WO2009116248A1 - 作業車両、作業車両の制御装置、及び作業車両の制御方法 - Google Patents

作業車両、作業車両の制御装置、及び作業車両の制御方法 Download PDF

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engine
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齋藤芳明
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株式会社小松製作所
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    • B60Y2200/40Special vehicles
    • B60Y2200/41Construction vehicles, e.g. graders, excavators
    • B60Y2200/415Wheel loaders

Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle, a work vehicle control device, and a work vehicle control method.
  • the engine output is used as work power and travel power.
  • the load such as earth and sand is scooped up by the bucket of the work machine, and the bucket is lifted by the boom and loaded on the truck bed or the like.
  • the working efficiency can be increased by quickly raising the bucket full of loads.
  • Patent Document 1 A technique is also known in which the degree of engagement of the clutch is controlled in accordance with the difference in rotational speed between the left and right drive wheels.
  • Some work vehicles include a special brake pedal that has both a brake function and a clutch operation function in addition to a normal brake pedal. Even in a work vehicle equipped with such a special brake pedal, a special brake pedal is operated during clutch operation in order to turn the power to the work machine side, so that power loss due to the brake occurs.
  • the present invention has been made paying attention to the above problem, and an object thereof is to provide a work vehicle, a work vehicle control device, and a work vehicle control method capable of improving work efficiency.
  • a work vehicle (1) includes an engine (101), a work machine (51), a traveling system (103), and a cylinder (128) that operates the work machine (51).
  • a hydraulic device system (104), a distributor (102) that distributes the output from the engine (101) to the traveling system (103) and the hydraulic device system (104), and the working machine (51) are used.
  • a maximum output characteristic control unit (2203) that selects a second engine maximum output characteristic from among the first and second engine maximum output characteristics, and the clutch ( 110) Comprising the hydraulic oil amount control unit that reduces a switch pressure and (212).
  • the first engine maximum output characteristic is a characteristic in which the maximum output torque in a predetermined engine speed range is lower than the second engine maximum output characteristic.
  • the loading operation detection unit (211) is operated so that a boom lever (126) raises the boom (51), and the boom (51) When the angle is equal to or greater than the predetermined angle, it is determined that the loading operation is being performed.
  • each condition group includes at least one condition that is being loaded.
  • the first condition group is a group of conditions related to the expression of the operator's intention.
  • the second condition group is a group of conditions related to the position of the work implement.
  • the third condition group is a group of conditions related to the state of the traveling system.
  • the loading operation detection unit (211) is in a loading operation when each condition selected one by one from at least two condition groups of the first to third condition groups is satisfied. To detect.
  • the work machine (51) is a boom (51) provided rotatably on one side of the vehicle body (2).
  • the cylinder (128) is a boom cylinder (128) for rotating the boom (51).
  • the first condition group includes the following conditions (a) and (b): (A) the boom lever (126) was operated to raise the boom (51); (B) The extension speed of the boom cylinder (128) is a positive value; Including at least one of
  • the work implement (51) is a boom (51) that is rotatably provided on one side of the vehicle body (2).
  • the second condition group includes the following conditions (c) and (d): (C) The angle of the boom (51) is not less than a predetermined angle; (D) the angle of the boom (51) is less than a predetermined maximum angle; Including at least one of
  • the third condition group includes the following conditions (e) to (h): (E) The ratio of the input rotational speed and the output rotational speed of the clutch (13) when the brake is off is equal to or greater than a predetermined value, or when the brake is on; (F) The speed stage set in the transmission (112) is a predetermined speed stage; (G) The travel range set for the transmission (112) has switched from reverse to forward; (H) the vehicle speed is greater than or equal to a predetermined speed; Including at least one of
  • the work vehicle includes an engine (101), a work implement (51), and a traveling system (103) having a clutch (110).
  • the control device of the work vehicle detects a loading operation detection unit (211) that detects whether or not the loading operation using the work machine (51) is being performed, and the first and second when the loading operation is detected.
  • a control unit (212) The control device may be a device attached to the work vehicle, or may be a device (for example, a server machine) that exists remotely so as to be communicable with the work vehicle.
  • the work vehicle includes an engine (101), a work implement (51), and a traveling system (103) having a clutch (110).
  • the work vehicle control method includes a step of detecting whether or not a loading operation using the work machine (51) is being performed, and the first and second engine maximum output characteristics when the loading operation is detected. Of these, the method has a step of selecting a second engine maximum output characteristic and a step of reducing the clutch pressure of the clutch (110) when the loading operation is detected.
  • the work vehicle in at least one of the first to eighth aspects described above may have the following configuration, for example. That is, the clutch (110) is connected to the engine (101) via the distributor (102).
  • the traveling system (103) includes, for example, a transmission (112) that transmits a driving force output from the clutch (110) to driving wheels in accordance with a designated speed stage in addition to the clutch (110).
  • the hydraulic system (103) includes, for example, one or more pumps that are driven via a distributor (102), a boom (51) that is rotatably provided on one side of the vehicle body (2), and the boom ( 51) a bucket (52) rotatably provided on one side, a boom cylinder (128) for rotating the boom (51), and a bucket cylinder (129) for rotating the bucket (52) And hydraulic oil discharged from the first pump (120) of the pumps to the boom cylinder (128) and the bucket cylinder (129) according to the operation amounts of the boom lever (126) and the bucket lever (125).
  • a first control valve (123) to be supplied and a second pump (121) of the pumps capable of supplying hydraulic oil to the boom cylinder (128) via the first control valve (123) are provided. That.
  • At least one of the loading operation detection unit (211), the maximum output characteristic control unit (2203), and the hydraulic oil amount control unit (212) described above may be a means, a hardware, a computer program, or their It can be constructed by a combination (for example, a part is realized by a computer program and the rest is realized by hardware).
  • the computer program is read and executed by a predetermined processor. Further, when information processing is performed by reading a computer program into a processor, a storage area existing on a hardware resource such as a memory may be used as appropriate.
  • the computer program may be installed in the computer from a recording medium such as a CD-ROM, or may be downloaded to the computer via a communication network.
  • the state of the loading operation is automatically detected and the engine output can be automatically changed to a high output, a larger output torque than that during normal traveling is provided to the hydraulic system (104). be able to. Thereby, the working efficiency at the time of loading work can be improved.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram schematically showing the overall configuration of the wheel loader.
  • the wheel loader is roughly divided into a mechanical structure 100 and a control structure (hereinafter referred to as a controller) 200.
  • the mechanical structure 100 will be described first, and then the controller 200 will be described.
  • the mechanical structure 100 includes, for example, an engine 101, an output distributor (PTO: Power Take Off) 102 that distributes the output of the engine 101 to the traveling system 103 and the hydraulic device system 104, and a traveling system for causing the wheel loader 1 to travel. 103 and a hydraulic device system 104 mainly for driving the work machine 5.
  • PTO Power Take Off
  • FIG. 2 is a side view of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body 2, a pair of left and right tires 3 provided in front and rear of the vehicle body 2, a machine room 4 provided in the rear of the vehicle body 2, a working machine 5 provided in front of the vehicle body 2, And a cab 6 provided in the center.
  • the vehicle body 2 includes a rear vehicle body 21, a front vehicle body 22, and a connecting portion 23 that connects the rear vehicle body 21 and the front vehicle body 22.
  • a pair of left and right steering cylinders 130 are provided between the rear vehicle body 21 and the front vehicle body 22.
  • the machine room 4 houses the engine 101, each pump 120, and the like.
  • the work implement 5 includes a boom 51 that is rotatably provided so as to extend forward from the front vehicle body 22, and a bucket 52 that is rotatably provided at the tip of the boom 51.
  • the wheel loader 1 includes a boom cylinder 128 for rotating the boom 51 in the vertical direction and a bucket cylinder 129 for rotating the bucket 52.
  • the traveling system 103 includes, for example, a modulation clutch (hereinafter also referred to as “clutch”) 110, a torque converter 111, a transmission 112, and an axle 113.
  • the clutch 110 is a clutch that is considered to be slid as well as connected and disconnected.
  • the connection and disconnection of the clutch 110 are controlled by, for example, hydraulic pressure.
  • the clutch 110 is controlled with the hydraulic pressure designated by the controller 200.
  • the pressure (hydraulic pressure) applied to the clutch 110 is referred to as “clutch pressure”.
  • the clutch is abbreviated as “Mod / C”, the torque converter as “T / C”, and the transmission as “T / M”.
  • the power (rotational torque) output from the engine 101 is transmitted to the tire 3 via the clutch 110, the torque converter 111, the transmission 112, and the axle 113.
  • the hydraulic system 104 includes, for example, a loader pump 120, a switch pump 121, a steering pump 122, a main valve 123, a load sensing (steering) valve (CLSS: Closed Center Load Sensing System) 124, a bucket A lever 125, a boom lever 126, a steering lever 127, a boom cylinder 128, a bucket cylinder 129, a steering cylinder 130, an auxiliary pump 131, and an auxiliary machine 132 are provided.
  • CLSS Closed Center Load Sensing System
  • the loader pump 120 corresponds to the “first pump”
  • the switch pump 121 corresponds to the “second pump”
  • the main valve 123 corresponds to the “first control valve”.
  • the load sensing valve 124 can also be referred to as a “second control valve”.
  • the loader pump 120 is a pump for supplying hydraulic oil to the boom cylinder 128 and the bucket cylinder 129.
  • the steering pump 122 is a pump for supplying hydraulic oil to the steering cylinder 130.
  • the switch pump 121 is a pump for supplying hydraulic oil to either the steering cylinder 130 or the boom cylinder 128 and the bucket cylinder 129.
  • Each pump 120, 121, 122 is configured as, for example, a swash plate hydraulic pump, and the angle of each swash plate is controlled by a control signal from the controller 200.
  • the load sensing valve 124 mechanically controls the supply destination and supply amount of the hydraulic oil discharged from the switch pump 121 according to the load.
  • the load sensing valve 124 can also be called a steering valve.
  • hydraulic oil discharged from the switch pump 121 is supplied to the steering cylinder 130 via the load sensing valve 124.
  • the switch pump 121 assists the steering pump 122 and operates to operate the steering cylinder 130 during traveling.
  • a CLSS valve is employed as an example of the load sensing valve (or steering valve) 124, but the present invention can also be applied to a configuration using other valves than the CLSS valve. .
  • hydraulic fluid discharged from the switch pump 121 is supplied to the boom cylinder 128 via the load sensing valve 124 and the main valve 123.
  • the switch pump 121 works to support the loader pump 120 and operate the boom cylinder 128.
  • the bucket lever 125 is a device for operating the bucket 52.
  • the boom lever 126 is a device for operating the boom 51.
  • the steering lever 127 is a device for operating the steering cylinder 130.
  • Each lever 125, 126, 127 includes, for example, an operation unit operated by an operator and a pilot pressure control valve that controls the pilot pressure according to the operation amount of the operation unit.
  • the main valve 123 supplies hydraulic oil discharged from the loader pump 120 (or both the loader pump 120 and the switch pump 121) in accordance with the pilot pressure input from the bucket lever 125 or the boom lever 126. Supply to bucket cylinder 129.
  • the auxiliary machine 132 is a device such as a cooling fan driven by a hydraulic motor, for example.
  • the auxiliary machine pump 131 is a pump for supplying hydraulic oil to the auxiliary machine 132.
  • Various sensors 140 are provided at predetermined positions in the mechanical structure 100.
  • the various sensors 140 are generic names of sensors 141 to 149 (see FIG. 3) described later.
  • Various states detected by the various sensors 140 are input to the controller 200 as electrical signals.
  • the controller 200 is configured as an electronic circuit including, for example, a calculation unit (for example, a CPU (Central Processing Unit)) 210, a storage unit (for example, a memory) 220, and an input / output interface unit 230.
  • the calculation unit 210 can be a device including a loading operation detection unit 211 and an output control unit 1212 by reading and executing the program 221 from the storage unit 220.
  • the loading operation detection unit 211 has a function of detecting whether or not the loading operation is in progress as will be described later.
  • the output control unit 1212 has a function of controlling the state of the engine 101 and / or the transmission system of the engine output (the state of the transmission system that transmits the engine output to the load device in the wheel loader 1).
  • the storage unit 220 is, for example, a storage device that stores the program 221, the parameter 222, and the table 223. As described above, the arithmetic unit 210 reads the program 221 from the storage unit 220 to detect whether or not the loading operation is in progress, and the state of the transmission system of the engine 101 and / or the engine output (wheel Or the state of the transmission system that transmits the engine output to the load device in the loader 1.
  • the parameter 222 is a threshold value or setting value used by the loading operation detection unit 211 or the output control unit 1212.
  • the table 223 is a table used by the loading operation detection unit 211 and the output control unit 1212.
  • the input / output interface unit 230 is a circuit for transmitting and receiving electrical signals among the various sensors 140, the clutch 110, the transmission 112, the pumps 120 to 122, 131, and the like.
  • the calculation unit 210 receives signals from the various sensors 140 via the input / output interface unit 230.
  • the arithmetic unit 210 outputs a control signal to the clutch 110 and the pumps 120 to 122 and 131 via the input / output interface unit 230. Note that the configuration of the controller 200 described above is illustrated with a simplified structure to the extent necessary for understanding and implementation of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described configuration.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram focusing on the function of the controller 200.
  • Sensors 141 to 149 constituting various sensors 140 are connected to the controller 200.
  • the travel range sensor 141 detects whether the travel range set in the transmission 112 is forward (F), neutral (N), or reverse (R).
  • the speed range set in the transmission 112 can also be detected by the travel range sensor 141.
  • the travel range sensor 141 need not be configured as a sensor. If a signal output from the transmission control circuit in the controller 200 toward the transmission 112 is used, the travel range and speed stage can be known.
  • the boom lever operation amount sensor 142 detects the operation direction and operation amount of the boom lever 126.
  • the boom angle sensor 143 detects the angle of the boom 51.
  • the engine speed sensor 144 detects the speed of the engine 101.
  • the clutch output rotational speed sensor 145 detects the rotational speed output from the clutch 110 (the output shaft rotational speed of the clutch 110).
  • Transmission output rotational speed sensor 146 detects the rotational speed output from transmission 112 (the output shaft rotational speed of transmission 112).
  • the brake pedal operation amount sensor 147 detects an operation amount of a brake (for example, a brake pedal) in the cab 6.
  • the accelerator operation amount sensor 148 detects the operation amount (hereinafter also referred to as “accelerator opening”) of an accelerator (for example, an accelerator pedal) in the cab 6.
  • a vehicle speed meter 149 as an example of the “vehicle speed detection unit” detects the vehicle body speed of the work vehicle 1.
  • the loading operation detection unit 211 in the controller 200 determines whether the loading operation is being performed by appropriately using signals from the sensors 141 to 149.
  • the output control unit 1212 includes a maximum output characteristic control unit 2203 (specifically, for example, the program 221 includes a maximum output characteristic control program).
  • the maximum output characteristic control unit 2203 selects the P mode maximum output characteristic among the P mode maximum output characteristic and the E mode maximum output characteristic when the loading operation detection unit 211 detects that the loading operation is being performed.
  • the output control unit 1212 performs control such that the maximum output characteristic of the engine 101 matches the maximum output characteristic (P mode maximum output characteristic or E mode maximum output characteristic) corresponding to the selected control mode (P mode or E mode). Execute. Specifically, for example, the output control unit 1212 controls the fuel injection amount so that the engine output torque at the detected engine speed does not exceed the maximum output torque at the engine speed at the selected maximum output characteristic. To do.
  • FIG. 4 is a diagram showing the P-mode maximum output characteristic and the E-mode maximum output characteristic, respectively.
  • the maximum output characteristic is an engine performance defined by each engine maximum output torque at each engine speed.
  • the P-mode maximum output characteristic is shown by a solid line in FIG. 4 and is defined by each engine maximum output torque at each engine speed that can be output in the P mode.
  • the “P mode” is a power mode, and is a control mode in which power is given priority over fuel consumption.
  • the E-mode maximum output characteristic is shown by a combination of a solid line and a dotted line in FIG. 4 and is defined by each engine maximum output torque at each engine speed that can be output in the E mode.
  • the maximum output torque in a predetermined engine speed range (for example, the range from R1 to R2 shown in FIG. 4) is lower than the P mode maximum output characteristic.
  • the maximum engine speed that can be output in the E mode is lower than the maximum engine speed that can be output in the P mode.
  • the “E mode” is an economy mode, which is a control mode in which fuel efficiency is prioritized over power.
  • the maximum output characteristics that can be selected are two, that is, the P-mode maximum output characteristic and the E-mode maximum output characteristic, but may be three or more.
  • a plurality of maximum output characteristics may be obtained by changing one maximum output characteristic in multiple steps or steplessly.
  • the maximum output characteristic is not limited to the polygonal line as illustrated in FIG.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the loading operation.
  • the operator lifts the boom 51 to above the loading platform of the dump truck 10 and rotates the bucket 52 in the dumping direction, thereby dropping the load in the bucket 52 onto the loading platform of the dump truck 10.
  • FIG. 6 is an explanatory view schematically showing a work flow of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 repeats a standardized operation of excavating an excavation target 11 such as earth and sand and loading it on a transport unit such as a dump truck 10.
  • the operator causes the wheel loader 1 to travel toward the excavation target 11 with the bucket 52 lowered to a position close to the ground.
  • the operator causes the bucket 52 to enter the excavation target 11 and then rotates the bucket 52 in the tilt direction to accommodate the load in the bucket 52.
  • the operator lifts the bucket 52 containing the load by a predetermined amount from the ground, puts the wheel loader 1 in the traveling posture, and moves backward.
  • the operator approaches the dump truck 10 while raising the boom 51, and drops the load in the bucket 52 onto the loading platform of the dump truck 10 as shown in FIG. That is, the loading operation is performed in the third operation process P3. Since the loading operation as in the present embodiment is performed by approaching the dump truck 10 while raising the boom 51, it can also be called a “dump approach”.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing the angle of the boom 51 in the initial state where the loading operation is started.
  • the reference line A1-A1 is a case where the boom 51 passes through the pivot fulcrum and is parallel to the ground (horizontal plane) H.
  • a line connecting the pivot fulcrum of the boom 51 and the pivot fulcrum of the bucket 52 is A2-A2.
  • An angle formed by A1-A1 and A2-A2 is a boom angle ⁇ b.
  • the state in which the boom 51 is rotated by ⁇ 1 below the reference line A1-A1 is detected as negative, and the state in which the boom 51 is rotated upward is positive.
  • the value of ⁇ 1 is, for example, ⁇ 10 degrees. However, this value is an example and does not limit the present invention.
  • the loading operation is performed. It can be determined that it is a start. In this way, in the present embodiment, the rise of the boom 51 that is greater than the angle of the boom 51 during traveling is detected.
  • FIG. 7 The definition shown in FIG. 7 is an example, and the present invention is not limited to this.
  • “Carry Position” defined in the SAE (Society of Automotive Engineers) standard may be used.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process for detecting whether or not the loading operation is in progress. The following flowcharts outline the processing to the extent necessary to understand and implement the present invention.
  • the loading operation detection unit 211 determines that the loading operation (step P3 in FIG. 6) has started when all of the following conditions are satisfied.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the boom lever 126 has been operated in the upward direction (S10).
  • the operation in the raising direction means an operation for raising the boom 51.
  • the boom lever 126 since it is necessary to lift the boom 51, it is determined whether or not the boom lever 126 has been operated in the upward direction.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the boom angle ⁇ b is larger than a preset angle ⁇ 1 (S11). For example, ⁇ 1 is set to ⁇ 10 degrees. In the loading operation, the boom 51 is moved up and approached to the dump truck 10, so it is determined whether or not the angle ⁇ b of the boom 51 is larger than the angle at the start of traveling.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the boom angle ⁇ b is smaller than a preset upper limit angle ⁇ max (S12). When the boom 51 has already risen to the upper limit, no more hydraulic oil is required, so it is confirmed that the boom angle ⁇ b is smaller than the upper limit value ⁇ max.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether the speed ratio when the brake is off is greater than R1 or the brake is on (S13). When the brake is off, it means that the brake pedal is not operated.
  • the speed ratio is a value obtained by dividing the output rotational speed of the torque converter 111 by the input rotational speed of the torque converter 111. It may be a ratio between the input rotation speed of the clutch 110 and the output rotation speed of the clutch 110.
  • the brake is in an on state when the brake pedal is operated and the brake is effective.
  • the loading operation detection unit 211 determines that the loading operation is being performed when all of the above four conditions are satisfied (S14).
  • the maximum output characteristic control unit 2203 selects the P mode maximum output characteristic from among the P mode maximum output characteristic and the E mode maximum output characteristic.
  • the state of the loading operation can be automatically detected based on a change in predetermined parameters such as the boom lever operation amount and the boom angle.
  • the conditions (S10, S11) for positively detecting that loading is being performed and the conditions (S12, S13) for preventing erroneous detection are all satisfied. When it is satisfied, it is determined that the loading operation is started. Therefore, the start of the loading operation can be determined with higher reliability.
  • the P mode maximum output characteristic is selected from the P mode maximum output characteristic and the E mode maximum output characteristic. For this reason, during the loading operation, it is possible to provide the hydraulic device system 104 with an output torque that is greater than that during normal travel (for example, the second operation step P2 described with reference to FIG. 6).
  • the oil amount increase control is performed instead of or in addition to the selection of the P mode maximum output characteristic.
  • the present embodiment will be described in detail by taking as an example the case where both the P-mode maximum output characteristic selection and the oil amount increase control selection are performed when the loading operation is detected.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram focusing on the function of the controller 1200 in the second embodiment of the present invention.
  • the output control unit 2212 has an oil amount increase output control unit 212 that increases the amount of hydraulic oil supplied to the boom cylinder 128.
  • the oil amount increase output control unit 212 increases the angle of the swash plate of the loader pump 120 and / or decreases the clutch pressure of the clutch 110. The amount of hydraulic oil supplied to the boom cylinder 128 is increased.
  • the oil amount increase output control unit 212 includes, for example, a swash plate angle control unit 212A and a clutch pressure control unit 212B.
  • the swash plate angle control unit 212A outputs a control signal for controlling the angle of the swash plate.
  • the clutch pressure control unit 212B outputs a control signal for controlling the clutch pressure of the clutch 110.
  • a control signal for controlling the angle of the swash plate of the loader pump 120 is referred to as a “swash plate angle control signal”
  • a control signal for controlling the clutch pressure is referred to as a “clutch pressure control signal”.
  • the clutch pressure specified by the pressure control signal is referred to as “clutch command pressure”.
  • the swash plate angle control unit 212A outputs a swash plate angle control signal designating a larger swash plate angle in order to increase the flow rate of the hydraulic oil discharged from the loader pump 120.
  • a swash plate angle control signal representing the larger swash plate angle is selected and input to the loader pump 120.
  • the clutch pressure control unit 212B outputs a clutch pressure control signal for decreasing the clutch pressure so that the output of the engine 101 is largely distributed to the work machine 5 side.
  • another clutch pressure control signal is output from another clutch pressure control unit different from the clutch pressure control unit 212B
  • the clutch pressure control signal from the clutch pressure control unit 212B and the other clutch pressure control signal The control signal designating the smaller clutch pressure is selected and input to the clutch 110.
  • the clutch command pressure by the special brake corresponds to one of the other clutch pressure control signals.
  • FIG. 10 shows a table T1 used for controlling the clutch command pressure.
  • Tables T1 and T2 illustrated in FIGS. 10 and 11 are examples of the table 223 illustrated in FIG.
  • the horizontal axis in FIG. 10 indicates the operation amount (%) of the boom lever 126, and the vertical axis in FIG. 10 indicates the clutch command pressure (kg / cm ⁇ 2).
  • the boom lever operation amount is a lever operation amount when the boom 51 is raised.
  • the thick solid line in the figure indicates the case where the operation amount of the accelerator pedal is 0%, and the alternate long and short dash line in the figure indicates the case where the operation amount of the accelerator pedal is 100%.
  • a value obtained by interpolation from the 0% characteristic indicated by the solid line and the 100% characteristic indicated by the alternate long and short dash line is used.
  • the clutch command pressure is increased and the output of the engine 101 is distributed more to the traveling system.
  • the clutch command pressure is reduced according to the boom lever operation amount. It is set so that the rate at which the clutch command pressure decreases increases as the amount of operation of the accelerator pedal increases. That is, in this embodiment, the greater the accelerator pedal operation amount, the more the engine 110 slides to distribute the output of the engine 101 to the work machine 5 side.
  • the clutch pressure command value for the left brake is compared with the command value obtained from the table T1, and the lower command value is adopted.
  • FIG. 11 shows a table T2 used for controlling the angle of the swash plate of the loader pump 120.
  • the horizontal axis in FIG. 11 indicates the boom lever operation amount (%), and the vertical axis in FIG. 11 indicates the target flow rate (%).
  • the boom lever operation amount is an operation amount when the boom 51 is raised.
  • the target flow rate is shown as a percentage of the maximum flow rate. It is set so that the flow rate required for the loader pump 120 increases as the boom lever operation amount increases.
  • FIG. 12 is a flowchart showing a process for increasing the amount of hydraulic oil.
  • the oil amount increase output control unit 212 executes a plurality of oil amount increase processes described below.
  • the clutch pressure control unit 212B of the oil amount increase output control unit 212 uses the table T1 shown in FIG. 10 to set the clutch command pressure according to the boom lever operation amount and the accelerator pedal operation amount. Determine (S21).
  • the clutch command pressure determined here is a value lower than the current clutch pressure.
  • the clutch pressure control unit 212B outputs a clutch pressure control signal designating the determined clutch command pressure to the clutch 110 (S21).
  • the swash plate angle control unit 212A of the oil amount increase output control unit 212 detects the target flow rate according to the boom lever operation amount using the table T2 shown in FIG.
  • the swash plate angle for realizing the target flow rate is set, and a swash plate angle control signal is output to the loader pump 120 (S22).
  • S22 the loader pump 120
  • the swash plate angle control unit 212A sets the swash plate angle so that the discharge amount from the switch pump 121 increases, and outputs a control signal to the switch pump 121 (S23).
  • the swash plate angle of the switch pump 121 can be set based on this calculation formula.
  • the swash plate angle by the load sensing valve is a swash plate angle corresponding to the flow rate determined to be necessary for the operation of the steering cylinder 130.
  • the added amount corresponding to the boom lever operation amount is a swash plate angle corresponding to the flow rate determined to be necessary for assisting the loader pump 120.
  • the swash plate angle control unit 212A sets the swash plate angle of the auxiliary pump 131 so that the flow rate of the hydraulic oil discharged from the auxiliary pump 131 decreases, A control signal is output to the machine pump 131 (S24). If the auxiliary pump 131 is connected to the output distributor 102 via the pump clutch, the swash plate angle control unit 212A disengages the pump clutch instead of controlling the swash plate angle. Can be made. As a result, the output distributed to the auxiliary pump 131 is distributed to the loader pump 120.
  • the oil amount increase output control unit 212 may be configured to execute only one of the first oil amount increase process (S21) and the second oil amount increase process (S22).
  • the controller 200 may execute the first, second, and third oil amount increasing processes (S21, S22, S23), or only the first and second oil amount increasing processes (S21, S22).
  • the first and third oil amount increasing processes (S21, S23) or the second and third oil amount increasing processes (S22, S23) may be executed.
  • the flow rate of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 128 is increased during the loading operation. Therefore, the raising speed of the boom 51 can be increased, the time required for the loading operation can be shortened, and the working efficiency can be improved.
  • the flow rate of the hydraulic oil to the boom cylinder 128 is automatically increased at the start of the loading operation, the operator does not need to perform an extra operation such as operating the brake pedal. Improves.
  • the first to fourth oil amount increasing processes (S21 to S24) are executed. Accordingly, more hydraulic oil can be supplied to the boom cylinder 128 and the boom 51 can be quickly raised.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether the boom lever 126 is operated in the upward direction (S10) and whether the boom angle ⁇ b is larger than a predetermined value ⁇ 1. (S11) is determined, and when both conditions are satisfied, it is determined that the loading operation is being performed (S14).
  • This embodiment configured as described above also has the same effect as the first and second embodiments.
  • the process for detecting the loading operation is simplified as compared with the first embodiment and the second embodiment. Therefore, the control program can be simplified as compared with the first embodiment and the second embodiment. it can.
  • the loading operation detection unit 211 determines the first condition (S10) and the fourth condition (S13) described in the first embodiment, and both conditions are satisfied. In this case, it is determined that the loading operation is being performed (S14). Configuring this embodiment like this also achieves the same effects as the third embodiment.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether the boom angle ⁇ b is larger than a predetermined value ⁇ 1 (S11) and whether the speed stage is set to the second forward speed. (S15) is determined, and if both conditions are satisfied, it is determined that the loading operation is being performed (S14).
  • the transmission 112 is often set to the second forward speed because the load is approached to the dump truck 10 while the load is accommodated in the bucket 52.
  • the present invention is not limited to the second forward speed. That is, in S15, it is determined whether or not a predetermined speed stage is set in advance.
  • the second speed is given as an example of the predetermined speed stage. Configuring this embodiment like this also achieves the same effects as the third embodiment.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the boom angle ⁇ b is larger than a predetermined value ⁇ 1 (S11) and whether or not the travel range is switched from reverse to forward ( S16) is determined, and if both conditions are satisfied, it is determined that the loading operation is being performed (S14).
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the boom angle ⁇ b is larger than a predetermined value ⁇ 1 (S11) and whether or not the angular velocity of the boom 51 is larger than 0. Each (S17) is determined, and when both conditions are satisfied, it is determined that the loading operation is being performed (S14).
  • the boom 51 is lifted while traveling toward the dump truck 10 at the same time.
  • the boom 51 rotates upward when the cylinder rod of the boom cylinder 128 extends.
  • the boom cylinder 128 rotates clockwise about the rotation fulcrum on the base end side. Therefore, it can be determined whether or not the boom 51 is rising by obtaining the angular velocity of the boom 51 based on the detection signal from the boom angle sensor 143.
  • the angular velocity of the boom 51 can also be detected as the angular velocity of the boom cylinder 128. Moreover, it may replace with an angular velocity and the structure which determines whether the extension speed of the cylinder rod of the boom cylinder 128 is 0 or more may be sufficient.
  • the extension speed of the cylinder rod may be calculated from the angular speed of the boom cylinder 128, or the extension speed of the cylinder rod may be calculated using a linear sensor that directly detects the displacement amount of the cylinder rod.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the traveling range has been switched from reverse to forward (S16) and whether or not the angular velocity of the boom 51 is 0 or more (S17). ), And when both conditions are satisfied, it is determined that the loading operation is being performed (S14). Configuring this embodiment like this also achieves the same effects as the third embodiment.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the boom angle ⁇ b is “Carry11Position” (S ⁇ b> 11 ⁇ / b> A). Since “Carry Position” is also defined in the SAE standard and the ISO standard, S11A may be rephrased as “determining whether or not“ Carry Position ”defined in the SAE or ISO standard has been reached”. Configuring this embodiment like this also achieves the same effects as the third embodiment.
  • the loading operation detection unit 211 determines whether or not the vehicle speed V exceeds a preset predetermined speed V ⁇ b> 1. (S18). When the boom angle ⁇ b exceeds ⁇ 1 (S11: YES) and the vehicle speed V exceeds V1, it can be determined that the loading operation is being performed.
  • the boom lever is operated in the upward direction, whether the boom angle is a predetermined value or more, whether the boom angle is “Carry ⁇ Position ”, Whether the angle is less than the upper limit angle, the speed ratio at the time of brake off is greater than or equal to a predetermined value, whether it is at a predetermined speed stage, the travel range has been switched from reverse to forward, or the boom angular velocity (boom cylinder angular velocity) is a predetermined value
  • the boom angular velocity boost cylinder angular velocity

Abstract

作業車両の作業効率を向上する。 エンジン(101)からの出力を走行系(103)と油圧装置系(104)とに分配する作業車両(1)が、作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出する積込み作業検出部(211)と、走行系(103)に含まれている、分配器(102)に接続されたクラッチ(110)と、積込み作業中が検出された場合に第一と第二のエンジン最大出力特性のうち第二のエンジン最大出力特性を選択する最大出力特性制御部(2203)と、積込み作業中が検出された場合にクラッチ(110)のクラッチ圧を低下させる作動油量制御部(212)とを備える。第一のエンジン最大出力特性は、所定のエンジン回転数範囲における最大出力トルクが前記第二のエンジン最大出力特性よりも低い特性である。

Description

作業車両、作業車両の制御装置、及び作業車両の制御方法
 本発明は、作業車両、作業車両の制御装置、及び作業車両の制御方法に関する。
 例えば、作業車両としてのホイールローダでは、エンジン出力を作業用動力及び走行用動力として使用する。ホイールローダでは、作業機のバケットで土砂等の積載物をすくい上げ、バケットをブームで持ち上げて、トラックの荷台等に積み込む。積載物が満載されたバケットを速やかに上昇させることにより、作業効率を高めることができる。
 そこで、従来技術では、積込み作業時に、オペレータはブレーキペダルとアクセルペダルとを同時に操作する。これにより、低速走行しつつ、油圧ポンプの回転数を上昇させて、作業機に供給される作動油の量を増加させる(特許文献1)。なお、左右の駆動輪の回転数差に応じてクラッチの係合度を制御するようにした技術も知られている。
特表2006-521238号公報 特開2001-146928号公報
 従来技術では、作業機に供給する作動油量を増加させるためにアクセルペダルとブレーキペダルを同時に操作する必要があり、操作性の点で改善の余地がある。また、走行系に配分された動力を、ブレーキにより熱に変えて捨てるという無駄が生じている。作業車両の中には通常のブレーキペダルとは別に、ブレーキ機能とクラッチ操作機能を併せ持つ特殊なブレーキペダルを備えるものがある。このような特殊なブレーキペダルを備えている作業車両でも、作業機側に動力をまわす為に、クラッチ操作の際に特殊なブレーキペダルを操作するので、ブレーキによる動力のロスが生じる。
 本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的は、作業効率を向上できるようにした作業車両、作業車両の制御装置、及び作業車両の制御方法を提供することにある。
 本発明の他の目的は、後の説明から明らかになるであろう。
 この欄の記述において、カッコ内の符号は、添付の図面に記載の要素との対応関係を例示するものであるが、これは、単なる説明のための例示にすぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。
 本発明の第一の観点に従う作業車両(1)は、エンジン(101)と、作業機(51)と、走行系(103)と、前記作業機(51)を作動するシリンダ(128)を備える油圧装置系(104)と、前記エンジン(101)からの出力を前記走行系(103)と前記油圧装置系(104)とに分配する分配器(102)と、前記作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出する積込み作業検出部(211)と、前記走行系(103)に含まれている、前記分配器(102)に接続されたクラッチ(110)と、積込み作業中が検出された場合に第一と第二のエンジン最大出力特性のうち第二のエンジン最大出力特性を選択する最大出力特性制御部(2203)と、積込み作業中が検出された場合に前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させる作動油量制御部(212)とを備える。第一のエンジン最大出力特性は、所定のエンジン回転数範囲における最大出力トルクが前記第二のエンジン最大出力特性よりも低い特性である。
 第二の観点では、前記作動油量制御部(212)が、積込み作業中が検出された場合に、前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させることに加えて、以下の(A)及び/又は(B):
(A)前記シリンダ(128)に作動油を供給する第一のポンプ(120)を含んだ一以上のポンプのうちの前記第一のポンプ(120)から供給される作動油の流量を増加させる;
(B)前記第一のポンプ(120)から供給される作動油に加えて、前記一以上のポンプに含まれる第二のポンプ(121)からも前記シリンダ(118)に作動油を供給させる;
を行う。
 第三の観点では、前記第一又は第二の観点において、前記積込み作業検出部(211)は、ブームレバー(126)が前記ブーム(51)を上昇させるべく操作され、前記ブーム(51)の角度が所定角度以上である場合に、積込み作業中と判断する。
 第四の観点では、前記第一乃至第三の観点のいずれかにおいて、第一乃至第三の条件グループのうちの少なくとも2つの条件グループがある。各条件グループは、積込み作業中であることの少なくとも一つの条件を含む。前記第一の条件グループは、オペレータの意思の表れに関する条件のグループである。前記第二の条件グループは、前記作業機の位置に関する条件のグループである。前記第三の条件グループは、前記走行系の状態に関する条件のグループである。前記積込み作業検出部(211)は、前記第一乃至第三の条件グループのうちの少なくとも2つの条件グループから1つずつ選択された各条件が満たされている場合に、積込み作業中であると検出する。
 第五の観点では、前記第四の観点において、前記作業機(51)は、車体(2)の一側に回動可能に設けられるブーム(51)である。前記シリンダ(128)は、前記ブーム(51)を回動させるためのブームシリンダ(128)である。前記第一の条件グループは、以下の(a)及び(b)の条件:
(a)ブームレバー(126)が前記ブーム(51)を上昇させるべく操作された;
(b)前記ブームシリンダ(128)の伸長速度が正の値である;
のうちの少なくとも一つを含む。
 第六の観点では、前記第四又は第五の観点において、前記作業機(51)は、車体(2)の一側に回動可能に設けられるブーム(51)である。前記第二の条件グループは、以下の(c)及び(d)の条件:
(c)前記ブーム(51)の角度が所定角度以上である;
(d)前記ブーム(51)の角度が所定の最大角度未満である;
のうちの少なくとも一つを含む。
 第七の観点では、前記第四乃至第六の観点のいずれかにおいて、前記第三の条件グループは、以下の(e)乃至(h)の条件:
(e)クラッチ(13)の入力回転数と出力回転数とのブレーキオフ時での比が所定値以上である、又は、ブレーキオン時である;
(f)トランスミッション(112)に設定される速度段が所定の速度段である;
(g)トランスミッション(112)に設定される走行レンジが後進から前進に切り替わった;
(h)車速が所定の速度以上である;
のうちの少なくとも一つを含む。
 第七の観点では、作業車両が、エンジン(101)と、作業機(51)と、クラッチ(110)を有する走行系(103)とを備える。その作業車両の制御装置が、前記作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出する積込み作業検出部(211)と、積込み作業中が検出された場合に前記第一と第二のエンジン最大出力特性のうち第二のエンジン最大出力特性を選択する最大出力特性制御部(2203)と、積込み作業中が検出された場合に前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させる作動油量制御部(212)とを備える。この制御装置は、作業車両に取り付けられている装置であっても良いし、作業車両と通信可能に遠隔に存在する装置(例えばサーバマシン)であっても良い。
 第八の観点では、作業車両が、エンジン(101)と、作業機(51)と、クラッチ(110)を有する走行系(103)とを備える。この作業車両の制御方法は、前記作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出するステップと、積込み作業中が検出された場合に前記第一と第二のエンジン最大出力特性のうち第二のエンジン最大出力特性を選択するステップと、積込み作業中が検出された場合に前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させるステップとを有する。
 上述した第一乃至第八の観点のうちの少なくとも一つにおける作業車両は、例えば、以下の構成であっても良い。すなわち、クラッチ(110)が、分配器(102)を介してエンジン(101)に接続される。走行系(103)が、例えば、クラッチ(110)の他に、クラッチ(110)から出力される駆動力を指定される速度段に応じて駆動輪に伝達するトランスミッション(112)を有する。油圧装置系(103)は、例えば、分配器(102)を介して駆動される1以上のポンプと、車体(2)の一側に回動可能に設けられるブーム(51)と、このブーム(51)の一側に回動可能に設けられるバケット(52)と、ブーム(51)を回動させるためのブームシリンダ(128)と、バケット(52)を回動させるためのバケットシリンダ(129)と、ブームレバー(126)及びバケットレバー(125)の操作量に応じて、ブームシリンダ(128)及びバケットシリンダ(129)に前記ポンプのうちの第1ポンプ(120)から吐出される作動油を供給する第1制御弁(123)と、この第1制御弁(123)を介してブームシリンダ(128)に作動油を供給可能な前記ポンプのうちの第2ポンプ(121)とを備える。
 前述した積込み作業検出部(211)、最大出力特性制御部(2203)及び作動油量制御部(212)のうちの少なくとも一つは、手段であっても良く、ハードウェア、コンピュータプログラム又はそれらの組み合わせ(例えば一部をコンピュータプログラムにより実現し残りをハードウェアで実現すること)により構築することができる。コンピュータプログラムは、所定のプロセッサに読み込まれて実行される。また、コンピュータプログラムがプロセッサに読み込まれて行われる情報処理の際、適宜に、メモリ等のハードウェア資源上に存在する記憶域が使用されてもよい。また、コンピュータプログラムは、CD-ROM等の記録媒体から計算機にインストールされてもよいし、通信ネットワークを介して計算機にダウンロードされてもよい。
 本発明によれば、積込み作業の状態を自動的に検出して、エンジン出力を自動的に高出力に変えられるため、通常走行のときよりも大きい出力トルクを油圧装置系(104)に提供することができる。これにより、積込み作業時の作業効率を高めることができる。
本発明の第1実施例に係る作業車両の全体構成を示す説明図である。 ホイールローダの側面図である。 コントローラの機能を模式的に示す説明図である。 Pモード最大出力特性とEモード最大出力特性とをそれぞれ表す線図である。 積込み作業時の様子を示す説明図である。 ホイールローダの作業工程を示す説明図である。 積込み作業時のブームの姿勢を定義するための説明図である。 積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第2実施例に係るコントローラの機能を模式的に示す説明図である。 クラッチ指令圧を設定するためのテーブルである。 ポンプの吐出量を設定するためのテーブルである。 作業機に供給する作動油量を増加させる処理のフローチャートである。 本発明の第3実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第4実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第5実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第6実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第7実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第8実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第9実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。 本発明の第10実施例に係る積込み作業検出処理のフローチャートである。
符号の説明
 1:ホイールローダ、5:作業機、11:掘削対象
 以下、図を参照しながら、本発明の幾つかの実施例を詳細に説明する。
 以下、本発明の実施例を、作業車両としてのホイールローダに適用した場合を例に挙げて説明する。但し、本実施例は、ホイールローダ以外の他の作業車両にも適用することができる。
 図1は、ホイールローダの全体構成を模式的に示す説明図である。ホイールローダは、機械構造100と制御構造(以下、コントローラと呼ぶ)200とに大別される。先に機械構造100について説明し、次にコントローラ200について説明する。
 機械構造100は、例えば、エンジン101と、エンジン101の出力を走行系103及び油圧装置系104に分配する出力分配器(PTO:Power Take Off)102と、ホイールローダ1を走行させるための走行系103と、主に作業機5を駆動するための油圧装置系104とを備えている。
 ここで、図2を参照する。図2は、ホイールローダ1の側面図である。ホイールローダ1は、車体2と、車体2の前後に設けられる左右一対のタイヤ3と、車体2の後方に設けられる機械室4と、車体2の前方に設けられる作業機5と、車体2の中央部に設けられる運転室6とを備えている。
 車体2は、後部車体21と、前部車体22と、後部車体21と前部車体22とを連結する連結部23とを備える。後部車体21と前部車体22との間には、左右一対のステアリングシリンダ130が設けられている。オペレータが、運転室6内のステアリングレバー127(図1参照)を操作すると、この操作に応じて、一方のステアリングシリンダ130のシリンダロッドが伸長し、他方のステアリングシリンダ130のシリンダロッドが縮小する。これにより、ホイールローダ1は、進路を変えることができる。
 機械室4は、エンジン101や各ポンプ120等を収容する。作業機5は、前部車体22から前方に延びるようにして回動可能に設けられるブーム51と、このブーム51の先端に回動可能に設けられるバケット52とを備える。ホイールローダ1は、ブーム51を上下方向に回動させるためのブームシリンダ128と、バケット52を回動させるためのバケットシリンダ129とを備えている。
 図1に戻る。走行系103は、例えば、モジュレーションクラッチ(以下、「クラッチ」とも呼ぶ)110と、トルクコンバータ111と、トランスミッション112と、アクスル113とを備えている。クラッチ110は、接続、切り離しだけでなく、滑らせることも考慮されたクラッチである。クラッチ110の接続や切離し等は、例えば、油圧によって制御される。具体的には、例えば、コントローラ200から指定された油圧で、クラッチ110が制御される。以下、クラッチ110に対する圧力(油圧)を、「クラッチ圧」と言う。説明の便宜上、図中では、クラッチを「Mod/C」、トルクコンバータを「T/C」、トランスミッションを「T/M」とそれぞれ略記する。エンジン101から出力された動力(回転トルク)は、クラッチ110、トルクコンバータ111、トランスミッション112及びアクスル113を介して、タイヤ3に伝達される。
 油圧装置系104は、例えば、ローダポンプ120と、スイッチポンプ121と、ステアリングポンプ122と、メインバルブ123と、ロードセンシング(ステアリング)バルブ(図中、CLSS:Closed Center Load Sensing System)124と、バケットレバー125と、ブームレバー126と、ステアリングレバー127と、ブームシリンダ128と、バケットシリンダ129と、ステアリングシリンダ130と、補機用ポンプ131と、補機132とを備える。
 ここで、ローダポンプ120は「第1ポンプ」に、スイッチポンプ121は「第2ポンプ」に、メインバルブ123は「第1制御弁」に、それぞれ対応する。なお、ロードセンシングバルブ124は、「第2制御弁」と呼ぶこともできる。
 ローダポンプ120は、ブームシリンダ128及びバケットシリンダ129に作動油を供給するためのポンプである。ステアリングポンプ122は、ステアリングシリンダ130に作動油を供給するためのポンプである。スイッチポンプ121は、ステアリングシリンダ130、または、ブームシリンダ128及びバケットシリンダ129のいずれかに、作動油を供給するためのポンプである。各ポンプ120,121,122は、例えば、それぞれ斜板型油圧ポンプとして構成され、それぞれの斜板の角度は、コントローラ200からの制御信号により制御される。
 ロードセンシングバルブ124は、負荷に応じて、スイッチポンプ121から吐出される作動油の供給先及び供給量を機械的に制御する。ロードセンシングバルブ124は、ステアリングバルブと呼ぶこともできる。通常の走行時には、スイッチポンプ121から吐出される作動油は、ロードセンシングバルブ124を介して、ステアリングシリンダ130に供給される。即ち、走行時において、スイッチポンプ121は、ステアリングポンプ122を支援し、ステアリングシリンダ130の作動のために働く。なお、本実施例では、ロードセンシングバルブ(あるいはステアリングバルブ)124の一例として、CLSSバルブを採用しているが、本発明はCLSSバルブ以外の他のバルブを用いた構成にも適用することができる。
 これに対し、作業時には、スイッチポンプ121から吐出される作動油は、ロードセンシングバルブ124及びメインバルブ123を介して、ブームシリンダ128に供給されるようになっている。即ち、積込み作業時において、スイッチポンプ121は、ローダポンプ120を支援し、ブームシリンダ128を作動させるために働く。
 バケットレバー125は、バケット52を操作するための装置である。ブームレバー126は、ブーム51を操作するための装置である。ステアリングレバー127は、ステアリングシリンダ130を操作するための装置である。各レバー125,126,127は、例えば、オペレータにより操作される操作部と、操作部の操作量に応じてパイロット圧を制御するパイロット圧制御弁とを備えて構成される。メインバルブ123は、バケットレバー125またはブームレバー126から入力されるパイロット圧に応じて、ローダポンプ120(または、ローダポンプ120及びスイッチポンプ121の両方)から吐出される作動油を、ブームシリンダ128やバケットシリンダ129に供給する。
 補機132とは、例えば、油圧モータで駆動する冷却ファン等のような装置である。補機用ポンプ131は、補機132に作動油を供給するためのポンプである。
 機械構造100内の所定位置には、各種センサ140が設けられている。各種センサ140は、後述するセンサ141~149(図3参照)の総称である。各種センサ140により検出された各種状態は、電気信号としてコントローラ200に入力される。
 コントローラ200は、例えば、演算部(例えばCPU(Central Processing Unit))210と、記憶部(例えばメモリ)220と、入出力インターフェース部230とを備えた電子回路として構成される。演算部210は、記憶部220からプログラム221を読み込み実行することで、積込み作業検出部211と、出力制御部1212とを備えた装置となることができる。
 積込み作業検出部211は、後述するように積込み作業中であるか否かを検出する機能である。出力制御部1212は、エンジン101、及び/又は、エンジン出力の伝達系の状態(ホイールローダ1内の負荷装置へエンジン出力を伝える伝達系の状態)を制御する機能である。
 記憶部220は、例えば、プログラム221と、パラメータ222及びテーブル223を記憶する記憶装置である。演算部210は、前述したように、記憶部220からプログラム221を読み込むことにより、積込み作業中であるか否かを検出したり、エンジン101、及び/又は、エンジン出力の伝達系の状態(ホイールローダ1内の負荷装置へエンジン出力を伝える伝達系の状態)を制御したりする。パラメータ222とは、積込み作業検出部211や出力制御部1212によって使用される閾値や設定値である。テーブル223とは、積込み作業検出部211や出力制御部1212によって使用されるテーブルである。
 入出力インターフェース部230は、各種センサ140、クラッチ110、トランスミッション112、各ポンプ120~122,131等の間で電気信号を送受するための回路である。演算部210は、入出力インターフェース部230を介して、各種センサ140からの信号を受領する。また、演算部210は、入出力インターフェース部230を介して、クラッチ110や各ポンプ120~122,131に制御信号を出力する。なお、上述したコントローラ200の構成は、本発明の理解及び実施に必要な程度で構造を簡素化して示しており、本発明は、上述の構成に限定されない。
 図3は、コントローラ200の機能に着目した説明図である。コントローラ200には、各種センサ140を構成する、センサ141~149が接続される。走行レンジセンサ141は、トランスミッション112に設定される走行レンジが、前進(F)、ニュートラル(N)、後進(R)のいずれであるかを検出する。走行レンジセンサ141によって、トランスミッション112に設定される速度段を検出することもできる。走行レンジセンサ141は、センサとして構成される必要はない。コントローラ200内のトランスミッション制御回路からトランスミッション112に向けて出力される信号を利用すれば、走行レンジや速度段を知ることができる。
 ブームレバー操作量センサ142は、ブームレバー126の操作方向及び操作量を検出する。ブーム角度センサ143は、ブーム51の角度を検出する。エンジン回転数センサ144は、エンジン101の回転数を検出する。クラッチ出力回転数センサ145は、クラッチ110から出力される回転数(クラッチ110の出力軸回転数)を検出する。トランスミッション出力回転数センサ146は、トランスミッション112から出力される回転数(トランスミッション112の出力軸回転数)を検出する。ブレーキペダル操作量センサ147は、運転室6内のブレーキ(例えばブレーキペダル)の操作量を検出する。アクセル操作量センサ148は、運転室6内のアクセル(例えばアクセルペダル)の操作量(以下、「アクセル開度」とも言う)を検出する。「車速検出部」の一例としての車速計149は、作業車両1の車体速度を検出する。
 コントローラ200内の積込み作業検出部211は、各センサ141~149からの信号を適宜利用することにより、積込み作業中であるか否かを判定する。
 出力制御部1212が、最大出力特性制御部2203を有する(具体的には、例えば、プログラム221に、最大出力特性制御プログラムが含まれる)。最大出力特性制御部2203は、積込み作業検出部211で積込み作業中が検出されている場合、Pモード最大出力特性とEモード最大出力特性とのうちPモード最大出力特性を選択する。
 出力制御部1212は、選択した制御モード(Pモード又はEモード)に対応した最大出力特性(Pモード最大出力特性又はEモード最大出力特性)にエンジン101の最大出力特性が一致するような制御を実行する。具体的には、例えば、出力制御部1212は、検出されたエンジン回転数におけるエンジン出力トルクを、選択した最大出力特性におけるそのエンジン回転数での最大出力トルクを超えないよう、燃料噴射量を制御する。
 図4は、Pモード最大出力特性とEモード最大出力特性とをそれぞれ表す線図である。最大出力特性は、各エンジン回転数での各エンジン最大出力トルクで定義されるエンジン性能である。
 Pモード最大出力特性は、図4において実線で示されており、Pモードおいて出力可能な各エンジン回転数での各エンジン最大出力トルクで定義される。なお、「Pモード」とは、パワーモードのことであり、燃費よりもパワーを優先した制御モードである。
 Eモード最大出力特性は、図4において実線と点線の組合せで示されており、Eモードにおいて出力可能な各エンジン回転数での各エンジン最大出力トルクで定義される。図4から分かるように、Eモード最大出力特性は、所定のエンジン回転数範囲(例えば図4に記載のR1からR2の範囲)における最大出力トルクが、Pモード最大出力特性よりも低い。また、Eモード最大出力特性によれば、Eモードにおいて出力可能な最大エンジン回転数は、Pモードにおいて出力可能な最大エンジン回転数よりも低い。なお、「Eモード」とは、エコノミーモードのことであり、パワーよりも燃費を優先した制御モードである。
 この例では、選択可能な最大出力特性は、Pモード最大出力特性とEモード最大出力特性の2つであるが、3つ以上であっても良い。また、一つの最大出力特性が多段階又は無段階に変わることにより、複数の最大出力特性が得られても良い。また、最大出力特性は、図4に例示したような折れ線に限らず、全部又は一部が曲線であっても良い。
 図5は、積込み作業の様子を示す説明図である。オペレータは、ブーム51をダンプトラック10の荷台の上方まで持ち上げて、バケット52をダンプ方向に回動させることにより、バケット52内の積載物をダンプトラック10の荷台に落下させる。
 図6は、ホイールローダ1の作業の流れを模式的に示す説明図である。ホイールローダ1は、土砂等の掘削対象11を掘削して、ダンプトラック10のような運搬部に積み込むという定形化された作業を繰り返す。
 第1作業工程P1では、オペレータは、バケット52を地面に近い位置まで下げた状態で、ホイールローダ1を掘削対象11に向けて走行させる。オペレータは、バケット52を掘削対象11に突入させた後、バケット52をチルト方向に回動させて、バケット52に積載物を収容する。
 第2作業工程P2では、オペレータは、積載物を収容したバケット52を地面から所定量だけ持ち上げて、ホイールローダ1を走行姿勢にし、後進する。
 第3作業工程P3では、オペレータは、ブーム51を上昇させながら、ダンプトラック10に接近し、図5に示すように、バケット52内の積載物をダンプトラック10の荷台に投下する。つまり、この第3作業工程P3で、積込み作業が行われる。本実施例のような積込み作業は、ブーム51を上昇させながらダンプトラック10に接近することが行われることから、「ダンプアプローチ」と呼ぶこともできる。
 第4作業工程P4では、オペレータは、ブーム51を下降させつつホイールローダ1を後進させる。その後、再び第1作業工程P1に移行する。
 図7は、積込み作業が開始された初期状態におけるブーム51の角度を模式的に示す説明図である。ブーム51の回動支点を通り、地面(水平面)Hに対して平行となる場合を基準線A1-A1とし、ブーム51の回動支点とバケット52の回動支点とを結ぶ線をA2-A2とする。A1-A1とA2-A2のなす角をブーム角度θbとする。ブーム51が基準線A1-A1よりも下側にθ1だけ回動した状態を、マイナス、上側に回動した状態をプラスとして、この実施例では、積込み開始の初期状態として検出する。θ1の値は、例えば、-10度である。しかし、この値は一例であって、本発明を限定するものではない。
 ブーム51の回動支点とバケット52の回動支点とを結ぶ線A2-A2が、基準線A1-A1からθ1だけ反時計回りに回動した位置よりも上側に位置する場合に、積込み作業の開始であると判定することができる。このようにして、本実施例では、走行時におけるブーム51の角度以上の、ブーム51の上昇を検出する。
 なお、図7に示す定義は一例であって、本発明はこれに限定されない。例えば、後述するように、SAE(Society of Automotive Engineers)規格で定義されている「Carry Position」を用いることもできる。
 図8は、積込み作業中であるか否かを検出するための処理を示すフローチャートである。以下の各フローチャートは、本発明の理解及び実施に必要な程度で処理の概要を示す。積込み作業検出部211は、以下の各条件が全て満たされた場合に、積込み作業(図6中の工程P3)が開始されたと判定する。
 第1条件として、積込み作業検出部211は、ブームレバー126が上昇方向に操作されたか否かを判定する(S10)。上昇方向の操作とは、ブーム51を上昇させるための操作を意味する。積込み作業では、ブーム51を持ち上げる必要があるため、ブームレバー126が上昇方向に操作されたか否かが判定される。
 第2条件として、積込み作業検出部211は、ブーム角度θbが予め設定される所定角度θ1よりも大きいか否かを判定する(S11)。θ1は、例えば、-10度に設定される。積込み作業では、ブーム51を上昇させながらダンプトラック10に近づいていくため、ブーム51の角度θbが走行開始時の角度よりも大きくなったか否かを判定する。
 第3条件として、積込み作業検出部211は、ブーム角度θbが予め設定される上限角度θmaxよりも小さいか否かを判定する(S12)。ブーム51が既に上限まで上昇している場合、今以上の作動油を必要としないため、ブーム角度θbが上限値θmaxよりも小さいことを確認する。
 第4条件として、積込み作業検出部211は、ブレーキオフ時の速度比がR1よりも大きいか、または、ブレーキがオン状態であるかの、いずれかの場合であるかを判定する(S13)。ブレーキオフ時とは、ブレーキペダルが操作されていない場合を意味する。速度比とは、トルクコンバータ111の出力回転数をトルクコンバータ111の入力回転数で除算した値である。クラッチ110の入力回転数とクラッチ110の出力回転数との比であってもよい。ブレーキがオン状態とは、ブレーキペダルが操作されてブレーキが効いている状態である。
 ブレーキオフ時の速度比がR1(R1は、一例として0.3に設定される)よりも小さい場合(速度比<R1)は、ホイールローダ1が加速中の場合、または、図6に示す掘削作業中(工程P1)の場合のいずれかである。この場合、作業機に分配する油量は少なくて良い。
 積込み作業検出部211は、上記4条件が全て満たされた場合に、積込み作業中であると判定する(S14)。
 積込み作業中であると判定された場合、前述したように、最大出力特性制御部2203が、Pモード最大出力特性とEモード最大出力特性とのうちPモード最大出力特性を選択する。
 以上、この第1実施例によれば、ブームレバー操作量やブーム角度等の所定のパラメータの変化に基づいて、積込み作業の状態を自動的に検出することができる。
 また、この第1実施例によれば、積込み作業中であることを積極的に検出するための条件(S10,S11)と、誤検出を防止するための条件(S12,S13)との全てを満たした場合に、積込み作業の開始であると判定する。従って、より高い信頼性で積込み作業の開始を判定することができる。
 また、この第1実施例によれば、積込み作業中が検出されている場合に、Pモード最大出力特性とEモード最大出力特性のうち、Pモード最大出力特性が選択される。このため、積込み作業中に、通常走行(例えば、図6を参照して説明した第2作業工程P2)のときよりも大きい出力トルクを油圧装置系104に提供することができる。
 以下、第1実施例との相違点を主に説明し、第1実施例との共通点については説明を省略或いは簡略する。
 本発明の第2実施例では、積込み作業中が検出されている場合、Pモード最大出力特性の選択に代えて又は加えて、油量増加制御が行われる。以下、積込み作業中が検出されている場合にPモード最大出力特性選択と油量増加制御択の両方が行われる場合を例に採り、本実施例について詳述する。
 図9は、本発明の第2実施例におけるコントローラ1200の機能に着目した説明図である。
 出力制御部2212は、ブームシリンダ128に供給する作動油の量を増加させる油量増加出力制御部212を有する。油量増加出力制御部212は、積込み作業中であることが検出されると、ローダポンプ120の斜板の角度を大きくすることにより、及び/又は、クラッチ110のクラッチ圧を低下させることにより、ブームシリンダ128に供給される作動油の量を増加させる。
 油量増加出力制御部212は、例えば、斜板角度制御部212Aと、クラッチ圧制御部212Bとを備える。斜板角度制御部212Aは、斜板の角度を制御するための制御信号を出力する。クラッチ圧制御部212Bは、クラッチ110のクラッチ圧を制御するための制御信号を出力する。以下、ローダポンプ120の斜板の角度を制御するための制御信号を、「斜板角度制御信号」と言い、クラッチ圧を制御するための制御信号を、「クラッチ圧制御信号」と言い、クラッチ圧制御信号で指定されているクラッチ圧を、「クラッチ指令圧」と言う。
 積込み作業時に、斜板角度制御部212Aは、ローダポンプ120から吐出される作動油の流量を増加させるべく、より大きな斜板角度を指定した斜板角度制御信号を出力する。斜板角度制御部212Aとは異なる他の斜板角度制御部から他の斜板角度制御信号が出力されている場合、斜板角度制御部212Aからの斜板角度制御信号と上記他の斜板角度制御信号のうち、いずれか大きい方の斜板角度を表す斜板角度制御信号が選択されてローダポンプ120に入力される。
 一方、積込み作業時に、クラッチ圧制御部212Bは、エンジン101の出力を作業機5側に多く配分させるべく、クラッチ圧を低下させるクラッチ圧制御信号を出力する。クラッチ圧制御部212Bとは異なる他のクラッチ圧制御部から他のクラッチ圧制御信号が出力されている場合、クラッチ圧制御部212Bからのクラッチ圧制御信号と上記他のクラッチ圧制御信号とのうち、いずれか小さい方のクラッチ圧を指定した制御信号が選択されてクラッチ110に入力される。例えば、特殊なブレーキ(このような特殊ブレーキは、左ブレーキとも呼ばれる。)を搭載する作業車両の場合、特殊なブレーキによるクラッチ指令圧が、上記他のクラッチ圧制御信号の1つに該当する。
 図10は、クラッチ指令圧を制御するために使用されるテーブルT1を示す。図10及び図11に示すテーブルT1,T2は、図1に示したテーブル223の一例である。図10中の横軸はブームレバー126の操作量(%)を示し、図10中の縦軸はクラッチ指令圧(kg/cm^2)を示す。ブームレバー操作量は、ブーム51を上昇させる場合のレバー操作量である。図中の太い実線はアクセルペダルの操作量が0%の場合を示し、図中の一点鎖線はアクセルペダルの操作量が100%の場合を示す。アクセルペダルの操作量が0%よりも多く、100%よりも少ない範囲内では、実線で示す0%の特性と一点鎖線で示す100%の特性から補間して求められる値を使用する。
 ブームレバー操作量が0~50%の範囲では、クラッチ指令圧を高くして、エンジン101の出力を走行系により多く分配する。ブームレバー操作量が50%を超えた場合、ブームレバー操作量に応じてクラッチ指令圧を低下させる。アクセルペダルの操作量が多くなるほど、クラッチ指令圧が低下する割合が大きくなるように設定されている。即ち、本実施例では、アクセルペダルの操作量が大きくなるほど、クラッチ110を滑らせて、エンジン101の出力を作業機5側により多く配分させる。左ブレーキでのクラッチ操作時は、左ブレーキによるクラッチ圧指令値とテーブルT1から求められる指令値とを比較し、いずれか低い方の指令値を採用する。
 図11は、ローダポンプ120の斜板の角度を制御するために使用されるテーブルT2を示す。図11中の横軸はブームレバー操作量(%)を、図11中の縦軸は目標流量(%)を、それぞれ示す。ブームレバー操作量は、ブーム51を上昇させる場合の操作量である。目標流量は、最大流量に対する割合で示されている。ブームレバー操作量が大きくなるほど、ローダポンプ120に要求される流量が大きくなるように設定されている。
 図12は、作動油量を増加させるための処理を示すフローチャートである。積込み作業検出部211が積込み作業中であると判定すると(S20:YES)、油量増加出力制御部212が、以下に述べる複数の油量増加処理を実行する。
 第1の油量増加処理では、油量増加出力制御部212のクラッチ圧制御部212Bは、図10に示すテーブルT1を用い、ブームレバー操作量及びアクセルペダル操作量に応じて、クラッチ指令圧を決定する(S21)。ここで決定されるクラッチ指令圧は、現在のクラッチ圧よりも低い値である。クラッチ圧制御部212Bは、クラッチ110に、決定したクラッチ指令圧を指定したクラッチ圧制御信号を出力する(S21)。クラッチ指令圧を低下させることにより、油圧装置系へ分配されるエンジン動力が増加する。それにより、ブームシリンダ128に供給される油量を増加させることができる。
 第2の油量増加処理では、油量増加出力制御部212の斜板角度制御部212Aは、図11に示すテーブルT2を用いて、ブームレバー操作量に応じた目標流量を検出し、検出された目標流量を実現するための斜板角度を設定し、ローダポンプ120に斜板角度制御信号を出力する(S22)。これにより、ブームシリンダ128に供給される油量を増加させることができる。
 第3の油量増加処理では、斜板角度制御部212Aは、スイッチポンプ121からの吐出量が増大するように、斜板角度を設定し、スイッチポンプ121に制御信号を出力する(S23)。斜板角度制御部212Aは、例えば、「スイッチポンプ121の斜板角度(%)=ロードセンシングバルブ124により決定される斜板角度(%)+ブームレバー操作量に応じた加算分(%)」という算出式に基づいて、スイッチポンプ121の斜板角度を設定できる。
 ロードセンシングバルブによる斜板角度とは、ステアリングシリンダ130の操作のために必要と判断された流量に対応する斜板角度である。ブームレバー操作量に応じた加算分とは、ローダポンプ120を支援するために必要と判断された流量に対応する斜板角度である。上述の算出式の右辺の合計が100%を超えた場合、スイッチポンプ121の斜板角度は100%に制限される。
 第4の油量増加処理では、斜板角度制御部212Aは、補機用ポンプ131から吐出される作動油の流量が低下するように、補機用ポンプ131の斜板角度を設定し、補機用ポンプ131に制御信号を出力する(S24)。もしも、補機用ポンプ131がポンプ用クラッチを介して出力分配器102に接続されている場合、斜板角度制御部212Aは、斜板角度の制御に代えて、ポンプ用クラッチの係合を解除させることができる。これにより補機用ポンプ131に分配されていた出力がローダポンプ120に分配される。
 このように、第1~第4の油量増加処理を実施することにより、積込み作業中に、ブームシリンダ128により多量の作動油を供給することができ、ブーム51の上昇速度を高めることができる。
 本実施例では、第1~第4の油量増加処理をそれぞれ実行する場合を述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、油量増加出力制御部212は、第1の油量増加処理(S21)または第2の油量増加処理(S22)のいずれかのみを実行する構成でもよい。コントローラ200は、第1、第2、第3の油量増加処理(S21,S22,S23)を実行してもよいし、第1と第2の油量増加処理(S21,S22)だけを実行してもよいし、第1と第3の油量増加処理(S21,S23)あるいは第2と第3の油量増加処理(S22,S23)だけを実行してもよい。
 以上、第2実施例によれば、積込み作業時に、ブームシリンダ128に供給する作動油の流量が増加される。従って、ブーム51の上昇速度を高めて、積込み作業に要する時間を短縮することができ、作業効率を改善することができる。また、積込み作業の開始時に自動的にブームシリンダ128への作動油の流量を増加させるため、オペレータは、ブレーキペダルを操作する等のような余計な操作を行う必要がなく、積込み作業時の操作性が向上する。
 また、この第2実施例では、積込み作業中であることが検出されると、第1~第4の油量増加処理(S21~S24)を実行する。従って、より多くの作動油をブームシリンダ128に供給して、ブーム51を速やかに上昇させることができる。
 以下、積込み作業を検出する処理の変形例を説明する。すなわち積込み作業検出部211の変形例である。第3実施例乃至第10実施例は、第1実施例、第2実施例の変形例に該当する。
 図13に示すように、第3実施例では、積込み作業検出部211は、ブームレバー126が上昇方向に操作されたか否か(S10)と、ブーム角度θbが所定値θ1よりも大きいか否か(S11)をそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する(S14)。
 このように構成される本実施例も前記第1実施例、第2実施例と同様の効果を奏する。本実施例では、積込み作業を検出する処理が第1実施例、第2実施例よりも簡略化されているため、第1実施例、第2実施例に比べて制御プログラムを簡素化することができる。
 図14に示すように、第4実施例では、積込み作業検出部211は、第1実施例で述べた第1条件(S10)及び第4条件(S13)をそれぞれ判定し、両条件が成立した場合に、積込み作業中であると判定する(S14)。このように構成される本実施例も前記第3実施例と同様の効果を奏する。
 図15に示すように、第5実施例では、積込み作業検出部211は、ブーム角度θbが所定値θ1よりも大きいか否か(S11)と、速度段が前進2速に設定されているか否か(S15)をそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する(S14)。積込み作業時には、バケット52に積載物を収容した状態でダンプトラック10に近づくため、トランスミッション112は前進2速に設定されることが多い。
 しかし、本発明は前進2速に限定されない。即ち、S15では、予め設定されている所定の速度段であるか否かを判定する。本実施例では、所定の速度段の一例として、2速を挙げる。このように構成される本実施例も前記第3実施例と同様の効果を奏する。
 図16に示すように、第6実施例では、積込み作業検出部211は、ブーム角度θbが所定値θ1よりも大きいか否か(S11)と、走行レンジが後進から前進に切り替わったか否か(S16)を判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する(S14)。
 図6に示すように、作業工程P2から作業工程P3に移行する場合は、後進から前進に走行レンジが切り替わるため、走行レンジの変化を積込み作業開始を検出するための情報の一つとして利用することができる。このように構成される本実施例も前記第3実施例と同様の効果を奏する。
 図17に示すように、第7実施例では、積込み作業検出部211は、ブーム角度θbが所定値θ1よりも大きいか否か(S11)と、ブーム51の角速度が0よりも大きいか否か(S17)をそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に積込み作業中であると判定する(S14)。
 積込み作業時には、ダンプトラック10に向けて走行しながら、同時にブーム51を持ち上げていく。ブーム51は、ブームシリンダ128のシリンダロッドが伸長することにより、上方に回動する。ブームシリンダ128のシリンダロッドの伸長に応じて、ブームシリンダ128は、その基端側の回動支点を中心に時計回りに回動する。従って、ブーム角度センサ143からの検出信号に基づいて、ブーム51の角速度を求めることにより、ブーム51が上昇中であるか否かを判別できる。
 このように構成される本実施例も前記第3実施例と同様の効果を奏する。なお、ブーム51の角速度は、ブームシリンダ128の角速度として検出することもできる。また、角速度に代えて、ブームシリンダ128のシリンダロッドの伸長速度が0以上であるか否かを判定する構成でもよい。シリンダロッドの伸長速度は、ブームシリンダ128の角速度から算出してもよいし、シリンダロッドの変位量を直接検出するリニアセンサを用いてシリンダロッドの伸長速度を算出してもよい。
 図18に示すように、第8実施例では、積込み作業検出部211は、走行レンジが後進から前進に切り替わったか否か(S16)と、ブーム51の角速度が0以上であるか否か(S17)とをそれぞれ判定し、両方の条件が成立した場合に、積込み作業中であると判定する(S14)。このように構成される本実施例も前記第3実施例と同様の効果を奏する。
 図19に示すように、第9実施例では、図8中のS11に代えて、積込み作業検出部211は、ブーム角度θbが、「Carry Position」になったか否かを判定する(S11A)。「Carry Position」はSAE規格やISO規格でも定義されているため、S11Aは、「SAEまたはISO規格に定める「Carry Position」になったか否かを判定する」と言い換えてもよい。このように構成される本実施例も前記第3実施例と同様の効果を奏する。
 図20に示すように、第10実施例では、図15中のS15に代えて、積込み作業検出部211は、車速Vが、予め設定されている所定速度V1を上回っているか否かを判定する(S18)。ブーム角度θbがθ1を上回り(S11:YES)、かつ、車速VがV1を上回っている場合は、積込み作業中であると判定することができる。
 以上、本発明の幾つかの実施例を説明したが、これらの実施例は本発明の説明のための例示にすぎず、本発明の範囲をこれらの実施例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱することなく、その他の様々な態様でも実施することができる。
 例えば、実施例では、積込み作業中であることを検出するための情報として、ブームレバーが上昇方向に操作されたか、ブーム角度が所定値以上か、ブーム角度が「Carry Position」になったか、ブーム角度が上限角度未満であるか、ブレーキオフ時の速度比が所定値以上であるか、所定の速度段か、走行レンジが後進から前進に切り替わったか、ブームの角速度(ブームシリンダ角速度)が所定値以上か、を例示的に列挙した。そして、実施例では、例示列挙された情報(パラメータ)を好適に結合させる例を複数説明した。本発明は、実施例として明示された結合に限られず、他の結合も本発明の範囲に含まれる。
 また、例えば、上述した複数の実施例のうちの二以上の実施例が組み合わされても良い。

Claims (9)

  1.  エンジン(101)と、
     作業機(51)と、
     走行系(103)と、
     前記作業機(51)を作動するシリンダ(128)を備える油圧装置系(104)と、
     前記エンジン(101)からの出力を前記走行系(103)と前記油圧装置系(104)とに分配する分配器(102)と、
     前記作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出する積込み作業検出部(211)と、
     前記走行系(103)に含まれている、前記分配器(102)に接続されたクラッチ(110)と、
     積込み作業中が検出された場合に、第二のエンジン最大出力特性と、所定のエンジン回転数範囲における最大出力トルクが前記第二のエンジン最大出力特性よりも低い第一のエンジン最大出力特性とのうち、前記第二のエンジン最大出力特性を選択する最大出力特性制御部(2203)と、
     積込み作業中が検出された場合に、前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させる作動油量制御部(212)と
    を備える作業車両。
  2.  前記作動油量制御部(212)が、積込み作業中が検出された場合に、前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させることに加えて、以下の(A)及び/又は(B):
    (A)前記シリンダ(128)に作動油を供給する第一のポンプ(120)を含んだ一以上のポンプのうちの前記第一のポンプ(120)から供給される作動油の流量を増加させる;
    (B)前記第一のポンプ(120)から供給される作動油に加えて、前記一以上のポンプに含まれる第二のポンプ(121)からも前記シリンダ(118)に作動油を供給させる;
    を行う
    請求項1記載の作業車両。
  3.  前記積込み作業検出部(211)は、ブームレバー(126)が前記ブーム(51)を上昇させるべく操作され、前記ブーム(51)の角度が所定角度以上である場合に、積込み作業中と判断する、
    請求項1又は2に記載の作業車両。
  4.  第一乃至第三の条件グループのうちの少なくとも2つの条件グループがあり、各条件グループは、積込み作業中であることの少なくとも一つの条件を含み、
     前記第一の条件グループは、オペレータの意思の表れに関する条件のグループであり、
     前記第二の条件グループは、前記作業機の位置に関する条件のグループであり、
     前記第三の条件グループは、前記走行系の状態に関する条件のグループであり、
     前記積込み作業検出部(211)は、前記第一乃至第三の条件グループのうちの少なくとも2つの条件グループから1つずつ選択された各条件が満たされている場合に、積込み作業中であると検出する、
    請求項1乃至3のいずれか1項に記載の作業車両。
  5.  前記作業機(51)は、車体(2)の一側に回動可能に設けられるブーム(51)であり、
     前記シリンダ(128)は、前記ブーム(51)を回動させるためのブームシリンダ(128)であり、
     前記第一の条件グループは、以下の(a)及び(b)の条件:
    (a)ブームレバー(126)が前記ブーム(51)を上昇させるべく操作された;
    (b)前記ブームシリンダ(128)の伸長速度が正の値である;
    のうちの少なくとも一つを含む、
    請求項4に記載の作業車両。
  6.  前記作業機(51)は、車体(2)の一側に回動可能に設けられるブーム(51)であり、
     前記第二の条件グループは、以下の(c)及び(d)の条件:
    (c)前記ブーム(51)の角度が所定角度以上である;
    (d)前記ブーム(51)の角度が所定の最大角度未満である;
    のうちの少なくとも一つを含む、
    請求項4又は5に記載の作業車両。
  7.  前記第三の条件グループは、以下の(e)乃至(h)の条件:
    (e)クラッチ(13)の入力回転数と出力回転数とのブレーキオフ時での比が所定値以上である、又は、ブレーキオン時である;
    (f)トランスミッション(112)に設定される速度段が所定の速度段である;
    (g)トランスミッション(112)に設定される走行レンジが後進から前進に切り替わった;
    (h)車速が所定の速度以上である;
    のうちの少なくとも一つを含む、
    請求項4乃至6のうちのいずれか1項に記載の作業車両。
  8.  エンジン(101)と、作業機(51)と、クラッチ(110)を有する走行系(103)とを備えた作業車両(1)の制御装置(200)であって、
     前記作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出する積込み作業検出部(211)と、
     積込み作業中が検出された場合に、第二のエンジン最大出力特性と、所定のエンジン回転数範囲における最大出力トルクが前記第二のエンジン最大出力特性よりも低い第一のエンジン最大出力特性とのうち、前記第二のエンジン最大出力特性を選択する最大出力特性制御部(2203)と
     積込み作業中が検出された場合に、前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させる作動油量制御部(212)と、
    を備える、作業車両の制御装置。
  9.  エンジン(101)と、作業機(51)と、クラッチ(110)を有する走行系(103)とを備えた作業車両(1)の制御方法であって、
     前記作業機(51)を使用した積込み作業中か否かを検出するステップと、
     積込み作業中が検出された場合に、第二のエンジン最大出力特性と、所定のエンジン回転数範囲における最大出力トルクが前記第二のエンジン最大出力特性よりも低い第一のエンジン最大出力特性とのうち、前記第二のエンジン最大出力特性を選択するステップと、
     積込み作業中が検出された場合に、前記クラッチ(110)のクラッチ圧を低下させるステップと、
    を有する、作業車両の制御方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018037936A1 (ja) 2016-08-26 2018-03-01 株式会社小松製作所 ホイールローダおよびホイールローダの制御方法
US10550548B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Komatsu Ltd. Wheel loader, method for controlling wheel loader, and system for controlling wheel loader

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5562893B2 (ja) * 2011-03-31 2014-07-30 住友建機株式会社 ショベル
JP5161386B1 (ja) * 2012-06-22 2013-03-13 株式会社小松製作所 ホイールローダ及びホイールローダの制御方法
CN104520516B (zh) * 2013-07-26 2016-04-06 株式会社小松制作所 作业车辆和作业车辆的控制方法
KR102122615B1 (ko) * 2014-03-10 2020-06-12 두산인프라코어 주식회사 건설기계의 트랜스미션 컷오프 제어장치 및 제어방법
CN106090202B (zh) * 2016-08-31 2019-02-05 王鹏阳 一种全自动变速箱的电子控制系统的实现方法
US10370826B2 (en) 2017-03-08 2019-08-06 Cnh Industrial America Llc System and method for reducing fuel consumption of a work vehicle
WO2018164238A1 (ja) * 2017-03-10 2018-09-13 住友建機株式会社 ショベル
JP6986853B2 (ja) * 2017-04-28 2021-12-22 株式会社小松製作所 作業機械および作業機械の制御方法
JP7141974B2 (ja) * 2019-03-25 2022-09-26 日立建機株式会社 ホイールローダ

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63265730A (ja) * 1987-04-22 1988-11-02 Komatsu Ltd ホイ−ルロ−ダの自動変速装置
JP2843002B2 (ja) * 1995-04-28 1999-01-06 住友建機株式会社 油圧ショベルのブーム上げ優先油圧回路
JPH11181841A (ja) * 1997-12-17 1999-07-06 Komatsu Ltd 作業車両の走行速度制御装置
JP2001146928A (ja) 1999-09-10 2001-05-29 Komatsu Ltd 作業車両
JP2001152921A (ja) * 1999-11-19 2001-06-05 Komatsu Ltd 積込作業車両
JP2006521238A (ja) 2003-03-28 2006-09-21 ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト 自動車のための動力伝達系、及び、当該動力伝達系を制御する方法
WO2007043290A1 (ja) * 2005-10-14 2007-04-19 Komatsu Ltd. 作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置および方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3936364B2 (ja) * 2002-09-26 2007-06-27 日立建機株式会社 建設機械の原動機制御装置
CN101696659B (zh) * 2003-09-02 2014-11-12 株式会社小松制作所 发动机控制装置
JP4785522B2 (ja) * 2005-12-22 2011-10-05 株式会社小松製作所 作業車両のエンジン制御装置
JP4754969B2 (ja) * 2006-01-10 2011-08-24 株式会社小松製作所 作業車両のエンジン制御装置
CN2905723Y (zh) * 2006-04-14 2007-05-30 山东巨力股份有限公司 小型轮式装载机
JP5160814B2 (ja) * 2007-05-31 2013-03-13 日立建機株式会社 建設機械

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63265730A (ja) * 1987-04-22 1988-11-02 Komatsu Ltd ホイ−ルロ−ダの自動変速装置
JP2843002B2 (ja) * 1995-04-28 1999-01-06 住友建機株式会社 油圧ショベルのブーム上げ優先油圧回路
JPH11181841A (ja) * 1997-12-17 1999-07-06 Komatsu Ltd 作業車両の走行速度制御装置
JP2001146928A (ja) 1999-09-10 2001-05-29 Komatsu Ltd 作業車両
JP2001152921A (ja) * 1999-11-19 2001-06-05 Komatsu Ltd 積込作業車両
JP2006521238A (ja) 2003-03-28 2006-09-21 ツェットエフ、フリードリッヒスハーフェン、アクチエンゲゼルシャフト 自動車のための動力伝達系、及び、当該動力伝達系を制御する方法
WO2007043290A1 (ja) * 2005-10-14 2007-04-19 Komatsu Ltd. 作業車両のエンジンおよび油圧ポンプの制御装置および方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2287405A4

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018037936A1 (ja) 2016-08-26 2018-03-01 株式会社小松製作所 ホイールローダおよびホイールローダの制御方法
US10550548B2 (en) 2016-08-26 2020-02-04 Komatsu Ltd. Wheel loader, method for controlling wheel loader, and system for controlling wheel loader
US11293164B2 (en) 2016-08-26 2022-04-05 Komatsu Ltd. Wheel loader and method for controlling wheel loader

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