정되면, 도 6의 실선으로 나타내는 주행 구동 토크의 배분 비율 테이블을 참조하여, 반력 계산부(131)에서 산출된 반력 F_R에 기초하여 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 산출한다. 또한, 토크 배분 비율 계산부(133)는, 100[％]로부터 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C[％]를 감함으로써, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I를 산출한다(100-η_C=η_I[％]). 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C는, 반력 F_R이 커질수록 커지기 때문에, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I는, 반력 F_R이 커질수록 작아진다.

따라서, 토크 배분 모드로서 AUTO 모드가 설정되어 있는 경우, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 동안, 반력 F_R의 변화에 따라서 배분 비율 η_C, η_I가 실시간으로 변화한다.

토크 배분 비율 계산부(133)는, 토크 배분 모드로서 MANUAL 모드가 설정되어 있는 경우, ROM(105)에 기억되어 있는 배분 비율의 설정값 η_CS, η_IS를 배분 비율 η_C, η_I로서 설정한다(η_C=η_CS, η_I=η_IS). 즉, MANUAL 모드가 설정되어 있는 경우, 반력 F_R이 변화했다고 해도 배분 비율 η_C, η_I는 일정한 값으로 유지된다.

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 토크 배분 비율 계산부(133)에서 산출된 배분 비율 η_C, η_I, 엔진 출력 토크 TE, 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 주행 요구 토크 T_{C_REQ}에 기초하여, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM} 및 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 산출한다.

엔진 출력 토크 TE, 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 주행 요구 토크 T_{C_REQ}는, 메인 컨트롤러(100)에 의해 산출된다. 엔진 출력 토크 TE는, 현재의 엔진 회전 속도에 있어서 출력 가능한 최대 토크이다. 메인 컨트롤러(100)는, ROM(105)에 기억되어 있는 엔진 출력 토크 커브를 참조하여, 엔진 회전 속도 센서에서 검출된 엔진 회전 속도에 기초하여 엔진 출력 토크 TE를 산출한다. 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}는, 발전 전동기(40)에 의해 발생시킨 전력에 의해 동작하는 복수의 보조 기기의 동작 상태에 따라서 산출된다. 메인 컨트롤러(100)는, 엔진 회전 속도의 목표값(예를 들어, 1800rpm)을 설정한다. 메인 컨트롤러(100)에서 설정된 엔진 회전 속도의 목표값은, 도시하지 않은 엔진 컨트롤러에 출력된다. 엔진 컨트롤러는, 엔진 회전 속도 센서에서 검출되는 엔진 회전 속도가, 목표값이 되도록 연료 분사 장치(도시하지 않음)를 제어한다.

메인 컨트롤러(100)는, 암 조작 레버(52)의 조작량 및 버킷 조작 레버(53)의 조작량에 기초하여 작업 요구 토크 T_{I_REQ}를 산출한다. 도 7a는, 펌프 요구 유량을 산출하기 위하여 사용되는 펌프 요구 맵의 일례에 대하여 도시하는 도면이다. 이 펌프 요구 맵은, 메인 컨트롤러(100)의 ROM(105)에 미리 기억되어 있다. 메인 컨트롤러(100)는, 도 7a에 도시하는 펌프 요구 유량 맵을 참조하여, 레버 조작량(레버 신호)에 기초하여, 펌프 요구 유량을 결정한다. 펌프 요구 유량 맵은, 레버 조작량에 펌프 요구 유량이 대략 비례하도록 설정되어 있다. 펌프 요구 유량은, 레버 조작량이 커질수록 커진다. 또한, 펌프 요구 유량 맵은, 암 조작 레버(52)의 조작량에 기초하는 맵과, 버킷 조작 레버(53)의 조작량에 기초하는 맵이 있고, 각각의 맵에서 결정된 유량 중, 큰 쪽이 펌프 요구 유량으로서 결정된다.

메인 컨트롤러(100)는, 펌프 요구 유량과 압력 센서에서 검출된 유압 펌프(30A)의 토출압에 기초하여 유압 요구 동력을 연산하고, 유압 요구 동력과 회전 속도 센서에서 검출된 엔진(20)의 회전 속도에 기초하여 작업 요구 토크 T_{I_REQ}를 산출한다. 작업 요구 토크 T_{I_REQ}는, 레버 조작량이 커질수록 커진다.

메인 컨트롤러(100)는, 주행 전동기(43)의 회전 속도 및 액셀러레이터 페달(58)의 조작량(액셀러레이터 신호)에 기초하여, 주행 요구 토크 T_{C_REQ}를 산출한다. 도 7b는, 주행 요구 토크를 산출하기 위하여 사용되는 주행 전동기(43)의 토크 맵의 일례에 대하여 도시하는 도면이다. 이 토크 맵은, 메인 컨트롤러(100)의 ROM(105)에 미리 기억되어 있다. ROM(105)에는, 액셀러레이터 신호의 증감에 따라서 주행 전동기(43)의 토크가 증감하도록, 액셀러레이터 신호에 따른 토크 맵(토크 커브)이 복수 기억되어 있다. 토크 맵은, 액셀러레이터 신호가 커질수록 주행 요구 토크 T_{C_REQ}가 커지고, 주행 전동기(43)의 회전 속도가 빨라질수록 주행 요구 토크 T_{C_REQ}가 작아지도록 설정되어 있다.

메인 컨트롤러(100)는, 액셀러레이터 신호의 크기(액셀러레이터 페달(58)의 조작량의 크기)에 대응하는 토크 맵(토크 커브)을 선택하고, 주행 전동기(43)의 회전 속도에 기초하여 주행 요구 토크 T_{C_REQ}를 결정한다. 예를 들어, 액셀러레이터 페달(58)이 풀 조작되었을 때(액셀러레이터 신호가 최대일 때)에는 실선의 토크 맵이 선택되고, 선택한 토크 맵을 참조하여, 주행 전동기(43)의 회전 속도에 기초하여 주행 요구 토크 T_{C_REQ}가 산출된다. 또한, 트랜스미션이 마련되는 경우, 메인 컨트롤러(100)는 트랜스미션의 변속비도 가미하여 주행 요구 토크 T_{C_REQ}를 산출한다.

도 4에 도시하는 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 토크 배분 비율 계산부(133)에서 결정된 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I에 기초하여, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}를 결정한다. 작업 목표 토크 T_{I_TGT}는, 식 (3)에 의해 산출된다.

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 주행 요구 토크 T_{C_REQ} 및 토크 배분 비율 계산부(133)에서 결정된 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C에 기초하여, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 결정한다. 주행 목표 토크 T_{C_TGT}는, 식 (4)에 의해 산출된다.

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}와 주행 목표 토크 T_{C_TGT}와 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}를 합계한 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}를 산출한다(T_{SUM_TGT}=T_{I_TGT}+T_{C_TGT}+T_{AUX_REQ}). 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}가 엔진 출력 토크 TE 이하인 경우, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}를 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}으로서 출력하고, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}으로서 출력한다.

한편, 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}가 엔진 출력 토크 TE보다도 큰 경우, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}과 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}를 합계한 지령 토크 합계값 T_{SUM_COM}이 엔진 출력 토크 TE를 초과하지 않도록, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 결정한다. 이 결정 방법의 일례를 이하에 설명한다.

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}가 엔진 출력 토크 TE를 초과한 분(T_{SUM_TGT}-TE)에 배분 비율 η_I를 곱한 작업 구동 토크 보정값 C_I를 작업 목표 토크 T_{I_TGT}로부터 감한 값을 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}으로서 출력한다. 또한, 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}가 엔진 출력 토크 TE를 초과한 분(T_{SUM_TGT}-TE)에 배분 비율 η_C를 곱한 주행 구동 토크 보정값 C_C를 주행 목표 토크 T_{C_TGT}로부터 감한 값을 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}으로서 출력한다. 이에 의해, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}의 비율을 변경하는 일 없이, 지령 토크 합계값 T_{SUM_COM}이 엔진 출력 토크 TE를 초과하지 않도록, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}이 결정된다.

또한, 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}가 엔진 출력 토크 TE보다도 큰 경우에 있어서의, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}의 결정 방법은, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 작업 목표 토크 T_{I_TGT} 및 주행 목표 토크 T_{C_TGT}중 한쪽만을 감하는 보정을 행함으로써, 지령 토크 합계값 T_{SUM_COM}이 엔진 출력 토크 TE를 초과하지 않도록, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 결정해도 된다.

도 8을 참조하여, 메인 컨트롤러(100)에 의해 실행되는 토크 결정 처리의 내용에 대하여 설명한다. 도 8에 도시하는 흐름도의 처리는, 이그니션 스위치(엔진 키 스위치)가 온 됨으로써 개시되고, 도시하지 않은 초기 설정이 행해진 후, 소정의 제어 주기로 반복 실행된다. 또한, 초기 설정에 있어서, 굴삭 판정 플래그는 오프로 설정된다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 스텝 S110에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 반력 F_R을 산출하고, 스텝 S120으로 진행한다.

스텝 S120에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 굴삭 판정 플래그의 설정 처리를 행한다. 메인 컨트롤러(100)는, 버킷각 θ가 미리 정해진 각도 범위(하측 역치 θa 내지 상측 역치 θb) 내가 아닌 경우, 혹은, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 미리 정해진 압력 역치 Pa0 미만인 경우, 굴삭 작업은 개시되어 있지 않다고 판정한다. 이 경우, 메인 컨트롤러(100)는, 굴삭 판정 플래그를 오프인 채로 유지한다.

메인 컨트롤러(100)는, 버킷각 θ가 미리 정해진 각도 범위(하측 역치 θa 내지 상측 역치 θb) 내이고, 또한, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 미리 정해진 압력 역치 Pa0 이상인 경우, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정한다. 이 경우, 메인 컨트롤러(100)는, 굴삭 판정 플래그를 오프로부터 온으로 전환한다.

굴삭 판정 플래그의 설정 처리가 완료되면, 스텝 S130으로 진행한다. 스텝 S130에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 토크 배분 모드가 AUTO 모드 및 MANUAL 모드 중 어느 것으로 설정되어 있는 것인지를 판정한다. 스텝 S130에 있어서, 토크 배분 모드가 AUTO 모드로 설정되어 있다고 판정되면 스텝 S140으로 진행하고, 토크 배분 모드가 MANUAL 모드로 설정되어 있다고 판정되면 스텝 S170으로 진행한다.

스텝 S170에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, ROM(105)에 기억되어 있는 설정값 η_CS를 배분 비율 η_C로서 결정함과 함께, 설정값 η_IS를 배분 비율 η_S로서 결정하고, 스텝 S180으로 진행한다.

스텝 S140에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 상태인지 여부를 판정한다. 스텝 S140에 있어서, 굴삭 판정 플래그가 온으로 설정되어 있는 경우, 휠 로더(1)는 굴삭 작업을 행하고 있는 상태라고 하여 스텝 S150으로 진행한다. 스텝 S140에 있어서, 굴삭 판정 플래그가 오프로 설정되어 있는 경우, 휠 로더(1)는 굴삭 작업을 행하고 있는 상태가 아니라고 하여 스텝 S160으로 진행한다.

스텝 S150에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 반력 F_R에 기초하여 토크 배분 비율 η_C, η_I를 결정하고, 스텝 S180으로 진행한다.

스텝 S160에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 기준값 η_C0(예를 들어, 50％)을 배분 비율 η_C로서 결정함과 함께, 기준값 η_S0(예를 들어, 50％)를 배분 비율 η_S로서 결정하고, 스텝 S180으로 진행한다. 기준값 η_C0, η_S0은, 미리 ROM(105)에 기억되어 있다.

스텝 S180에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 배분 비율 η_C, η_I, 엔진 출력 토크 TE, 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 주행 요구 토크 T_{C_REQ}에 기초하여, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM} 및 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 생성하여 도 8의 흐름도에 도시하는 처리를 종료한다.

메인 컨트롤러(100)에서 생성된 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}은, 도시하지 않은 펌프 컨트롤러에 출력된다. 펌프 컨트롤러는, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM} 및 유압 펌프(30A)의 토출압에 기초하여, 유압 펌프(30A)의 토출 용량(배기 용적)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성한다. 펌프 컨트롤러는, 생성된 제어 신호를 도시하지 않은 레귤레이터에 출력함으로써, 유압 펌프(30A)의 토출 용량을 제어한다. 이에 의해, 작업 장치(6)(암(2) 및 버킷(3))가 유압 실린더(4, 5)에서 발생하는 작업 구동력에 의해 구동된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)는, 휠 로더(1)에 작용하는 반력 F_R을 연산하고, 반력 F_R에 기초하여 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I를 결정하고, 이 배분 비율 η_I에 기초하여 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}을 생성함으로써, 작업 구동 토크를 제어한다.

메인 컨트롤러(100)에서 생성된 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}은, 주행 인버터(42)에 출력된다. 주행 인버터(42)는, 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}에 기초하여 주행 전동기(43)를 구동시킨다. 주행 전동기(43)에서 발생한 토크는, 주행 장치(11)의 일부를 구성하는 동력 전달 장치를 통해, 주행 장치(11)의 일부를 구성하는 타이어(7)로 전달된다. 이에 의해, 주행 장치(11)가 주행 전동기(43)에서 발생하는 주행 구동력에 의해 구동된다. 이와 같이, 본 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)는, 휠 로더(1)에 작용하는 반력 F_R을 연산하고, 반력 F_R에 기초하여 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정하고, 이 배분 비율 η_C에 기초하여 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 생성함으로써, 주행 구동 토크를 제어한다.

도 9를 참조하여, 본 실시 형태에 관한 휠 로더(1)에 의해 굴삭 작업이 행해지고 있을 때의 주행 구동 토크 지령과 작업 구동 토크 지령에 대하여 설명한다. 도 9는, 본 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)의 동작을 도시하는 타임 차트이다. 본 실시 형태의 작용 효과를 명확히 하기 위해서, 본 실시 형태의 비교예에 관한 휠 로더의 메인 컨트롤러의 동작과 비교하면서 설명한다. 또한, 비교예에 관한 휠 로더는, AUTO 모드를 갖고 있지 않고, 배분 비율 η_C가 50％, 배분 비율 η_I가 50％로 설정되고, 배분 비율 η_C, η_I가 굴삭 작업 중에 변화하지 않는 구성으로 되어 있다. 도면 중, 본 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)의 동작은 실선으로 나타내고, 비교예에 관한 메인 컨트롤러의 동작은 파선으로 나타내고 있다.

도 9의 횡축은, 시각(경과 시간)을 나타내고 있다. 도 9의 (a)의 종축은, 메인 컨트롤러(100)에 의해 산출된 반력 F_R을 나타내고, 도 9의 (b)의 종축은, 메인 컨트롤러(100)에 의해 결정된 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 나타내고, 도 9의 (c)의 종축은, 메인 컨트롤러(100)에 의해 생성된 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 나타내고, 도 9의 (d)의 종축은, 메인 컨트롤러(100)에 의해 생성된 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}을 나타내고 있다.

또한, 본 실시 형태, 비교예 모두, 각종 조작 부재에 대한 오퍼레이터의 조작 수순 및 조작량은 동일한 것으로 한다. 시각 T0은, 토사산 등의 굴삭 대상물(91)에 휠 로더(1)가 돌입한 시각(즉, 굴삭 대상물(91)에 대하여 버킷(3)의 관입이 개시된 시각)이다. 즉, 시각 T0은, 돌입 플래그가 온으로 설정된 시각이다. 시각 T1은, 굴삭 판정 플래그가 온으로 설정된 시각이고, 시각 T2는, 굴삭 판정 플래그가 오프로 설정된 시각이다. 시각 Ta는, 오퍼레이터가 암 조작 레버(52)의 조작을 개시한 시각이다. 또한, 시각 T2에 있어서, 오퍼레이터가 전후진 스위치(51)를 전진 위치로부터 후진 위치로 전환한 것으로 한다.

도 9의 (a)에 도시되는 바와 같이, 반력 F_R은 시각 T0까지는 작다. 이것은, 시각 T0까지는, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 접촉하고 있지 않기 때문에, 주행 중의 지면(주행면)의 반력만이 산출되기 때문이다. 시각 T0에 있어서, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 접촉하기 때문에, 굴삭 대상물(91)로부터의 반발력이 가산된다. 이 때문에, 시각 T0으로부터 반력 F_R이 급상승하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 시각 T0을 기준 시각 t₀으로 하여 축차 반력을 산출한다. 예를 들어, 시각 Tb에 있어서의 반력 F_Rb는, 휠 로더(1)의 질량 m, 시각 T0(기준 시각 t₀)으로부터의 경과 시간(t₁-t₀), 시각 T0에 있어서의 차량 속도 v₀, 시각 Tb에 있어서의 차량 속도 v₁ 및 견인력 F_P에 기초하여, 상기 식 (1)에 의해 산출된다.

비교예에서는, 반력 F_R에 기초하여 토크의 배분 비율 η_C, η_I가 결정되지 않는다. 이 때문에, 비교예에서는, 도 9의 (b)에 도시되는 바와 같이, 항상 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 일정한 값으로 되어 있다. 이 때문에, 도 9의 (c)에 도시되는 바와 같이, 주행 구동 토크 지령도 항상 일정한 값이 된다.

이에 비해, 본 실시 형태에서는, 굴삭 판정 플래그가 온으로 설정되고 나서 오프로 설정될 때까지 동안(시각 T1 내지 시각 T2), 즉 메인 컨트롤러(100)에 의해 굴삭 작업이 행해지고 있다고 판정되고 있는 동안, 반력 F_R이 클수록 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 커진다. 이에 의해, 시각 T1 내지 시각 T2에서는, 반력 F_R이 클수록, 주행 구동 토크 지령이 크게 되어 있다. 또한, 그것 이외의 기간에는, 본 실시 형태의 배분 비율 η_C 및 주행 구동 토크 지령은, 비교예와 동일하게 되어 있다.

도시하지 않지만, 비교예에서는, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I가 항상 일정한 값이 된다. 이 때문에, 도 9의 (d)에 도시되는 바와 같이, 암 조작 레버(52)의 조작이 개시되고(시각 Ta), 암 조작 레버(52)가 소정 조작량(예를 들어 최대 조작량)까지 상승 조작되면, 비교예에서는, 작업 구동 토크 지령이 일정한 값이 된다. 이에 비해, 본 실시 형태에서는, 암 조작 레버(52)가 소정 조작량(예를 들어 최대 조작량)까지 상승 조작되고, 그 조작량으로 유지된 상태에서는, 반력 F_R이 커짐에 따라서, 작업 구동 토크 지령이 작아진다. 또한, 본 실시 형태에서는, 시각 T2 이후, 배분 비율 η_I가 시각 T1 이전의 값으로 복귀된다. 이 때문에, 시각 T2 이후, 본 실시 형태에 있어서의 작업 구동 토크 지령은, 비교예의 작업 구동 토크 지령과 동일한 값이 된다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 메인 컨트롤러(100)는, 굴삭 작업 시에, 휠 로더(1)의 차체(8)에 작용하는 반력 F_R에 기초하여 배분 비율 η_C, η_I를 변화시켜 작업 구동 토크와 주행 구동 토크를 제어함으로써, 유압 펌프(30A)의 출력과 주행 전동기(43)의 출력을 제어한다. 이 때문에, 오퍼레이터의 숙련도에 상관없이, 주행 구동력과 작업 구동력의 배분비를 굴삭 대상물(91)의 경도에 적합한 배분비에 근접하게 할 수 있기 때문에, 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 배분 비율 η_C, η_I가 축차 조정되기 때문에, 경도가 다른 복수의 토질로 굴삭 대상물(91)이 구성되어 있는 경우라도, 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 휠 로더(1)의 차체(8)에 작용하는 반력 F_R은, 노면 상황의 영향을 받는다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 굴삭 대상물(91)의 경도, 노면 상황이 굴삭 사이클마다 변화하거나, 굴삭 작업 중에 실시간으로 변화하거나 하는 것과 같은 경우라도, 토크 배분비가 적절한 값에 가까워지기 때문에, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

상술한 실시 형태에 따르면, 다음의 작용 효과를 발휘한다.

(1) 휠 로더(작업 차량)(1)는, 차체(8)에 탑재된 엔진(20)과, 엔진(20)에 의해 구동되는 유압 펌프(30A)와, 유압 펌프(30A)로부터 토출되는 압유에 의해 신축 동작되는 유압 실린더(4, 5)와, 유압 실린더(4, 5)의 신축 동작에 따라서 움직이는 작업 장치(6)와, 작업 장치(6)에 대하여 독립적으로 구동되는 주행 장치(11)와, 엔진(20)에 의해 발전된 전력에 의해 구동되어 주행 장치(11)를 동작시키는 주행 전동기(전동 모터)(43)와, 유압 실린더(4, 5) 및 주행 전동기(43)를 제어하는 메인 컨트롤러(제어 장치)(100)를 구비한다. 메인 컨트롤러(100)는, 차체(8)가 받는 반력 F_R에 기초하여, 엔진(20)이 출력하는 토크 중, 작업 장치(6)에 의해 소비되는 작업 구동 토크(제1 토크) 및 주행 장치(11)에 의해 소비되는 주행 구동 토크(제2 토크)의 배분 비율 η_I, η_C를 변화시켜 유압 펌프(30A)의 출력과 주행 전동기(43)의 출력을 제어한다.

따라서, 반복 굴삭 작업을 행하는 경우에 있어서, 경도가 다른 굴삭 대상물(91)을 굴삭하는 경우라도, 작업 장치(6) 및 주행 장치(11)에 엔진(20)의 동력을 적절하게 분배할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 경도가 다른 굴삭 대상물(91)에 대한 굴삭 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

(2) 또한, 오퍼레이터의 숙련도가 낮아, 암 조작 레버(52), 버킷 조작 레버(53) 및 액셀러레이터 페달(58)의 조작량이 적절한 조작량으로부터 괴리되어 있었다고 해도, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크의 배분을 적절한 배분에 근접하게 할 수 있다. 이에 의해, 오퍼레이터의 숙련도에 구애되지 않고, 굴삭 작업의 효율을 향상시킬 수 있다.

(3) 메인 컨트롤러(100)는, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 상태인지 여부를 판정하고, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 상태라고 판정되고 있는 동안(즉, 휠 로더(1)가 굴삭 작업을 행하고 있는 동안), 반력 F_R이 클수록, 작업 구동 토크가 작아지도록, 또한, 주행 구동 토크가 커지도록, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크를 제어한다. 이에 의해, 굴삭 대상물(91)의 경도가 실시간으로 변화하는 경우, 주행 구동 토크와 작업 구동 토크를 적절하게 설정할 수 있다. 또한, 이 구성에 의하면, 노면 상황이 실시간으로 변화하는 경우에 있어서도, 주행 구동 토크와 작업 구동 토크를 적절하게 설정할 수 있다.

(4) 휠 로더(1)는, 반력 F_R에 기초하여, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크가 제어되는 AUTO 모드(제1 제어 모드)와, 반력 F_R에 관계없이, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크의 비율이 소정 비율(예를 들어, 설정값 η_IS, η_CS)로 유지되도록, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크가 제어되는 MANUAL 모드(제2 제어 모드)를 수동으로 전환 가능한 모드 전환 스위치(모드 전환 조작부)(57)를 구비하고 있다. 이 때문에, 오퍼레이터는, 상황에 따라, AUTO 모드와 MANUAL 모드를 구분 지어 사용할 수 있다.

<제2 실시 형태>

주로 도 10을 참조하여, 제2 실시 형태에 관한 휠 로더(1)에 대하여 설명한다. 또한, 도면 중, 제1 실시 형태와 동일 혹은 상당 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 상위점을 주로 설명한다. 도 10은, 도 9와 마찬가지의 도면이고, 제2 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)의 동작을 도시하는 타임 차트이다.

제2 실시 형태에 관한 휠 로더(1)는, 제1 실시 형태에 관한 휠 로더(1)와 마찬가지의 구성을 갖고 있지만, 토크 배분 비율 계산부(133)에 있어서의 처리가 제1 실시 형태와 다르다. 토크 배분 비율 계산부(133)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 돌입 플래그가 온으로 설정된 시각 T0으로부터 소정 시간 ΔTp 경과 후의 시각 Tc에 있어서 산출된 반력 F_RC에 기초하여, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정한다. 토크 배분 비율 η_I, η_C는, 굴삭 판정 플래그가 온으로부터 오프로 전환될 때까지 유지된다. 컨트롤러(100)는, 굴삭 판정 플래그가 온으로부터 오프로 설정되면, 배분 비율 η_I, η_C를 기준값 η_I0, η_C0로 초기화한다.

소정 시간 ΔTp는, 휠 로더(1)의 작업 내용, 성능, 메인 컨트롤러(100)의 계산 능력 등에 따라 적절히 설정할 수 있다. 계산 정밀도를 높이기 위해서는, 소정 시간 ΔTp는 긴 쪽이 좋고, 예를 들어 0.1초 정도 확보함으로써, 어느 정도의 계산 정밀도로 반력 F_RC를 계산할 수 있다. 또한, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입하고 나서 굴삭 작업이 종료될 때까지의 시간(시각 T0 내지 시각 T2)은, 대략 5초 정도이다. 이 때문에, 소정 시간 ΔTp는, 0.1초 이상 5초 이하의 값으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 굴삭 대상물(91)에 휠 로더(1)를 돌입시키고 나서 암(2)을 상승 동작시키기 시작할 때까지의 시간은, 대략 0.5초이고, 굴삭 대상물(91)에 휠 로더(1)를 돌입시키고 나서 버킷(3)을 크라우드 동작시키기 시작할 때까지의 시간은, 대략 1.5초이다. 이 때문에, 소정 시간 ΔTp는 0.5초 이상 1.5초 이하의 범위에서 설정하는 것이 더욱 바람직하다. 특히, 소정 시간 ΔTp를 0.5초 정도로 설정하여 둠으로써, 빠르게 토크 배분 비율을 확정하여, 작업 구동 토크 지령 및 주행 구동 토크 지령에 반영시킬 수 있다.

토크 배분 비율 계산부(133)는, 시각 Tc에 있어서 산출된 반력 F_RC에 기초하여 연산된 배분 비율 η_I, η_C를 굴삭 판정 플래그가 온으로부터 오프로 전환될 때까지 유지한다. 이에 의해, 굴삭 작업 중에 액셀러레이터 페달(58)에서 발을 떼거나 차체를 후퇴시키거나 해서, 굴삭 작업 중에 일시적으로 휠 로더(1)에 작용하는 반력이 반력 F_RC보다도 작아졌다고 해도, 토크의 배분 비율 η_I, η_C가 변동하지 않게 된다. 이에 의해, 1회의 굴삭 작업에 있어서, 복수회 휠 로더(1)를 전후진시켜 토사를 떠 올리는 경우에, 2회째 이후의 토사를 떠내는 작업 시에는 미리 적절한 토크 배분 비율 η_I, η_C를 설정해 둘 수 있다.

이와 같이, 제2 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)는, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입했는지 여부를 판정하고, 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입했다고 판정되고 나서(돌입 플래그가 온으로 설정되고 나서) 소정 시간 ΔTp 경과 후의 반력 F_RC에 기초하여, 작업 구동 토크와 주행 구동 토크의 배분 비율 η_I, η_C를 결정하고, 굴삭 작업이 종료될 때까지(굴삭 판정 플래그가 온으로부터 오프로 설정될 때까지), 그 배분 비율 η_I, η_C가 유지되도록, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크를 제어한다.

이러한 제2 실시 형태에 따르면, 보다 많은 작업 패턴으로 굴삭 작업을 행할 수 있다. 즉, 제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과에 추가하여, 굴삭 작업의 자유도를 향상시킬 수 있다.

<제3 실시 형태>

주로 도 11 및 도 12를 참조하여, 제3 실시 형태에 관한 휠 로더(1)에 대하여 설명한다. 또한, 도면 중, 제1 실시 형태와 동일 혹은 상당 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 상위점을 주로 설명한다. 도 11은, 도 4와 마찬가지의 도면이고, 제3 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(300)의 기능 블록도이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 암 실린더(4)의 보텀측 유실(도시하지 않음)과 프런트 제어부(31)를 접속하는 유로에는, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa의 최고 압력을 미리 설정된 릴리프압으로 규정하는 릴리프 밸브(72)가 마련되어 있다. 휠 로더(1)가 굴삭 대상물(91)에 돌입하고, 버킷(3)이 굴삭 대상물(91)에 관입되는 과정에 있어서, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 릴리프압까지 상승해 버리면, 암(2)의 상승 동작을 적절하게 행할 수 없게 되어 버릴 우려가 있다. 그래서, 제3 실시 형태에서는, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa를 가미하여, 토크의 배분 비율 η_I, η_C를 결정함으로써, 암(2)의 상승 동작이 적절하게 행해지도록 한다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 토크 배분 비율 계산부(333)는, 굴삭 판정 플래그가 온으로 설정되어 있는 경우, 반력 F_R과 암 실린더(4)의 보텀압 Pa에 기초하여, 토크의 배분 비율 η_I, η_C를 산출한다.

도 12는, 도 6과 마찬가지의 도면이고, 제3 실시 형태에 관한 토크 배분 비율 테이블에 대하여 도시하는 도면이다. 도 12에 도시하는 바와 같이, ROM(105)에는, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa의 크기에 따라서 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 변화되도록, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa의 크기에 따른 토크 배분 비율 테이블이 복수 기억되어 있다.

메인 컨트롤러(300)는, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa의 크기에 대응하는 토크 배분 비율 테이블을 선택하고, 반력 F_R에 기초하여 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정한다. 토크 배분 비율 테이블은, 반력 F_R이 커질수록 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 커지고, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 높아질수록 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 작아지도록 설정되어 있다.

따라서, 제3 실시 형태에 관한 휠 로더(1)에서는, 버킷(3)의 굴삭 대상물(91)에 대한 관입 초반에서는 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 작기 때문에, 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C는 커진다. 그리고, 버킷(3)의 굴삭 대상물(91)에 대한 관입 중반으로부터 종반에 걸쳐서 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 커지기 때문에, 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C가 작아진다.

이와 같이, 제3 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(300)는, 암(2)을 동작시키는 암 실린더(유압 실린더)(4)의 압력이 클수록, 주행 구동 토크가 작아지도록, 주행 구동 토크를 제어한다. 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 릴리프압에 근접할수록 주행 구동 토크를 작게 함으로써, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa를 저하시킬 수 있으므로, 암(2)의 상승 동작을 적절하게 행할 수 있다.

이러한 제3 실시 형태에 따르면, 버킷(3)에 넣어진 토사가 무겁거나, 암 상승 조작이 지연되거나 했을 때에, 주행 구동력의 증가에 의해 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 최고 압력(릴리프압)에 도달하는 것에 기인하여 암(2)의 상승 동작(버킷(3)의 상승)이 불능이 되는 것을 방지하거나, 또는 늦출 수 있다. 따라서, 제3 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과에 추가하여, 굴삭 대상물(91)에 대한 버킷(3)의 관입 중반으로부터 종반에 걸친 굴삭 작업의 효율이 저하되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 복수의 토크 배분 비율 테이블 중에서 암 실린더(4)의 보텀압 Pa에 따른 테이블을 선택하여 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정하는 방법에 대하여 설명했지만, 배분 비율 η_C의 결정 방법은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 실시 형태에서 설명한 토크 배분 비율 테이블에 기초하여 기준이 되는 배분 비율을 결정하고, 이 기준이 되는 배분 비율에 암 실린더(4)의 보텀압 Pa에 따라서 미리 설정된 계수를 곱함으로써 배분 비율 η_C를 결정해도 된다.

<제4 실시 형태>

주로 도 13을 참조하여, 제4 실시 형태에 관한 휠 로더(1)에 대하여 설명한다. 또한, 도면 중, 제1 실시 형태와 동일 혹은 상당 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 상위점을 주로 설명한다. 도 13은, 도 4와 마찬가지의 도면이고, 제4 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(400)의 기능 블록도이다.

제4 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(400)는, 작업 구동 토크의 상한값 T_{I_LIM} 및 주행 구동 토크의 상한값 T_{C_LIM}을 결정하는 토크 상한값 계산부(433)로서의 기능을 더 갖는다.

토크 상한값 계산부(433)는, 엔진 출력 토크 TE로부터 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}를 차감한 값인 차분값 ΔTE를 산출한다(ΔTE=TE-T_{AUX_REQ}).

토크 상한값 계산부(433)는, 토크 배분 비율 계산부(133)에서 결정된 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I를 차분값 ΔTE에 곱함으로써, 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM}을 산출한다(T_{I_LIM}=ΔTE·η_I).

토크 상한값 계산부(433)는, 토크 배분 비율 계산부(133)에서 결정된 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 차분값 ΔTE에 곱함으로써, 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}을 산출한다(T_{C_LIM}=ΔTE·η_C).

엔진 토크 배분 계산부(434)는, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 토크 상한값 계산부(433)에서 결정된 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM}에 기초하여, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}를 결정한다. 작업 목표 토크 T_{I_TGT}는, 식 (5)에 의해 산출된다.

엔진 토크 배분 계산부(434)는, 주행 요구 토크 T_{C_REQ} 및 토크 상한값 계산부(433)에서 결정된 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}에 기초하여, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 결정한다. 주행 목표 토크 T_{C_TGT}는, 식 (6)에 의해 산출된다.

이와 같이, 제4 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(400)는, 반력 F_R에 기초하여, 작업 구동 토크의 상한값 T_{I_LIM}과 주행 구동 토크의 상한값 T_{C_LIM}을 결정하고, 작업 구동 토크의 상한값 T_{I_LIM}과 주행 구동 토크의 상한값 T_{C_LIM}에 기초하여, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크를 제어한다. 즉, 메인 컨트롤러(400)는, 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM} 및 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}에 기초하여 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크를 제어함으로써, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크의 배분 비율을 반력 F_R에 기초하여 변화시킬 수 있다.

제4 실시 형태에서는, 굴삭 작업 시, 작업 요구 토크 및 주행 요구 토크가 상한값(T_{I_LIM}, T_{C_LIM})을 초과하면, 작업 구동 토크와 주행 구동 토크의 배분 비율이 적정한 배분 비율에 근접하도록, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크가 제어된다. 이에 의해, 상한값을 초과할 때까지는, 오퍼레이터가 의도한 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크를 발생시킬 수 있다. 이와 같은 구성의 쪽이 취급하기 쉽다고 느끼는 오퍼레이터에게 있어서는, 제1 실시 형태보다도 작업 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에서는, 액셀러레이터 페달(58)의 조작량이 최대 조작량보다도 작은 조작량일 때에 주행 요구 토크가 주행 구동 토크의 상한값에 도달하거나, 암 조작 레버(52) 및 버킷 조작 레버(53)의 조작량이 최대 조작량보다도 작은 조작량일 때에 작업 요구 토크가 작업 구동 토크의 상한값에 도달하거나 한다. 이 때문에, 오퍼레이터가, 액셀러레이터 페달(58)의 조작량이 최대가 되도록 액셀러레이터 페달(58)을 답입하거나, 암 조작 레버(52) 및 버킷 조작 레버(53)의 조작량이 최대가 될 때까지 암 조작 레버(52) 및 버킷 조작 레버(53)를 기울이거나 하는 빈도를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 오퍼레이터에 의한 총 조작량을 저감할 수 있어, 오퍼레이터에 걸리는 부담을 경감할 수 있다.

<제5 실시 형태>

주로 도 14를 참조하여, 제5 실시 형태에 관한 휠 로더(1)에 대하여 설명한다. 또한, 도면 중, 제1 실시 형태와 동일 혹은 상당 부분에는 동일한 참조 번호를 붙이고, 상위점을 주로 설명한다. 도 14는, 도 4와 마찬가지의 도면이고, 제5 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(500)의 기능 블록도이다.

제5 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(500)는, 제1 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(100)의 토크 배분 비율 계산부(133) 대신에, 작업 구동 토크의 상한값 T_{I_LIM} 및 주행 구동 토크의 상한값 T_{C_LIM}을 결정하는 토크 상한값 계산부(533)로서의 기능을 갖는다.

토크 상한값 계산부(533)는, 반력 F_R에 기초하여 토크 상한값 T_{I_LIM}, T_{C_LIM}을 연산한다. 토크 상한값 계산부(533)는, 예를 들어 미리 정해진 상한값 테이블을 참조하여, 반력 F_R에 기초하여 토크 상한값 T_{I_LIM}, T_{C_LIM}을 연산한다. 상한값 테이블은, 미리 실험 등에 의해 정해져, ROM(105)에 기억되어 있다.

주행 구동 토크의 상한값 테이블은, 반력 F_R이 커질수록, 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}이 커지는 특성의 테이블이다. 또한, 주행 구동 토크의 상한값 테이블은, 반력 F_R이 커질수록, 반력 F_R의 증가량에 대한 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}의 증가량의 비율(기울기)이 작아지도록 설정되어 있다. 작업 구동 토크의 상한값 테이블은, 반력 F_R이 커질수록, 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM}이 작아지는 특성의 테이블이다. 또한, 작업 구동 토크의 상한값 테이블은, 반력 F_R이 커질수록, 반력 F_R의 증가량에 대한 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM}의 증가량의 비율(기울기)이 커지도록 설정되어 있다.

엔진 토크 배분 계산부(534)는, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 토크 상한값 계산부(533)에서 결정된 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM}에 기초하여, 상기 식 (5)를 사용함으로써 작업 목표 토크 T_{I_TGT}를 결정한다.

엔진 토크 배분 계산부(534)는, 주행 요구 토크 T_{C_REQ} 및 토크 상한값 계산부(533)에서 결정된 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}에 기초하여, 상기 식 (6)을 사용함으로써 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 결정한다.

이와 같이, 제5 실시 형태에 관한 메인 컨트롤러(500)는, 작업 구동 토크 상한값 T_{I_LIM} 및 주행 구동 토크 상한값 T_{C_LIM}에 기초하여 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크를 제어함으로써, 작업 구동 토크 및 주행 구동 토크의 배분 비율을 반력 F_R에 기초하여 변화시킬 수 있다. 이러한 제5 실시 형태에 따르면, 제4 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.

다음과 같은 변형예도 본 발명의 범위 내이고, 변형예에 나타내는 구성과 상술한 실시 형태에서 설명한 구성을 조합하거나, 상술한 다른 실시 형태에서 설명한 구성끼리를 조합하거나, 이하의 다른 변형예에서 설명하는 구성끼리를 조합하는 것도 가능하다.

<변형예 1>

작업 구동 토크 지령 T_{I_COM}과 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}의 산출 방법은, 상기 실시 형태에서 설명한 방법에 한정되지 않는다. 제1 실시 형태의 변형예로서, 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 토크 배분 비율 계산부(133)에서 산출된 배분 비율 η_C, η_I, 엔진 출력 토크 TE, 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 주행 요구 토크 T_{C_REQ}에 기초하여, 이하에서 설명하는 바와 같이, 작업 구동 토크 지령 T_{I_COM} 및 주행 구동 토크 지령 T_{C_COM}을 산출해도 된다.

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 작업 요구 토크 T_{I_REQ}, 주행 요구 토크 T_{C_REQ} 및 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}를 합계한 요구 토크 합계값 T_{SUM_REQ}를 산출한다(T_{SUM_REQ}=T_{I_REQ}+T_{C_REQ}+T_{AUX_REQ}).

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 요구 토크 합계값 T_{SUM_REQ}가 엔진 출력 토크 TE 이하인 경우, 작업 요구 토크 T_{I_REQ}를 작업 목표 토크 T_{I_TGT}, 주행 요구 토크 T_{C_REQ}를 주행 목표 토크 T_{C_TGT}로 한다.

엔진 토크 배분 계산부(134)는, 요구 토크 합계값 T_{SUM_REQ}가 엔진 출력 토크 TE보다도 큰 경우, 요구 토크 합계값 T_{SUM_REQ}와 엔진 출력 토크 TE의 차분값 ΔTE의 분만큼, 토크 배분 비율 η에 따라, 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 및 주행 요구 토크 T_{C_REQ}로부터 소정량을 감함으로써, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}와 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 산출한다. 이 경우, 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 보조 기기 요구 토크 T_{AUX_REQ}, 작업 목표 토크 T_{I_TGT} 및 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 합계한 목표 토크 합계값 T_{SUM_TGT}가 엔진 출력 토크 TE와 동등해지도록 한다.

이러한 변형예에 의하면, 굴삭 판정 플래그가 온으로 설정되었을 때라도 주행 구동력과 작업 구동력의 최댓값은 저감되지 않는다. 이 때문에, 작업 효율을 향상시키면서, 보다 오퍼레이터의 의도대로 휠 로더(1)를 동작시킬 수 있다. 본 변형예에 의하면, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 또한 차체의 조작성을 향상시킬 수 있다.

<변형예 2>

제1 실시 형태의 변형예로서, 엔진 토크 배분 계산부(134)는, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}를 식 (7)에 의해 산출하고, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 식 (8)에 의해 산출해도 된다.

k는, 상수이고, 미리 ROM(105)에 기억되어 있다. 예를 들어, k가 1인 경우, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}는 작업 요구 토크 T_{I_REQ} 이하의 값이 되고, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}는 주행 요구 토크 T_{C_REQ} 이하의 값이 된다. 예를 들어, k가 1로 설정되어 있는 경우, η_I=50％, η_C=50％일 때에는, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}는 작업 요구 토크 T_{I_REQ}의 절반의 값이 되고, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}는 주행 요구 토크 T_{C_REQ}의 절반의 값이 된다. 한편, k가 1보다도 커지면, 작업 목표 토크 T_{I_TGT} 및 주행 목표 토크 T_{C_TGT}를 크게 할 수 있으므로, 오퍼레이터가 의도한 작업 구동력 및 주행 구동력에 근접하게 할 수 있다. 예를 들어, k가 2로 설정되어 있는 경우, η_I=50％, η_C=50％일 때에는, 작업 목표 토크 T_{I_TGT}는 작업 요구 토크 T_{I_REQ}의 값이 되고, 주행 목표 토크 T_{C_TGT}는 주행 요구 토크 T_{C_REQ}의 값이 된다. 또한, k의 값은, 오퍼레이터가 수동 조작에 의해 임의로 설정할 수 있도록 해도 된다.

<변형예 3>

도 10을 참조하여 설명한 제2 실시 형태에서는, 돌입 플래그가 온으로 설정된 시각 T0으로부터 소정 시간 ΔTp 경과 후의 시각 Tc에 있어서 산출된 반력 F_RC에 기초하여, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정하는 예에 대하여 설명하였다. 이 변형예로서, 돌입 플래그가 온으로 설정되고 나서 축차 반력 F_R을 산출하고, 굴삭 판정 플래그가 온으로 된 후, 반력 F_R이 감소로 변한 경우, 그때의 반력 F_R에 기초하여 결정한 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 굴삭 판정 플래그가 오프로 될 때까지 유지해도 된다. 이에 의해, 제2 실시 형태와 마찬가지로, 1회의 굴삭 작업에 있어서, 복수회 휠 로더(1)를 전후진시켜 토사를 떠 올리는 경우에, 2회째 이후의 토사를 떠내는 작업 시에는 미리 적절한 토크 배분 비율 η_I, η_C를 설정해 둘 수 있다.

<변형예 4>

상기 실시 형태에서는, 발전 인버터(41)와 주행 인버터(42)가 직류부(44)에 의해 접속되어 있는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 발전 인버터(41)와 주행 인버터(42)는, 매트릭스 컨버터로 대표되는 직류부를 통하지 않는 전력 변환 장치여도 된다.

<변형예 5>

상기 실시 형태에서는, 직류부(44)에 접속되는 축전 장치를 구비하지 않는 휠 로더(1)를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 이차 전지, 캐패시터 등의 축전 소자를 구비하는 축전 장치를 직류부(44)에 접속하여, 직류부(44)의 전압을 제어하거나 전력을 공급하거나 하는 구성의 휠 로더에 본 발명을 적용할 수도 있다.

<변형예 6>

상기 실시 형태에서는, 식 (2)에 기초하여, 견인력 F_P를 산출하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa는, 견인력 F_P와 비례 관계에 있다. 이 때문에, 압력 센서(71)에서 검출되는 암 실린더(4)의 보텀압 Pa에 기초하여, 견인력 F_P를 산출해도 된다. 또한, 휠 로더(1)에 가속도 센서를 설치하여, 가속도 센서에서 검출되는 가속도와 휠 로더(1)의 질량에 기초하여, 견인력 F_P를 산출해도 된다.

<변형예 7>

굴삭 작업이 개시된 것을 판정하는 방법은, 상기 실시 형태에서 설명한 방법에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반력 계산부(131)에서 산출된 반력 F_R을 가미하여, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정해도 된다. 예를 들어, 굴삭 상태 판정부(132)는, 버킷(3)이 돌입 자세에 있는 것을 나타내는 각도 범위 내에 있고, 또한, 암 실린더(4)의 보텀압 Pa가 압력 역치 Pa0 이상이고, 또한, 반력 F_R이 미리 정한 반력 역치 이상인 경우에 굴삭 작업이 개시되었다고 판정한다. 이에 의해, 굴삭 작업을 행하고 있지 않을 때에 굴삭 상태로 판정되어 버리는 오판정의 발생을 저감할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서 설명한 판정 방법 대신에, 휠 로더(1)의 전방을 감시하기 위한 카메라(촬영 장치)로 촬영된 화상 데이터에 기초하여, 굴삭 작업이 개시되었는지 여부를 판정해도 된다. 휠 로더(1)의 전방을 감시하는 적외선 센서에서 검출된 정보에 기초하여 굴삭 작업이 개시되었는지 여부를 판정해도 된다.

<변형예 8>

상기 실시 형태에서는, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정된 후, 버킷각 θ가 각도 역치 θe 이상으로 되었을 때에, 굴삭 작업이 종료되었다고 판정하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 굴삭 작업이 개시되었다고 판정되고 나서의 시간이, 미리 정한 시간 역치(예를 들어, 5초 정도)를 경과한 경우에, 굴삭 작업이 종료되었다고 판정해도 된다. 시간 역치는, 미리 ROM(105)에 기억되어 있다. 시간 역치는, 실험 등에 의해 미리 정해진다.

<변형예 9>

제1 실시 형태에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 스텝 S160에 있어서, 기준값 η_I0, η_C0에 기초하여, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정하고, 스텝 S170에 있어서, 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)에서 설정된 설정값 η_IS, η_CS에 기초하여, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정하는 예에 대하여 설명하였다.

그러나, 스텝 S160에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)에서 설정된 설정값 η_IS, η_CS에 기초하여 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정해도 된다. 또한, 스텝 S170에 있어서, 메인 컨트롤러(100)는, 기준값 η_I0, η_C0에 기초하여, 작업 구동 토크의 배분 비율 η_I 및 주행 구동 토크의 배분 비율 η_C를 결정해도 된다. 또한, 스텝 S160, S170의 양쪽에 있어서, 기준값 η_I0, η_C0에 기초하여 배분 비율 η_I, η_C를 결정하는 경우에는, 토크 배분 비율 설정 다이얼(54)을 생략할 수 있다.

<변형예 10>

상기 실시 형태에서는, 메인 컨트롤러(100, 300, 400, 500)가, 휠 로더(1)의 차체(8)에 작용하는 반력 F_R을 산출하고, 산출된 반력 F_R에 기초하여 토크 배분 비율, 토크 상한값을 결정하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 메인 컨트롤러는, 휠 로더(1)에 작용하는 반력 F_R과 상관 관계에 있는 물리량을 산출하고, 산출된 물리량에 기초하여 토크 배분 비율, 토크 상한값을 결정하도록 해도 된다. 반력 F_R과 상관 관계에 있는 물리량으로서는, 예를 들어 암 실린더(4)의 보텀압 Pa를 들 수 있다. 이렇게 반력 F_R과 상관 관계에 있는 물리량에 기초하여 토크 배분 비율, 토크 상한값을 결정하는 경우, 메인 컨트롤러는, 휠 로더(1)의 차체(8)가 받는 반력에 기초하여, 작업 구동 토크와 주행 구동 토크를 제어하고 있다고 할 수 있다. 이에 의해, 지면이 수평면으로부터 경사져 있는 작업 현장에서의 굴삭 작업 시의 토크의 배분 비율을, 지면이 수평면과 평행한 작업 현장에서의 굴삭 작업 시의 토크의 배분 비율과 동일하도록 설정할 수 있다. 즉, 지면의 기울기의 영향을 저감할 수 있다.

<변형예 11>

제1 실시 형태에서는, 휠 로더(1)의 차량 속도 v에 기초하여 반력 F_R을 축차 산출하는 예에 대하여 설명했지만, 반력 F_R의 산출 방법은 이것에 한정되지 않는다. 굴삭 대상물(91)에 대한 관입 초반에 있어서의 차량 속도 v의 시간 변화율과, 미리 ROM(105)에 기억되어 있는 차량 속도 v의 시간 변화율을 비교하여, 매칭한 경우에는, ROM(105)에 기억되어 있는 반력 계산 데이터 테이블로부터 반력 F_R을 결정하도록 해도 된다. 반력 계산 데이터 테이블은, 실험 등에 의해, 복수의 차량 속도 v의 시간 변화율마다(즉, 복수의 차속 변화 패턴마다), 미리 정해진다.

<변형예 12>

상기 실시 형태에 있어서, 각종 판정 및 계산에 사용하는 값은, 외란 및 노이즈의 영향을 피하기 위해서, 이동 평균 처리나 저역 통과 필터 처리를 해도 된다.

<변형예 13>

상기 실시 형태에서 설명한 메인 컨트롤러의 기능은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)에서 실현해도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성으로 한정하는 취지가 아니다. 상술한 실시 형태 및 변형예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 예시한 것이고, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지는 않는다. 또한, 어떤 실시 형태, 변형예의 구성의 일부를 다른 실시 형태, 변형예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어떤 실시 형태, 변형예의 구성에 다른 실시 형태, 변형예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한, 도면 중에 나타낸 제어선이나 정보선은 설명상 필요하다고 생각되는 것을 나타내고 있고, 제품상에서 필요한 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 서로 접속되어 있다고 생각해도 된다.

1: 휠 로더(작업 차량)
2: 암
3: 버킷
4: 암 실린더(유압 실린더)
5: 버킷 실린더(유압 실린더)
6: 작업 장치
8: 차체
11: 주행 장치
20: 엔진
30A: 유압 펌프
40: 발전 전동기
43: 주행 전동기(전동 모터)
57: 모드 전환 스위치(모드 전환 조작부)
100, 300, 400, 500: 메인 컨트롤러(제어 장치)

Claims

차체에 탑재된 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 신축 동작되는 유압 실린더와, 상기 유압 실린더의 신축 동작에 따라서 움직이는 작업 장치와, 상기 작업 장치에 대하여 독립적으로 구동되는 주행 장치와, 상기 엔진에 의해 발전된 전력에 의해 구동되어 상기 주행 장치를 동작시키는 전동 모터와, 상기 유압 실린더 및 상기 전동 모터를 제어하는 제어 장치를 구비한 작업 차량에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 차체가 받는 반력에 기초하여, 상기 엔진이 출력하는 토크 중, 상기 작업 장치에 의해 소비되는 제1 토크 및 상기 주행 장치에 의해 소비되는 제2 토크의 배분 비율을 변화시켜 상기 유압 펌프의 출력과 상기 전동 모터의 출력을 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 반력에 기초하여, 상기 제1 토크의 상한값과 상기 제2 토크의 상한값을 결정하고,
상기 제1 토크의 상한값과 상기 제2 토크의 상한값에 기초하여, 상기 제1 토크 및 상기 제2 토크를 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 작업 차량이 굴삭 작업을 행하고 있는 동안, 상기 반력이 클수록, 상기 제1 토크가 작아지도록, 또한, 상기 제2 토크가 커지도록, 상기 제1 토크 및 상기 제2 토크를 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 작업 차량이 굴삭 대상물에 돌입하고 나서 소정 시간 경과 후의 상기 반력에 기초하여, 상기 제1 토크와 상기 제2 토크의 배분 비율을 결정하고, 굴삭 작업이 종료될 때까지 상기 배분 비율이 유지되도록, 상기 제1 토크 및 상기 제2 토크를 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 작업 장치는, 상기 차체에 설치되는 암과, 상기 암에 설치되는 버킷을 갖고,
상기 제어 장치는, 상기 암을 동작시키는 상기 유압 실린더의 압력이 클수록, 상기 제2 토크가 작아지도록, 상기 제2 토크를 제어하는
것을 특징으로 하는 작업 차량.
제1항에 있어서,
상기 반력에 기초하여, 상기 제1 토크 및 상기 제2 토크가 제어되는 제1 제어 모드와, 상기 반력에 관계없이, 상기 제1 토크 및 상기 제2 토크의 비율이 소정 비율로 유지되도록, 상기 제1 토크 및 상기 제2 토크가 제어되는 제2 제어 모드를 수동으로 전환 가능한 모드 전환 조작부를 더 구비하는
것을 특징으로 하는 작업 차량.