WO2017033595A1 - ホイールローダ - Google Patents

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WO2017033595A1
WO2017033595A1 PCT/JP2016/070410 JP2016070410W WO2017033595A1 WO 2017033595 A1 WO2017033595 A1 WO 2017033595A1 JP 2016070410 W JP2016070410 W JP 2016070410W WO 2017033595 A1 WO2017033595 A1 WO 2017033595A1
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boom
vehicle body
control unit
time
bucket
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Inventor
辻　英樹
Original Assignee
株式会社小松製作所
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    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/432—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like for keeping the bucket in a predetermined position or attitude
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/283—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a single arm pivoted directly on the chassis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool

Definitions

  • the present invention relates to a wheel loader.
  • a wheel loader which is a self-propelled working vehicle, includes a traveling device for traveling the vehicle and a work machine for performing various operations such as excavation.
  • the traveling device and the work machine are driven by driving force from the engine.
  • wheel loaders often run and work at the same time.
  • excavation work the work implement is pushed into the pile of earth and sand by moving the vehicle forward, and the work implement is raised. Thereby, earth and sand are scooped up on a working machine. Therefore, it is important to distribute the engine output between the traveling device and the work implement in a balanced manner.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-8183 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-133657 (Patent Document 2), a vehicle body is automatically traveled toward an excavation target such as earth and stone, and a bucket is excavated by this travel operation.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-8183 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-133657 (Patent Document 2)
  • Patent Document 2 An automatically operated wheel loader that performs excavation work by operating a bucket and an arm after being thrust into an object has been proposed.
  • Skill is required to operate the wheel loader so that the engine output can be distributed in a balanced manner between the traveling device and the work implement. For example, if an unfamiliar operator steps on the accelerator too much during excavation and pushes the work implement too much into the earth and sand, the vehicle cannot move forward and stops. In this state, since the driving force for driving the vehicle is too large, the driving force for raising the work implement is small. For this reason, even if the work implement operating member is operated to the maximum, the work implement cannot be raised. In such a state where the vehicle has stopped moving, the engine output continues to be high, resulting in an increase in fuel consumption (fuel consumption).
  • An object of the present invention is to provide a wheel loader that can improve the fuel consumption necessary for the work of raising the work implement.
  • the wheel loader includes a vehicle body, a work machine, a front wheel, and a control unit.
  • the work machine is disposed in front of the vehicle body.
  • the work machine has a boom.
  • the front wheel has a tire made of an elastic material.
  • the control unit starts to raise the boom while the tire compressed in the vertical direction repels and extends in the vertical direction.
  • the wheel loader described above further includes an excavation determination unit.
  • the excavation determination unit determines whether excavation is being performed. When it is determined that excavation is being performed, the control unit starts to raise the boom while the tire compressed in the vertical direction repels and extends in the vertical direction.
  • the wheel loader described above further includes an angle detection unit.
  • the angle detection unit detects an angle in the pitch direction around the center of gravity of the vehicle body.
  • the control unit starts to raise the boom after the angle detection unit detects that the front of the vehicle body has started to rise with respect to the center of gravity.
  • the wheel loader described above further includes a speed detection unit.
  • the speed detector detects the speed in the pitch direction around the center of gravity of the vehicle body.
  • the control unit starts raising the boom while the speed at which the front of the vehicle body moves upward with respect to the center of gravity is larger than the threshold value.
  • the work machine further includes a bucket.
  • the wheel loader further includes a tilt detection unit that detects a tilting operation of the bucket.
  • the control unit starts to raise the boom after the tilt operation is detected.
  • the wheel loader described above further includes an accelerator operation detection unit.
  • the accelerator operation detection unit detects an accelerator operation amount for accelerating the vehicle body.
  • the control unit starts raising the boom after a decrease in the accelerator operation amount is detected.
  • the wheel loader of the present invention it is possible to improve the fuel consumption necessary for the work of raising the work implement.
  • FIG. 1 is an external view of a wheel loader 1 based on the embodiment.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body 2, a work machine 3, wheels 4 a and 4 b, and a cab 5.
  • the wheel loader 1 can be self-propelled when the wheels 4 a and 4 b are rotationally driven, and can perform a desired work using the work machine 3.
  • the vehicle body 2 has a front vehicle body portion 2a and a rear vehicle body portion 2b.
  • the front vehicle body portion 2a and the rear vehicle body portion 2b are connected to each other so as to be swingable in the left-right direction.
  • a pair of steering cylinders 11a and 11b are provided across the front body part 2a and the rear body part 2b.
  • the steering cylinders 11a and 11b are hydraulic cylinders that are driven by hydraulic oil from the steering pump 12 (see FIG. 2). As the steering cylinders 11a and 11b expand and contract, the front vehicle body portion 2a swings with respect to the rear vehicle body portion 2b. Thereby, the advancing direction of the wheel loader 1 is changed.
  • FIG. 1 and FIG. 2 described later, only one of the steering cylinders 11a and 11b is shown, and the other is omitted.
  • a work machine 3 and a pair of front wheels 4a are attached to the front vehicle body 2a.
  • the work machine 3 is disposed in front of the vehicle body 2.
  • the work machine 3 is driven by hydraulic oil from the work machine pump 13 (see FIG. 2).
  • the work machine 3 includes a boom 6, a pair of lift cylinders 14 a and 14 b, a bucket 7, a bell crank 9, and a tilt cylinder 15.
  • the boom 6 is rotatably supported by the front vehicle body 2a.
  • a base end portion of the boom 6 is swingably attached to the front vehicle body portion 2 a by a boom pin 16.
  • One ends of the lift cylinders 14a and 14b are attached to the front vehicle body 2a.
  • the other ends of the lift cylinders 14 a and 14 b are attached to the boom 6.
  • the front vehicle body 2a and the boom 6 are connected by lift cylinders 14a and 14b.
  • FIGS. 1 and 2 only one of the lift cylinders 14a and 14b is shown, and the other is omitted.
  • the bucket 7 is rotatably supported at the tip of the boom 6.
  • the bucket 7 is instructed by a bucket pin 17 to be swingable at the tip of the boom 6.
  • One end of the tilt cylinder 15 is attached to the front vehicle body 2a.
  • the other end of the tilt cylinder 15 is attached to the bell crank 9.
  • the bell crank 9 and the bucket 7 are connected by a link device (not shown).
  • the front vehicle body 2a and the bucket 7 are connected by a tilt cylinder 15, a bell crank 9, and a link device.
  • the tilt cylinder 15 expands and contracts with the hydraulic oil from the work machine pump 13, the bucket 7 swings up and down around the bucket pin 17.
  • the cab 5 and a pair of rear wheels 4b are attached to the rear vehicle body 2b.
  • the cab 5 is mounted on the vehicle body 2.
  • the operator cab 5 is equipped with a seat on which an operator is seated, an operation unit 8 described later, and the like.
  • the front wheel 4a has a wheel portion 4aw and a tire 4at.
  • the tire 4at is attached to the outer periphery of the wheel portion 4aw.
  • the rear wheel 4b has a wheel portion 4bw and a tire 4bt.
  • the tire 4bt is mounted on the outer periphery of the wheel portion 4bw.
  • the tires 4at and 4bt are made of an elastic material.
  • the tires 4at and 4bt are made of rubber, for example.
  • the front vehicle body 2a is provided with an angle detector 44 and a speed detector 46, the details of which will be described later.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the wheel loader 1 based on the embodiment.
  • the wheel loader 1 includes an engine 21 as a drive source, a traveling device 22, a work machine pump 13, a steering pump 12, an operation unit 8, a control unit 10, and the like.
  • Engine 21 is a diesel engine.
  • the engine 21 has a fuel injection pump 24.
  • the fuel injection pump 24 is provided with an electronic governor 25.
  • the electronic governor 25 By adjusting the amount of fuel injected into the cylinder, the output of the engine 21 is controlled. This adjustment is performed by the electronic governor 25 being controlled by the control unit 10.
  • the governor 25 adjusts the engine speed and the fuel injection amount according to the load so that the engine speed becomes a target speed corresponding to an accelerator operation amount described later.
  • the governor 25 increases or decreases the fuel injection amount so that there is no deviation between the target engine speed and the actual engine speed.
  • the engine speed is detected by the engine speed sensor 91.
  • a detection signal of the engine speed sensor 91 is input to the control unit 10.
  • the traveling device 22 is a device that causes the wheel loader 1 to travel by the driving force from the engine 21.
  • the traveling device 22 includes a torque converter device 23, a transmission 26, the front wheels 4a and the rear wheels 4b described above, and the like.
  • the torque converter device 23 has a lockup clutch 27 and a torque converter 28.
  • the lockup clutch 27 is a hydraulically operated clutch.
  • the supply of hydraulic oil to the lockup clutch 27 is controlled by the control unit 10 via the clutch control valve 31, whereby the lockup clutch 27 can be switched between a connected state and a non-connected state.
  • the torque converter 28 transmits the driving force from the engine 21 using oil as a medium.
  • the lockup clutch 27 is in the connected state, the input side and the output side of the torque converter 28 are directly connected.
  • the transmission 26 has a forward clutch CF corresponding to the forward travel stage and a reverse clutch CR corresponding to the reverse travel stage.
  • the transmission 26 has a plurality of speed stage clutches C1-C4 corresponding to a plurality of speed stages, and can switch the reduction ratio to a plurality of stages.
  • Each of the speed stage clutches C1-C4 is a hydraulically operated hydraulic clutch. Hydraulic fluid is supplied from a hydraulic pump (not shown) to the clutches C1-C4 via the clutch control valve 31.
  • the clutch control valve 31 is controlled by the control unit 10 to control the supply of hydraulic oil to the clutches C1-C4, thereby switching the connection state and the non-connection state of the clutches C1-C4.
  • a T / M output rotation speed sensor 92 is provided on the output shaft of the transmission 26.
  • the T / M output rotational speed sensor 92 detects the rotational speed of the output shaft of the transmission 26.
  • a detection signal from the T / M output rotation speed sensor 92 is input to the control unit 10.
  • the control unit 10 calculates the vehicle speed based on the detection signal of the T / M output rotation speed sensor 92.
  • a T / M input rotational speed sensor 93 is provided on the input shaft of the transmission 26.
  • the T / M input rotational speed sensor 93 detects the rotational speed of the input shaft of the transmission 26.
  • a detection signal from the T / M input rotation speed sensor 93 is input to the control unit 10.
  • the driving force output from the transmission 26 is transmitted to the wheels 4a and 4b via the shaft 32 and the like. Thereby, the wheel loader 1 travels. A part of the driving force from the engine 21 is transmitted to the traveling device 22, and the wheel loader 1 travels.
  • a part of the driving force of the engine 21 is transmitted to the work machine pump 13 and the steering pump 12 via a PTO (Power Take Off) shaft 33.
  • the work machine pump 13 and the steering pump 12 are hydraulic pumps that are driven by a driving force from the engine 21.
  • the hydraulic fluid discharged from the work implement pump 13 is supplied to the lift cylinders 14 a and 14 b and the tilt cylinder 15 via the work implement control valve 34.
  • the hydraulic oil discharged from the steering pump 12 is supplied to the steering cylinders 11a and 11b via the steering control valve 35.
  • the work machine 3 is driven by a part of the driving force from the engine 21.
  • the pressure of the hydraulic oil discharged from the work machine pump 13 is detected by the first hydraulic sensor 94.
  • the pressure of the hydraulic oil supplied to the lift cylinders 14 a and 14 b is detected by the second hydraulic sensor 95.
  • the second hydraulic pressure sensor 95 detects the hydraulic pressure in the cylinder bottom chamber to which hydraulic oil is supplied when the lift cylinders 14a and 14b are extended.
  • the pressure of the hydraulic oil supplied to the tilt cylinder 15 is detected by the third hydraulic sensor 96.
  • the third hydraulic pressure sensor 96 detects the hydraulic pressure in the cylinder bottom chamber to which hydraulic oil is supplied when the tilt cylinder 15 is extended.
  • the pressure of the hydraulic oil discharged from the steering pump 12 is detected by the fourth hydraulic sensor 97. Detection signals from the first to fourth hydraulic sensors 94-97 are input to the control unit 10.
  • the operation unit 8 is operated by an operator.
  • the operation unit 8 includes an accelerator operation member 81a, an accelerator operation detection unit 81b, a steering operation member 82a, a steering operation detection unit 82b, a boom operation member 83a, a boom operation detection unit 83b, a bucket operation member 84a, a bucket operation detection unit 84b, and a gear shift.
  • An operation member 85a, a shift operation detection unit 85b, an FR operation member 86a, an FR operation detection unit 86b, and the like are included.
  • the accelerator operation member 81a is operated to set the target rotational speed of the engine 21.
  • the accelerator operation member 81a is, for example, an accelerator pedal.
  • the accelerator operation detection unit 81b detects the operation amount of the accelerator operation member 81a.
  • the operation amount of the accelerator operation member 81a is referred to as an accelerator operation amount.
  • the accelerator operation detection unit 81b detects an accelerator operation amount.
  • the accelerator operation detection unit 81 b outputs a detection signal to the control unit 10.
  • the steering operation member 82a is operated to operate the traveling direction of the vehicle.
  • the steering operation member 82a is, for example, a steering handle.
  • the steering operation detection unit 82 b detects the position of the steering operation member 82 a and outputs a detection signal to the control unit 10.
  • the control unit 10 controls the steering control valve 35 based on the detection signal from the steering operation detection unit 82b. Thereby, the steering cylinders 11a and 11b expand and contract, and the traveling direction of the vehicle is changed.
  • the boom operation member 83a is operated to operate the boom 6.
  • the bucket operation member 84 a is operated to operate the bucket 7.
  • the boom operation member 83a and the bucket operation member 84a are, for example, operation levers.
  • the boom operation detection unit 83b detects the position of the boom operation member 83a.
  • the bucket operation detection unit 84b detects the position of the bucket operation member 84a.
  • the boom operation detection unit 83 b and the bucket operation detection unit 84 b output detection signals to the control unit 10.
  • the control unit 10 controls the work implement control valve 34 based on detection signals from the boom operation detection unit 83b and the bucket operation detection unit 84b. Thereby, the lift cylinders 14a and 14b and the tilt cylinder 15 expand and contract, and the boom 6 and the bucket 7 operate.
  • FIG. 3 is a side view of the wheel loader 1 showing the boom angle ⁇ and the tilt angle ⁇ .
  • the XX line shown in FIG. 3 is a line connecting the axial centers of the front and rear wheels 4a and 4b.
  • the YY line is a line connecting the boom pin 16 that is the rotation support center between the front vehicle body 2 a and the boom 6 and the bucket pin 17 that is the rotation support center between the boom 6 and the bucket 7.
  • a ZZ line is a line connecting the bucket pin 17 and the blade edge 7 a of the bucket 7.
  • the boom angle ⁇ is an angle between the XX line and the YY line.
  • the boom 6 rotates relative to the front vehicle body portion 2a around the boom pin 16, and the boom angle ⁇ indicates a relative rotation angle of the boom 6 with respect to the front vehicle body portion 2a.
  • the tilt angle ⁇ is an angle between the YY line and the ZZ line.
  • the bucket 7 rotates relative to the boom 6 around the bucket pin 17, and the tilt angle ⁇ indicates a relative rotation angle of the bucket 7 with respect to the boom 6.
  • the boom angle detection unit 98 and the tilt angle detection unit 99 output detection signals to the control unit 10.
  • the control unit 10 calculates the current position of the bucket 7 based on the boom angle ⁇ and the tilt angle ⁇ .
  • the shift operation member 85a is operated to set the speed stage of the transmission 26.
  • the speed change operation member 85a is, for example, a shift lever.
  • the shift operation detecting unit 85b detects the position of the shift operation member 85a.
  • the shift operation detection unit 85 b outputs a detection signal to the control unit 10.
  • the control unit 10 controls the shift of the transmission 26 based on the detection signal from the shift operation detection unit 85b.
  • the FR operation member 86a is operated to switch the vehicle between forward and reverse.
  • the FR operation member 86a is switched to forward, neutral and reverse positions.
  • the FR operation detection unit 86b detects the position of the FR operation member 86a.
  • the FR operation detection unit 86 b outputs a detection signal to the control unit 10.
  • the control unit 10 controls the clutch control valve 31 based on the detection signal from the FR operation detection unit 86b. As a result, the forward clutch CF and the reverse clutch CR are controlled, and the vehicle is switched between forward, reverse, and neutral states.
  • the control unit 10 is generally realized by reading various programs by a CPU (Central Processing Unit).
  • CPU Central Processing Unit
  • the control unit 10 is connected to the memory 60.
  • the memory 60 functions as a work memory and stores various programs for realizing the wheel loader function.
  • the control unit 10 sends an engine command signal to the governor 25 so that a target rotational speed corresponding to the operation amount of the accelerator operation member 81a is obtained.
  • the control unit 10 is connected to the angle detection unit 44.
  • the angle detector 44 is provided in the front vehicle body 2a.
  • the angle detection unit 44 detects the pitch angle of the vehicle body 2 and inputs a detection signal to the control unit 10.
  • a direction around an axis passing through the center of gravity of the wheel loader 1 and extending in the left-right direction is referred to as a pitch direction.
  • the pitch direction refers to a direction in which the front end of the vehicle body 2 descends or rises with respect to the center of gravity of the vehicle body 2.
  • the pitch angle refers to the inclination angle of the vehicle body 2 in the pitch direction.
  • the pitch angle is an inclination angle in the front-rear direction of the vehicle body 2 with respect to a reference plane such as a vertical direction or a horizontal direction.
  • the control unit 10 is connected to the speed detection unit 46. As shown in FIG. 1, the speed detector 46 is provided in the front vehicle body 2a. The speed detection unit 46 detects the speed of the vehicle body 2 in the pitch direction and inputs a detection signal to the control unit 10. The speed detection unit 46 detects the speed at which the front end of the vehicle body 2 descends or rises with respect to the center of gravity of the vehicle body 2.
  • the control unit 10 is also connected to the display device 50.
  • the display device 50 is provided with an input device such as a touch panel, and a command can be instructed to the control unit 10 by operating the touch panel.
  • the display device 50 can display operation guidance to the operator.
  • the wheel loader 1 of the present embodiment executes excavation work for scooping up excavation objects such as earth and sand.
  • Drawing 4 is a figure explaining excavation work of wheel loader 1 based on an embodiment.
  • the wheel loader 1 lifts the bucket 7 along the bucket trajectory L after causing the cutting edge 7a of the bucket 7 to bite into the excavation target P. Thereby, the excavation work which scoops up the excavation target P is performed.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a series of steps constituting excavation work and loading work of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 repeats a plurality of steps as follows to excavate the excavation target P, and loads the excavation target P on a transporting machine such as a dump truck.
  • the operator operates the lift cylinders 14a and 14b and the tilt cylinder 15 to bring the work implement 3 into an excavation posture in which the boom 6 is at a low position and the bucket 7 is directed horizontally. Then, the wheel loader 1 is advanced toward the excavation target P.
  • the operator further advances the wheel loader 1 and thrusts the blade edge 7a of the bucket 7 into the object to be excavated (indentation sub-process shown in FIG. 5B). ). Thereafter, the operator operates the tilt cylinder 15 to tilt back the bucket 7 and scoops the excavation object P into the bucket 7 (pinch sub-step shown in FIG. 5C).
  • the swaging sub-process may be completed by simply tilting back the bucket 7 once.
  • the operation of tilting the bucket 7 back, neutralizing it, and tilting it back may be repeated.
  • the operator dumps the bucket 7 at a predetermined position and loads the excavation object P onto the loading platform of the dump truck. This process is often performed while continuously progressing from the preceding advance / boom raising process.
  • FIG. 5 (h) shows a simple traveling process in which the wheel loader 1 simply travels. In this process, the operator moves the wheel loader 1 forward with the boom 6 in a low position. There is a case where the bucket 7 is loaded with a load and the load is transported, or the bucket 7 is traveled without being loaded with a load.
  • FIG. 6 is a table showing a determination method of a series of steps constituting the excavation work and the loading work of the wheel loader 1.
  • the determination conditions for the speed stage of the transmission 26 are indicated by circles.
  • the transmission 26 has four forward speed stages F1 to F4 and two reverse speed stages R1 and R2.
  • the determination conditions for the operator's operation on the work implement 3 are indicated by circles.
  • the determination condition regarding the operation with respect to the boom 6 is shown in the row “Boom”
  • the determination condition regarding the operation with respect to the bucket 7 is shown in the row “Bucket”.
  • the row of “Worker Cylinder Pressure” shows the determination condition for the current hydraulic pressure of the cylinder of the work implement 3, for example, the hydraulic pressure of the cylinder bottom chambers of the lift cylinders 14a and 14b.
  • four reference values A, B, C, and P are set in advance, and a plurality of pressure ranges (ranges below the reference value P, reference values A to C are set by these reference values A, B, C, and P. Range, a range from the reference value B to P, and a range less than the reference value C), and these pressure ranges are set as the determination conditions.
  • the sizes of the four reference values A, B, C, and P are A> B> C> P.
  • control unit 10 determines which process is currently being performed. Determine whether it is.
  • a specific operation of the control unit 10 when performing the control shown in FIG. 6 will be described below.
  • a combination of determination conditions of “speed stage”, “boom”, “bucket”, and “work machine cylinder pressure” corresponding to each process shown in FIG. 6 is stored in the memory 60 in advance.
  • the control unit 10 grasps the currently selected speed stage (F1 to F4, R1 or R2) of the transmission 26 based on the signals from the shift operation detection unit 85b and the FR operation detection unit 86b shown in FIG. .
  • the control part 10 grasps
  • the control part 10 grasps
  • the control unit 10 includes a combination of the current speed stage, boom operation type, bucket operation type, and lift cylinder hydraulic pressure (that is, the current working state) that has been grasped, corresponding to each process that is stored in advance. Contrast with a combination of criteria for “Boom”, “Bucket” and “Worker Cylinder Pressure”. As a result of this contrasting process, the control unit 10 determines which process corresponds to the combination of determination conditions that best matches the current working state.
  • the speed stage is F1 or F2
  • the boom operation and the bucket operation are both neutral
  • the work machine cylinder pressure is in the range from the reference value A to C.
  • the speed stage is F1 or F2
  • the boom operation is raised or neutral
  • the bucket operation is tilted
  • the work machine cylinder pressure is in the range from the reference value A to C.
  • a determination condition in which tilt and neutral are alternately repeated may be further added. This is because, depending on the state of the excavation target P, the operation of tilting the bucket 7 back to neutral and then tilting it back may be repeated.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of changes in the hydraulic pressures of the lift cylinders 14a and 14b during excavation work and loading work of the wheel loader 1.
  • the vertical axis represents the hydraulic pressure of the lift cylinders 14a and 14b
  • the horizontal axis represents time.
  • FIG. 7 shows the hydraulic pressures in the cylinder bottom chambers of the lift cylinders 14a and 14b in the respective steps shown in FIGS.
  • the hydraulic pressures of the lift cylinders 14a and 14b are low in the forward process, rapidly increase sharply when the excavation process starts, continue to be high throughout the entire excavation process, and suddenly when the excavation process ends. Will drop significantly.
  • the hydraulic pressures of the lift cylinders 14a and 14b are lower than the reference value P over the entire section in the forward process, and significantly higher than the reference value P over the entire section in the excavation process, and the difference is clear.
  • the time for the forward process is usually about several seconds (for example, 5 seconds). Therefore, when the hydraulic pressure of the lift cylinders 14a and 14b is lower than the predetermined reference value P for a predetermined time (for example, 1 second) and then rises and exceeds the reference value P, that time is detected in the excavation process. It can be detected that it is the start time.
  • control unit 10 can determine whether or not the current process is an excavation process based mainly on the hydraulic pressure state of the lift cylinders 14a and 14b.
  • the hydraulic pressure in the cylinder bottom chamber of the tilt cylinder 15 may be used to determine whether or not it is an excavation process, instead of or in combination with the hydraulic pressure of the lift cylinders 14a and 14b.
  • any one or a combination of the speed stage of the transmission 26, the position of the work implement 3, and the vehicle traveling speed may be used for determining whether or not it is an excavation process.
  • FIG. 8 is a side view showing a state in which the wheel loader 1 has started excavation of the excavation object P.
  • the wheel loader 1 moves forward in the direction of arrow A, and pierces the excavation target P with the blade edge 7 a of the bucket 7.
  • a reaction force acts on the bucket 7 in the direction of arrow B, which is opposite to the direction of arrow A.
  • force is also applied to the bucket 7 in the direction of arrow C due to the influence of gravity acting on the excavation target P.
  • FIG. 9 is a side view showing the inclination of the wheel loader 1 at the start of excavation.
  • a black circle shown in FIG. 9 indicates the center of gravity G of the vehicle body 2 of the wheel loader 1.
  • a one-dot chain line shown in FIG. 9 indicates a straight line passing through the center of gravity G and parallel to the ground.
  • a one-dot chain line shown in FIG. 9 indicates a horizontal plane.
  • arrows B and C indicating the direction of the force acting on the bucket 7 described with reference to FIG.
  • the tire 4at of the front wheel 4a is made of an elastic material, the tire 4at is compressed in the vertical direction and elastically deformed.
  • the front wheel 4a is compressed and contracted, the vehicle body 2 tilts with respect to the center of gravity G while forming a pitch angle ⁇ .
  • the vehicle body 2 is displaced in the counterclockwise direction around the center of gravity G.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing compression deformation of the tire 4at.
  • 10A is a diagram schematically showing the front wheel 4a that is not compressed and not deformed
  • FIG. 10B is a front wheel 4a that is compressed and deformed in the vertical direction.
  • FIG. 10A is a diagram schematically showing the front wheel 4a that is not compressed and not deformed
  • FIG. 10B is a front wheel 4a that is compressed and deformed in the vertical direction.
  • the wheel portion 4aw of the front wheel 4a and the tire 4at are schematically shown as concentric circles. Since the wheel portion 4aw is made of a metal material, it does not deform even when the vehicle body 2 is inclined in the pitch direction. Therefore, in FIG.10 (b), the wheel part 4aw is shown by the same circular shape as Fig.10 (a). On the other hand, since the tire 4at is made of an elastic material such as rubber, it is elastically deformed as a result of the vehicle body 2 tilting forward. In FIG. 10B, the tire 4at is compressed and bent in the vertical direction. Compared to FIG. 10 (a), the tire 4at shown in FIG. 10 (b) has the vertical dimension perpendicular to the ground surface reduced by a dimension ⁇ 1 shown in the figure.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the amount of compression of the tire 4at, the pitch angle ⁇ , the speed at which the vehicle body 2 moves in the pitch direction, and time.
  • the horizontal axis of Fig.11 (a) shows time, and a vertical axis
  • shaft shows the compression amount of the tire 4at of an up-down direction.
  • the positive direction of the vertical axis in FIG. 11A indicates a state where the tire 4at is compressed in the vertical direction, and the negative direction indicates a state where the tire 4at is extended in the vertical direction.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents the pitch angle ⁇ .
  • the positive direction of the vertical axis in FIG. 11B indicates a state where the front end of the vehicle body 2 is displaced upward with respect to the center of gravity G, and the negative direction indicates that the front end of the vehicle body 2 is displaced downward with respect to the center of gravity G.
  • Indicates the state of The plus direction on the vertical axis in FIG. 11B indicates the elevation angle, and the minus direction indicates the depression angle.
  • the horizontal axis indicates time
  • the vertical axis indicates the speed at which the vehicle body 2 moves in the pitch direction.
  • a positive direction of the vertical axis in FIG. 11C indicates an upward movement of the front end of the vehicle body 2, and a negative direction indicates a downward movement of the front end of the vehicle body 2.
  • the time t0 shown on the time axis in FIGS. 11A, 11B, and 11C is the time when the tire 4at starts to be compressed, and a downward pitch angle ⁇ occurs with respect to the center of gravity G.
  • Time t1 is a time when the compression amount of the tire 4at is increasing, and indicates a time when the downward pitch angle ⁇ is increasing with respect to the center of gravity G.
  • Time t2 is the time when the amount of compression of the tire 4at is maximized, and indicates the time when the downward pitch angle ⁇ with respect to the center of gravity G is maximized.
  • the tire compression amount and the increase amount per unit time of the pitch angle are constant. Therefore, while the tire 4at is compressed (from time t0 to time t2), the downward speed in the pitch direction is constant. The speed in the pitch direction may gradually decrease as time elapses from time t0 to time t2.
  • a tilting operation for tilting back the bucket 7 starts.
  • the accelerator operation amount for accelerating the wheel loader 1 in the direction of arrow A shown in FIG. 8 decreases.
  • the force component in the direction of the arrow B shown in FIG. 8 acting on the bucket 7 decreases, and the moment M around the center of gravity G of the vehicle body 2 shown in FIG. 9 decreases.
  • the compression in the vertical direction of the tire 4at of the front wheel 4a is released.
  • the tire 4at whose compression is released repels and extends in the vertical direction.
  • the compression amount of the tire 4at shown in FIG. 11 (a) increases linearly from time t0 to time t2, and stops increasing at time t2 and starts to decrease.
  • the downward pitch angle ⁇ with respect to the center of gravity G increases linearly from time t0 to time t2, and stops increasing at time t2 and starts to decrease.
  • the displacement in the counterclockwise direction around the center of gravity G of the vehicle body 2 increases from time t0 to time t2, stops increasing at time t2, and the vehicle body 2 rotates around the center of gravity G. Start moving in the direction of rotation. From time t0 to time t2, the front of the vehicle body 2 moves downward with respect to the center of gravity. At time t2, the front of the vehicle body 2 starts to rise.
  • the time t3 shown on the time axis of FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c) is the time when the compression amount of the tire 4at is decreasing, and the front end of the vehicle body 2 is in the pitch direction. This is the time when the pitch angle ⁇ downward with respect to the center of gravity G is decreasing.
  • Time t4 is the moment when the compression amount of the tire 4at becomes zero. At time t4, the pitch angle ⁇ of the vehicle body 2 also becomes zero. At time t4, the speed at which the front end of the vehicle body 2 moves upward is maximized.
  • Time t5 is a time at which the amount of expansion of the tire 4at is maximized, and indicates a time at which the upward pitch angle ⁇ with respect to the center of gravity G is maximized. With the time t5 as a boundary, the moving direction of the front end of the vehicle body 2 changes from upward to downward.
  • the vertical compression amount of the tire 4at decreases from time t2 to time t4, and the tire 4at extends in the vertical direction from time t4 to time t5.
  • the tire 4at compressed in the vertical direction from time t0 to time t2 is repelled by releasing the compressive force, and extends in the vertical direction from time t2 to time t5.
  • the vehicle body 2 is inclined with a downward pitch angle ⁇ from the center of gravity from time t0 to time t4.
  • the vehicle body 2 tilts with respect to the center of gravity G, forming an upward pitch angle ⁇ .
  • a predetermined threshold value Tv related to the speed of the vehicle body 2 in the pitch direction is shown on the vertical axis of FIG.
  • a time t6 shown on the horizontal axis of FIG. 11C is a moment when the upward speed of the vehicle body 2 in the pitch direction increases and becomes equal to or greater than the threshold value Tv.
  • Time t7 is the instant at which the upward speed in the pitch direction of the vehicle body 2 decreases and falls below the threshold value Tv. From time t6 to time t7, the upward speed of the vehicle body 2 in the pitch direction is equal to or higher than the threshold value Tv.
  • the speed at which the front of the vehicle body 2 moves upward with respect to the center of gravity G during the time period from time t6 to time t7 is greater than the threshold value Tv.
  • FIG. 10 (a) shows the state of the tire 4at before time t0.
  • FIG. 10B shows the state of the tire 4at at time t1.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing restoration of the shape of the tire 4at that has been compressed and deformed.
  • 12A is a diagram schematically showing the front wheel 4a in a state where the amount of compression in the vertical direction is maximum
  • FIG. 12B is a diagram in which the amount of bending in the vertical direction is reduced because the compression is released. It is a figure which shows typically the front wheel 4a of a state.
  • the tire 4at shown in FIG. 12 (b) has an increased vertical dimension perpendicular to the ground surface by a dimension ⁇ 2 shown in the figure.
  • FIG. 12A shows the state of the tire 4at at time t2.
  • FIG. 12B shows the state of the tire 4at at time t3.
  • the tire 4at of the front wheel 4a compressed in the vertical direction from time t0 to time t2 rebounds thereafter and extends in the vertical direction from time t2 to time t5.
  • the front of the vehicle body 2 moves upward.
  • the rise of the front end of the vehicle body 2 from time t2 to time t5 is used for the work of raising the boom 6.
  • the boom 6 attached to the vehicle body 2 by the boom pins 16 also moves upward.
  • the boom 6 starts to be lifted by driving the lift cylinders 14a and 14b.
  • the lift force of the boom 6 generated by the operation of the lift cylinders 14a and 14b is assisted by the rise of the boom 6 due to the repulsion of the tire 4at. In this way, it is possible to reduce the driving force of the lift cylinders 14a and 14b necessary for the operation of raising the boom 6 to a desired height. Therefore, the fuel consumption required for the work of raising the boom 6 can be improved.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a functional configuration of the control unit 10 of the wheel loader 1 based on the embodiment.
  • the control unit 10 includes an excavation determination unit 101, an angle determination unit 102, a speed determination unit 103, a tilt angle determination unit 104, an accelerator operation determination unit 105, and a work implement control unit 110. And have.
  • the excavation determination unit 101 determines whether excavation is being performed. For example, the excavation determination unit 101 acquires a detection signal related to the position of the speed change operation member 85a from the speed change operation detection unit 85b shown in FIG. 2, and acquires a detection signal related to the position of the FR operation member 86a from the FR operation detection unit 86b. To do. Based on these detection signals, the excavation determination unit 101 determines whether the currently selected speed stage of the transmission 26 is one of the forward four speed stages F1 to F4 and the reverse two speed stages R1 and R2 shown in FIG. Determine.
  • the excavation determination unit 101 acquires a detection signal related to the position of the boom operation member 83a from the boom operation detection unit 83b shown in FIG.
  • the excavation determination unit 101 determines the type of current operation on the boom 6 (float, lowered, neutral or raised) based on this detection signal.
  • the excavation determination unit 101 acquires a detection signal related to the position of the bucket operation member 84a from the bucket operation detection unit 84b shown in FIG.
  • the excavation determination unit 101 determines the type of operation (dump, neutral or tilt) for the bucket 7 based on this detection signal.
  • the excavation determination unit 101 acquires a detection signal related to the pressure of the hydraulic oil supplied to the lift cylinders 14a and 14b from the second hydraulic sensor 95 shown in FIG.
  • the excavation determination unit 101 determines the current hydraulic pressure in the cylinder bottom chambers of the lift cylinders 14a and 14b based on this detection signal.
  • the excavation determination unit 101 is the excavation process based on the combination of the current speed stage, boom operation type, bucket operation type, and lift cylinder hydraulic pressure. It is determined whether or not.
  • the angle determination unit 102 acquires a detection signal related to an angle in the pitch direction around the center of gravity G of the vehicle body 2 from the angle detection unit 44 illustrated in FIGS. Based on this detection signal, the angle determination unit 102 determines the direction of the current pitch angle of the vehicle body 2 with respect to the center of gravity G, and determines the increase or decrease of the pitch angle.
  • the speed determination unit 103 acquires a detection signal related to the speed in the pitch direction around the center of gravity G of the vehicle body 2 from the speed detection unit 46 shown in FIGS. Based on this detection signal, the speed determination unit 103 determines the direction in which the front end of the vehicle body 2 moves with respect to the center of gravity G of the vehicle body 2, the speed of upward movement, a predetermined threshold value Tv (see FIG. 11C), and Judge the comparison of large and small.
  • the tilt angle determination unit 104 acquires a detection signal related to the tilt angle ⁇ (see FIG. 3) from the tilt angle detection unit 99 shown in FIG. The tilt angle determination unit 104 determines increase / decrease of the tilt angle ⁇ based on this detection signal, and determines whether or not the bucket 7 is performing a tilt operation.
  • the accelerator operation determination unit 105 acquires a detection signal related to the accelerator operation amount from the accelerator operation detection unit 81b illustrated in FIG. The accelerator operation determination unit 105 determines increase / decrease in the accelerator operation amount based on this detection signal, and determines increase / decrease in travel driving force for moving the vehicle body 2 forward.
  • the work machine control unit 110 includes a boom control unit 111 and a bucket control unit 112.
  • the boom control unit 111 generates a control command for the lift cylinders 14 a and 14 b shown in FIG. 2 and outputs the control command to the work implement control valve 34.
  • the bucket control unit 112 generates a control command for the tilt cylinder 15 shown in FIG. 2 and outputs it to the work implement control valve 34. Thereby, the work implement control valve 34 is controlled, and the lift cylinders 14a and 14b and the tilt cylinder 15 expand and contract, and the boom 6 and the bucket 7 operate.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a first example of a process flow of the control unit 10 based on the embodiment.
  • the control unit 10 determines whether or not the excavation process is in progress in step S ⁇ b> 1.
  • the excavation determination unit 101 determines whether the currently performed process is an excavation process based on a combination of the current speed stage, boom operation type, bucket operation type, and lift cylinder hydraulic pressure. .
  • the control unit 10 detects the tilt angle ⁇ in step S2. Specifically, the tilt angle determination unit 104 calculates the current tilt angle ⁇ based on the detection signal acquired from the tilt angle detection unit 99. Further, the tilt angle determination unit 104 similarly calculates the tilt angle ⁇ of the unit time before the current time based on the detection signal acquired from the tilt angle detection unit 99 before the unit time. Further, the tilt angle determination unit 104 compares the current tilt angle ⁇ with the tilt angle ⁇ before the unit time. The length of the unit time can be appropriately changed by those skilled in the art.
  • step S3 the control unit 10 determines whether or not the bucket 7 is performing a tilting operation. Specifically, if the current tilt angle ⁇ is the same as the tilt angle ⁇ before the unit time, the tilt angle determination unit 104 does not move relative to the boom 6 and does not perform the tilt operation. Judge that not done. In addition, if the current tilt angle ⁇ is smaller than the tilt angle ⁇ before the unit time, the tilt angle determination unit 104 determines that the bucket 7 is performing the dumping operation and not performing the tilting operation. In addition, the tilt angle determination unit 104 determines that the bucket 7 is performing a tilt operation if the current tilt angle ⁇ is larger than the tilt angle ⁇ before the unit time.
  • control unit 10 next detects an accelerator operation amount in step S4. Specifically, the accelerator operation determination unit 105 calculates the current accelerator operation amount based on the detection signal acquired from the accelerator operation detection unit 81b. Further, the accelerator operation determination unit 105 similarly calculates the accelerator operation amount unit time before the current time based on the detection signal acquired from the accelerator operation detection unit 81b before unit time. Further, the accelerator operation determination unit 105 compares the current accelerator operation amount with the accelerator operation amount before unit time.
  • step S5 the control unit 10 determines whether or not the accelerator operation amount has decreased. Specifically, if the current accelerator operation amount is the same as the accelerator operation amount before the unit time, or the current accelerator operation amount is larger than the accelerator operation amount before the unit time, the accelerator operation determination unit 105 determines that the accelerator operation amount. Is determined not to decrease. The accelerator operation determination unit 105 determines that the accelerator operation amount has decreased if the current accelerator operation amount is smaller than the accelerator operation before the unit time.
  • step S3 If it is determined in step S3 that bucket 7 is performing a tilting operation (YES in step S3), and if it is determined in step S5 that the accelerator operation amount is decreasing (YES in step S5), The control unit 10 starts to raise the boom 6 in step S6. Specifically, the boom control unit 111 outputs a control command to the work implement control valve 34, supplies hydraulic oil to the cylinder bottom chambers of the lift cylinders 14a and 14b, and extends the lift cylinders 14a and 14b. Thereby, the boom 6 starts to rise. Then, the process ends (END).
  • step S1 When it is determined in step S1 that the excavation process is not in progress (NO in step S1), and when it is determined in step S5 that the accelerator operation amount has not decreased (NO in step S5), the control unit 10 performs step Skip S6. Therefore, the boom 6 is not raised. Then, the process ends (END).
  • the boom 6 starts to rise after the tilting operation of the bucket 7 is detected or the decrease in the accelerator operation amount for accelerating the vehicle body 2 is detected.
  • the force component acting on the bucket 7 in the direction of the arrow B shown in FIG. 8 is reduced, and the moment M around the center of gravity G of the vehicle body 2 shown in FIG. 9 is reduced.
  • the compression in the vertical direction of the tire 4at of the front wheel 4a is released.
  • the tire 4at whose compression is released repels and extends in the vertical direction. As the tire 4at extends, the front of the vehicle body 2 moves upward.
  • the boom 6 can start to rise during the time when the boom 6 moves upward together with the vehicle body 2, the driving force of the lift cylinders 14a and 14b required for the raising operation of the boom 6 can be reduced. Therefore, the fuel consumption required for the work of raising the boom 6 can be improved.
  • FIG. 15 is a flowchart illustrating a second example of the processing flow of the control unit 10 based on the embodiment.
  • the control unit 10 determines whether or not the excavation process is in progress in step S ⁇ b> 11.
  • the excavation determination unit 101 determines whether the currently performed process is an excavation process based on a combination of the current speed stage, boom operation type, bucket operation type, and lift cylinder hydraulic pressure. .
  • control unit 10 next detects pitch angle ⁇ in step S12. Specifically, the angle determination unit 102 calculates the current pitch angle ⁇ based on the detection signal acquired from the angle detection unit 44. In addition, the angle determination unit 102 similarly calculates the pitch angle ⁇ before the unit time from the present based on the detection signal acquired from the angle detection unit 44 before the unit time. Further, the angle determination unit 102 compares the current pitch angle ⁇ with the pitch angle ⁇ before the unit time.
  • the control unit 10 determines whether or not the pitch angle ⁇ is downward in step S13. Specifically, the angle determination unit 102 displaces the front end of the vehicle body 2 downward with respect to the center of gravity G if the current pitch angle ⁇ is in the negative range of the vertical axis shown in the graph of FIG. Therefore, it is determined that the pitch angle ⁇ is downward. In addition, the angle determination unit 102 determines that the pitch angle ⁇ is not downward if the current pitch angle ⁇ is in the plus range of the vertical axis shown in the graph of FIG.
  • step S13 If it is determined in step S13 that the pitch angle ⁇ is downward (YES in step S13), the control unit 10 next determines in step S14 whether the pitch angle ⁇ is decreasing. Specifically, the angle determination unit 102 decreases the pitch angle ⁇ if the current pitch angle ⁇ is the same as the pitch angle ⁇ before the unit time or larger than the pitch angle ⁇ before the unit time. Judge that there is no. In addition, the angle determination unit 102 determines that the pitch angle ⁇ is decreasing if the current pitch angle ⁇ is smaller than the pitch angle ⁇ before the unit time.
  • the magnitude of the pitch angle ⁇ means the magnitude of the inclination of the vehicle body 2.
  • the pitch angle ⁇ is large.
  • the pitch angle is increased as the front end of the vehicle body 2 is farther from the ground.
  • the magnitude of ⁇ is large. In the graph of FIG. 11B, the greater the pitch angle ⁇ is from the zero value on the vertical axis, the larger the pitch angle ⁇ is.
  • step S14 If it is determined in step S14 that the pitch angle ⁇ has not decreased (NO in step S14), the determination in step S14 is repeated. While the downward pitch angle ⁇ is not decreasing (a constant value is maintained or increased), the moment M around the center of gravity G of the vehicle body 2 shown in FIG. It is moving downward and the angle at which the vehicle body 2 tilts forward is monotonously increasing. During this time, the boom 6 is not raised.
  • step S13 If it is determined in step S13 that the pitch angle ⁇ is not downward (NO in step S13), the control unit 10 next determines in step S15 whether or not the pitch angle ⁇ is increasing. Specifically, the angle determination unit 102 increases the pitch angle ⁇ if the current pitch angle ⁇ is the same as the pitch angle ⁇ before the unit time or smaller than the pitch angle ⁇ before the unit time. Judge that there is no. In addition, the angle determination unit 102 determines that the pitch angle ⁇ is increasing if the current pitch angle ⁇ is larger than the pitch angle ⁇ before the unit time.
  • step S16 the control unit 10 starts to raise the boom 6. Specifically, the boom control unit 111 outputs a control command to the work implement control valve 34, supplies hydraulic oil to the cylinder bottom chambers of the lift cylinders 14a and 14b, and extends the lift cylinders 14a and 14b. Thereby, the boom 6 starts to rise. Then, the process ends (END).
  • step S11 When it is determined in step S11 that the excavation process is not in progress (NO in step S11), and when it is determined in step S15 that pitch angle ⁇ has not increased (NO in step S15), control unit 10 performs step S16 is skipped. Therefore, the boom 6 is not raised. Then, the process ends (END).
  • the boom 6 starts to rise.
  • the front of the vehicle body 2 rises with respect to the center of gravity G by the tire 4at of the front wheel 4a compressed in the vertical direction repelling and extending in the vertical direction.
  • the boom 6 starts to rise. Therefore, it is possible to reduce the driving force of the lift cylinders 14a, 14b necessary for the raising operation of the boom 6, and to improve the fuel consumption necessary for the work of raising the boom 6.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating a third example of the processing flow of the control unit 10 based on the embodiment.
  • the control unit 10 determines whether or not the excavation process is in progress in step S ⁇ b> 21.
  • the excavation determination unit 101 determines whether the currently performed process is an excavation process based on a combination of the current speed stage, boom operation type, bucket operation type, and lift cylinder hydraulic pressure. .
  • the control unit 10 next detects the speed in the pitch direction around the center of gravity of the vehicle body 2 in step S22. Specifically, the speed determination unit 103 determines whether the direction in which the front end of the vehicle body 2 moves relative to the center of gravity G of the vehicle body 2 is upward or downward based on the detection signal acquired from the speed detection unit 46. 2. Calculate the speed of the second movement.
  • step S23 the control unit 10 determines whether or not the speed in the pitch direction around the center of gravity of the vehicle body 2 is upward.
  • step S24 the control unit determines that the speed in the pitch direction of the vehicle body 2 is a predetermined threshold Tv (see FIG. 11 (c)).
  • step S24 If it is determined in step S24 that the speed in the pitch direction of the vehicle body 2 is greater than the threshold value Tv (YES in step S23), the control unit 10 starts to raise the boom 6 in step S25. Specifically, the boom control unit 111 outputs a control command to the work implement control valve 34, supplies hydraulic oil to the cylinder bottom chambers of the lift cylinders 14a and 14b, and extends the lift cylinders 14a and 14b. Thereby, the boom 6 starts to rise. Then, the process ends (END).
  • step S21 If it is determined in step S21 that the excavation process is not in progress (NO in step S21), if it is determined in step S23 that the speed in the pitch direction around the center of gravity of the vehicle body 2 is not upward (NO in step S23), and step When it is determined in S24 that the speed in the pitch direction of the vehicle body 2 is equal to or less than the threshold value Tv (NO in step S24), the control unit 10 skips step S25. Therefore, the boom 6 is not raised. Then, the process ends (END).
  • the boom 6 starts to rise within a time when the speed at which the front of the vehicle body 2 moves upward with respect to the center of gravity G is greater than the threshold value Tv.
  • the front of the vehicle body 2 rises with respect to the center of gravity G by the tire 4at of the front wheel 4a compressed in the vertical direction repelling and extending in the vertical direction.
  • the boom 6 starts to rise while the boom 6 is moving upward together with the vehicle body 2 and the speed of the movement is larger than a predetermined threshold value Tv. Therefore, it is possible to reduce the driving force of the lift cylinders 14a, 14b necessary for the raising operation of the boom 6, and to improve the fuel consumption necessary for the work of raising the boom 6.
  • the example which starts the raise of the boom 6 during the time when speed is larger than the threshold value Tv was demonstrated.
  • the boom 6 may be raised, for example, at time t2 shown in FIG. 11 (c). You may start raising the boom 6 between time t4.

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Abstract

ホイールローダは、車体と、作業機と、前輪と、制御部とを備えている。作業機は、車体の前方に配設されている。作業機は、ブームを有している。前輪は、弾性材料製のタイヤを有している。制御部は、上下方向に圧縮されたタイヤが反発して上下方向に伸長している間に、ブームの上昇を開始する。

Description

ホイールローダ
　本発明は、ホイールローダに関する。
　自走式作業車両であるホイールローダは、車両を走行させるための走行装置と、掘削などの各種の作業を行なうための作業機とを備えている。走行装置と作業機とは、エンジンからの駆動力によって駆動される。
　ホイールローダは、一般的に、走行と作業とを同時に行なう場合が多い。たとえば、掘削作業においては、車両を前進させることにより作業機を土砂の山に押し込むと共に、作業機を上昇させる。これにより、土砂が作業機上に掬い取られる。そのため、エンジンの出力を走行装置と作業機とにバランス良く配分することが重要である。
　特開２００８－８１８３号公報（特許文献１）および特開２００８－１３３６５７号公報（特許文献２）では、土石などの掘削対象物に向けて車体を自動走行させ、この走行動作によってバケットを掘削対象物に突っ込ませた後にバケットおよびアームを作動させて掘削作業を行なう、自動運転式のホイールローダが提案されている。
特開２００８－８１８３号公報 特開２００８－１３３６５７号公報
　エンジンの出力を走行装置と作業機とにバランス良く配分できるようにホイールローダの操作を行うには、熟練が必要である。たとえば、不慣れなオペレータが、掘削時にアクセルを踏みすぎて作業機を土砂に押し込み過ぎると、車両が前進できずに停止した状態となる。この状態では、車両を走行させる駆動力が大きすぎるため、作業機を上昇させる駆動力が小さくなる。このため、作業機操作部材を最大に操作しても、作業機が上昇できない。このように車両が動かなくなった状態では、エンジンの出力が高い状態が続くため、燃費（燃料消費量）が増大してしまう。
　本発明の目的は、作業機を上昇させる作業に必要な燃費を改善できる、ホイールローダを提供することである。
　本発明に係るホイールローダは、車体と、作業機と、前輪と、制御部とを備えている。作業機は、車体の前方に配設されている。作業機は、ブームを有している。前輪は、弾性材料製のタイヤを有している。制御部は、上下方向に圧縮されたタイヤが反発して上下方向に伸長している間に、ブームの上昇を開始する。
　上記のホイールローダは、掘削判定部をさらに備えている。掘削判定部は、掘削が行なわれているか否かを判定する。制御部は、掘削が行なわれていると判定された場合に、上下方向に圧縮されたタイヤが反発して上下方向に伸長している間にブームの上昇を開始する。
　上記のホイールローダは、角度検出部をさらに備えている。角度検出部は、車体の重心回りのピッチ方向の角度を検出する。制御部は、車体の前方が重心に対して上昇を開始したことが角度検出部により検出された後、ブームの上昇を開始する。
　上記のホイールローダは、速度検出部をさらに備えている。速度検出部は、車体の重心回りのピッチ方向の速度を検出する。制御部は、車体の前方が重心に対して上方に動く速度が閾値よりも大きい間に、ブームの上昇を開始する。
　上記のホイールローダにおいて、作業機は、バケットをさらに有している。ホイールローダは、バケットのチルト動作を検出するチルト検出部をさらに備えている。制御部は、チルト動作が検出された後、ブームの上昇を開始する。
　上記のホイールローダは、アクセル操作検出部をさらに備えている。アクセル操作検出部は、車体を加速させるアクセル操作量を検出する。制御部は、アクセル操作量の減少が検出された後、ブームの上昇を開始する。
　本発明のホイールローダによれば、作業機を上昇させる作業に必要な燃費を改善することができる。
実施形態に基づくホイールローダの外観図である。 実施形態に基づくホイールローダの構成を示す模式図である。 ブーム角およびチルト角を示す、ホイールローダの側面図である。 実施形態に基づくホイールローダの掘削作業を説明する図である。 ホイールローダの掘削作業および積込作業を構成する一連の工程の例を示す模式図である。 ホイールローダの掘削作業および積込作業を構成する一連の工程の判定方法を示すテーブルである。 ホイールローダの掘削作業および積込作業時のリフトシリンダの油圧の変化の一例を示すグラフである。 ホイールローダが掘削対象物の掘削を開始した状態を示す側面図である。 掘削開始時におけるホイールローダの傾斜を示す側面図である。 タイヤの圧縮変形を示す模式図である。 タイヤの圧縮量、ピッチ角、およびピッチ方向に車体が動く速度と、時間との関係を示すグラフである。 圧縮変形したタイヤの形状の復元を示す模式図である。 実施形態に基づくホイールローダの制御部の機能構成を説明する図である。 実施形態に基づく制御部の処理の流れの第１の例を説明するフローチャートである。 実施形態に基づく制御部の処理の流れの第２の例を説明するフローチャートである。 実施形態に基づく制御部の処理の流れの第３の例を説明するフローチャートである。
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。実施形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
　以下、ホイールローダについて、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。
　＜全体構成＞
　図１は、実施形態に基づくホイールローダ１の外観図である。図１に示されるように、ホイールローダ１は、車体２、作業機３、車輪４ａ，４ｂ、および運転室５を備えている。ホイールローダ１は、車輪４ａ，４ｂが回転駆動されることにより自走可能であると共に、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
　車体２は、前車体部２ａと後車体部２ｂとを有している。前車体部２ａと後車体部２ｂとは、互いに左右方向に揺動可能に連結されている。
　前車体部２ａと後車体部２ｂとに渡って、一対のステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが設けられている。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂは、ステアリングポンプ１２（図２参照）からの作動油によって駆動される油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮することによって、前車体部２ａが後車体部２ｂに対して揺動する。これにより、ホイールローダ１の進行方向が変更される。
　なお、図１および後述する図２では、ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂの一方のみを図示しており、他方を省略している。
　前車体部２ａには、作業機３および一対の前輪４ａが取り付けられている。作業機３は、車体２の前方に配設されている。作業機３は、作業機ポンプ１３（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム６と、一対のリフトシリンダ１４ａ，１４ｂと、バケット７と、ベルクランク９と、チルトシリンダ１５とを有している。
　ブーム６は、前車体部２ａに回転可能に支持されている。ブーム６の基端部が、ブームピン１６によって、前車体部２ａに揺動可能に取り付けられている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの一端は前車体部２ａに取り付けられている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの他端は、ブーム６に取り付けられている。前車体部２ａとブーム６とは、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂにより連結されている。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂが作業機ポンプ１３からの作動油によって伸縮することによって、ブーム６がブームピン１６を中心として上下に揺動する。
　なお、図１及び図２では、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのうちの一方のみを図示しており、他方を省略している。
　バケット７は、ブーム６の先端に回転可能に支持されている。バケット７は、バケットピン１７によって、ブーム６の先端部に揺動可能に指示されている。チルトシリンダ１５の一端は前車体部２ａに取り付けられている。チルトシリンダ１５の他端はベルクランク９に取り付けられている。ベルクランク９とバケット７とは、図示しないリンク装置によって連結されている。前車体部２ａとバケット７とは、チルトシリンダ１５、ベルクランク９およびリンク装置により連結されている。チルトシリンダ１５が、作業機ポンプ１３からの作動油によって伸縮することによって、バケット７がバケットピン１７を中心として上下に揺動する。
　後車体部２ｂには、運転室５および一対の後輪４ｂが取り付けられている。運転室５は、車体２に搭載されている。運転室５には、オペレータが着座するシート、および後述する操作部８などが内装されている。
　前輪４ａは、ホイール部４ａｗと、タイヤ４ａｔとを有している。タイヤ４ａｔは、ホイール部４ａｗの外周に装着されている。後輪４ｂは、ホイール部４ｂｗと、タイヤ４ｂｔとを有している。タイヤ４ｂｔは、ホイール部４ｂｗの外周に装着されている。タイヤ４ａｔ，４ｂｔは、弾性材料製である。タイヤ４ａｔ，４ｂｔは、たとえばゴム製である。
　前車体部２ａには、詳細を後述する角度検出部４４と速度検出部４６とが設けられている。
　図２は、実施形態に基づくホイールローダ１の構成を示す模式図である。図２に示すように、ホイールローダ１は、駆動源としてのエンジン２１、走行装置２２、作業機ポンプ１３、ステアリングポンプ１２、操作部８、制御部１０などを備えている。
　エンジン２１は、ディーゼルエンジンである。エンジン２１は燃料噴射ポンプ２４を有している。燃料噴射ポンプ２４には、電子ガバナ２５が設けられている。シリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより、エンジン２１の出力が制御される。この調整は、電子ガバナ２５が制御部１０によって制御されることで行われる。
　ガバナ２５としては、一般的にオールスピード制御方式のガバナが用いられる。ガバナ２５は、エンジン回転数が後述するアクセル操作量に応じた目標回転数となるように、負荷に応じてエンジン回転数と燃料噴射量とを調整する。ガバナ２５は、目標回転数と実際のエンジン回転数との偏差がなくなるように、燃料噴射量を増減する。
　エンジン回転数は、エンジン回転数センサ９１によって検出される。エンジン回転数センサ９１の検出信号は、制御部１０に入力される。
　走行装置２２は、エンジン２１からの駆動力によりホイールローダ１を走行させる装置である。走行装置２２は、トルクコンバータ装置２３、トランスミッション２６、ならびに上述した前輪４ａおよび後輪４ｂなどを有している。
　トルクコンバータ装置２３は、ロックアップクラッチ２７とトルクコンバータ２８とを有している。ロックアップクラッチ２７は、油圧作動式のクラッチである。ロックアップクラッチ２７への作動油の供給がクラッチ制御弁３１を介して制御部１０によって制御されることにより、ロックアップクラッチ２７は、連結状態と非連結状態とに切換可能である。ロックアップクラッチ２７が非連結状態である場合には、トルクコンバータ２８が、オイルを媒体としてエンジン２１からの駆動力を伝達する。ロックアップクラッチ２７が連結状態である場合には、トルクコンバータ２８の入力側と出力側とが直結される。
　トランスミッション２６は、前進走行段に対応する前進クラッチＣＦと、後進走行段に対応する後進クラッチＣＲとを有している。各クラッチＣＦ，ＣＲの連結状態・非連結状態が切り換えられることによって、車両の前進と後進とが切り換えられる。クラッチＣＦ，ＣＲが共に非連結状態のときは、車両は中立状態となる。
　トランスミッション２６は、複数の速度段に対応した複数の速度段クラッチＣ１－Ｃ４を有しており、減速比を複数段階に切り換えることができる。各速度段クラッチＣ１－Ｃ４は、油圧作動式の油圧クラッチである。図示しない油圧ポンプからクラッチ制御弁３１を介してクラッチＣ１－Ｃ４へ作動油が供給される。クラッチ制御弁３１が制御部１０によって制御されて、クラッチＣ１－Ｃ４への作動油の供給が制御されることにより、各クラッチＣ１－Ｃ４の連結状態及び非連結状態が切り換えられる。
　トランスミッション２６の出力軸には、Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２が設けられている。Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２は、トランスミッション２６の出力軸の回転数を検出する。Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２からの検出信号は、制御部１０に入力される。制御部１０は、Ｔ／Ｍ出力回転数センサ９２の検出信号に基づいて車速を算出する。
　トランスミッション２６の入力軸には、Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３が設けられている。Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３は、トランスミッション２６の入力軸の回転数を検出する。Ｔ／Ｍ入力回転数センサ９３からの検出信号は、制御部１０に入力される。
　トランスミッション２６から出力された駆動力は、シャフト３２などを介して車輪４ａ，４ｂに伝達される。これにより、ホイールローダ１が走行する。エンジン２１からの駆動力の一部が走行装置２２に伝達されて、ホイールローダ１が走行する。
　エンジン２１の駆動力の一部は、ＰＴＯ（Power　Take　Off）軸３３を介して、作業機ポンプ１３およびステアリングポンプ１２に伝達される。作業機ポンプ１３およびステアリングポンプ１２は、エンジン２１からの駆動力によって駆動される油圧ポンプである。作業機ポンプ１３から吐出された作動油は、作業機制御弁３４を介してリフトシリンダ１４ａ，１４ｂおよびチルトシリンダ１５に供給される。ステアリングポンプ１２から吐出された作動油は、ステアリング制御弁３５を介してステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂに供給される。作業機３は、エンジン２１からの駆動力の一部によって駆動される。
　作業機ポンプ１３から吐出された作動油の圧力は、第１油圧センサ９４によって検出される。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂに供給される作動油の圧力は、第２油圧センサ９５によって検出される。具体的には、第２油圧センサ９５は、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸長させるときに作動油が供給されるシリンダボトム室の油圧を検出する。チルトシリンダ１５に供給される作動油の圧力は、第３油圧センサ９６によって検出される。具体的には、第３油圧センサ９６は、チルトシリンダ１５を伸長させるときに作動油が供給されるシリンダボトム室の油圧を検出する。ステアリングポンプ１２から吐出された作動油の圧力は、第４油圧センサ９７によって検出される。第１～第４油圧センサ９４－９７からの検出信号は、制御部１０に入力される。
　操作部８は、オペレータによって操作される。操作部８は、アクセル操作部材８１ａ、アクセル操作検出部８１ｂ、ステアリング操作部材８２ａ、ステアリング操作検出部８２ｂ、ブーム操作部材８３ａ、ブーム操作検出部８３ｂ、バケット操作部材８４ａ、バケット操作検出部８４ｂ、変速操作部材８５ａ、変速操作検出部８５ｂ、ＦＲ操作部材８６ａ、および、ＦＲ操作検出部８６ｂなどを有している。
　アクセル操作部材８１ａは、エンジン２１の目標回転数を設定するために操作される。アクセル操作部材８１ａは、たとえばアクセルペダルである。アクセル操作部材８１ａの操作量（アクセルペダルの場合、踏み込み量）を増大すると、車体は加速する。アクセル操作部材８１ａの操作量を減少すると、車体は減速する。アクセル操作検出部８１ｂは、アクセル操作部材８１ａの操作量を検出する。アクセル操作部材８１ａの操作量を、アクセル操作量と称する。アクセル操作検出部８１ｂは、アクセル操作量を検出する。アクセル操作検出部８１ｂは、検出信号を制御部１０へ出力する。
　ステアリング操作部材８２ａは、車両の進行方向を操作するために操作される。ステアリング操作部材８２ａは、たとえばステアリングハンドルである。ステアリング操作検出部８２ｂは、ステアリング操作部材８２ａの位置を検出し、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ステアリング操作検出部８２ｂからの検出信号に基づいてステアリング制御弁３５を制御する。これにより、ステアリングシリンダ１１ａ，１１ｂが伸縮して、車両の進行方向が変更される。
　ブーム操作部材８３ａは、ブーム６を動作させるために操作される。バケット操作部材８４ａは、バケット７を動作させるために操作される。ブーム操作部材８３ａおよびバケット操作部材８４ａは、たとえば操作レバーである。ブーム操作検出部８３ｂは、ブーム操作部材８３ａの位置を検出する。バケット操作検出部８４ｂは、バケット操作部材８４ａの位置を検出する。ブーム操作検出部８３ｂ及びバケット操作検出部８４ｂは、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ブーム操作検出部８３ｂおよびバケット操作検出部８４ｂからの検出信号に基づいて、作業機制御弁３４を制御する。これにより、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂおよびチルトシリンダ１５が伸縮して、ブーム６およびバケット７が動作する。
　作業機３には、ブーム角を検出するブーム角検出部９８と、チルト角を検出するチルト角検出部９９とが設けられている。図３は、ブーム角αおよびチルト角βを示す、ホイールローダ１の側面図である。図３に示すＸ－Ｘ線は、前後の車輪４ａ，４ｂの軸中心を結ぶ線である。Ｙ－Ｙ線は、前車体部２ａとブーム６との回転支持中心であるブームピン１６と、ブーム６とバケット７との回転支持中心であるバケットピン１７とを結ぶ線である。Ｚ－Ｚ線は、バケットピン１７とバケット７の刃先７ａとを結ぶ線である。
　ブーム角αは、Ｘ－Ｘ線とＹ－Ｙ線とに挟まれた角度をいう。ブーム６はブームピン１６を中心として前車体部２ａに対して相対回転し、ブーム角αは、前車体部２ａに対するブーム６の相対的な回転角度を示す。チルト角βは、Ｙ－Ｙ線とＺ－Ｚ線とに挟まれた角度をいう。バケット７はバケットピン１７を中心としてブーム６に対して相対回転し、チルト角βは、ブーム６に対するバケット７の相対的な回転角度を示す。
　図２に戻って、ブーム角検出部９８およびチルト角検出部９９は、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ブーム角αおよびチルト角βに基づいて、バケット７の現在位置を算出する。
　変速操作部材８５ａは、トランスミッション２６の速度段を設定するために操作される。変速操作部材８５ａは、たとえばシフトレバーである。変速操作検出部８５ｂは、変速操作部材８５ａの位置を検出する。変速操作検出部８５ｂは、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、変速操作検出部８５ｂからの検出信号に基づいて、トランスミッション２６の変速を制御する。
　ＦＲ操作部材８６ａは、車両の前進と後進とを切り換えるために操作される。ＦＲ操作部材８６ａは、前進、中立および後進の各位置に切り換えられる。ＦＲ操作検出部８６ｂは、ＦＲ操作部材８６ａの位置を検出する。ＦＲ操作検出部８６ｂは、検出信号を制御部１０に出力する。制御部１０は、ＦＲ操作検出部８６ｂからの検出信号に基づいてクラッチ制御弁３１を制御する。これにより、前進クラッチＣＦおよび後進クラッチＣＲが制御され、車両の前進と後進と中立状態とが切り換えられる。
　制御部１０は、一般的にＣＰＵ（Central　Processing　Unit）により各種のプログラムを読み込むことにより実現される。
　制御部１０は、メモリ６０と接続されている。メモリ６０は、ワークメモリとして機能するとともに、ホイールローダの機能を実現するための各種のプログラムを格納する。
　制御部１０は、アクセル操作部材８１ａの操作量に応じた目標回転数が得られるように、エンジン指令信号をガバナ２５に送る。
　制御部１０は、角度検出部４４と接続されている。角度検出部４４は、図１に示すように、前車体部２ａに設けられている。角度検出部４４は、車体２のピッチ角を検出し、検出信号を制御部１０に入力する。ここで、ホイールローダ１の重心を通り左右方向に延びる軸回りの方向を、ピッチ方向と称する。ピッチ方向は、車体２の前端が車体２の重心に対して下降または上昇する方向をいう。ピッチ角とは、ピッチ方向における車体２の傾斜角度をいう。ピッチ角は、鉛直方向または水平方向などの基準面に対する車体２の前後方向の傾斜角度である。
　制御部１０は、速度検出部４６と接続されている。速度検出部４６は、図１に示すように、前車体部２ａに設けられている。速度検出部４６は、車体２のピッチ方向の速度を検出し、検出信号を制御部１０に入力する。速度検出部４６は、車体２の前端が車体２の重心に対して下降または上昇する速度を検出する。
　制御部１０は、表示器５０とも接続される。表示器５０には、タッチパネル等の入力装置が設けられ、当該タッチパネルを操作することにより制御部１０に対してコマンドを指示することが可能である。また、表示器５０は、オペレータに操作ガイダンスを表示することが可能である。
　＜掘削作業＞
　本実施形態のホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物を掬い取る掘削作業を実行する。図４は、実施形態に基づくホイールローダ１の掘削作業を説明する図である。
　図４に示されるように、ホイールローダ１は、バケット７の刃先７ａを掘削対象物Ｐに食い込ませた後に、バケット軌跡Ｌに沿ってバケット７を上昇させる。これにより、掘削対象物Ｐを掬い取る掘削作業が実行される。
　図５は、ホイールローダ１の掘削作業および積込作業を構成する一連の工程の例を示す模式図である。ホイールローダ１は、次のような複数の工程を順次に行うことを繰り返して、掘削対象物Ｐを掘削し、ダンプトラックなどの運搬機械に掘削対象物Ｐを積み込んでいる。
　図５（ａ）に示される前進工程において、オペレータは、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂおよびチルトシリンダ１５を操作して、作業機３をブーム６が低い位置にありバケット７が水平を向いた掘削姿勢にして、ホイールローダ１を掘削対象物Ｐに向けて前進させる。
　図５（ｂ）および（ｃ）に示される掘削工程において、オペレータは、ホイールローダ１を更に前進させ、バケット７の刃先７ａを掘削対象物に突っ込む（図５（ｂ）に示される突込みサブ工程）。その後オペレータは、チルトシリンダ１５を操作してバケット７をチルトバックさせ、バケット７内に掘削対象物Ｐを掬い込む（図５（ｃ）に示される掬込みサブ工程）。掘削対象物Ｐの種類によって、バケット７を１回チルトバックさせるだけで掬込みサブ工程が完了する場合がある。または、掬込みサブ工程において、バケット７をチルトバックさせ、中立にし、再びチルトバックさせるという動作を繰り返す場合もある。
　バケット７に掘削対象物Ｐをすくい込んだ後、図５（ｄ）に示される後進・ブーム上昇工程において、オペレータは、ホイールローダ１を後進させつつ、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸張させて、ブーム６を上昇させる。
　図５（ｅ）に示される前進・ブーム上昇工程において、オペレータは、ホイールローダ１を前進させてダンプトラックに接近しつつ、バケット７の高さが積込高さになるまで、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂをさらに伸張させて、ブーム６を上昇させる。
　図５（ｆ）に示される排土工程において、オペレータは、所定位置でバケット７をダンプして、掘削対象物Ｐをダンプトラックの荷台上に積み込む。この工程は、その前の前進・ブーム上昇工程から連続的に前進しつつ行われることも多い。
　図５（ｇ）に示される後進・ブーム下げ工程において、オペレータは、車両を後進させながらブーム６を下げ、バケット７を掘削姿勢に戻す。
　以上が、掘削積込作業の１サイクルをなす典型的な工程である。
　さらに、図５（ｈ）には、ホイールローダ１が単純に走行する単純走行工程が示されている。この工程では、オペレータはブーム６を低い位置にしてホイールローダ１を前進させる。バケット７に荷を積んで荷を運搬する場合もあるし、バケット７に荷を積まずに走行する場合もある。
　図６は、ホイールローダ１の掘削作業および積込作業を構成する一連の工程の判定方法を示すテーブルである。
　図６に示したテーブルにおいて、一番上の「作業工程」の行には、図５（ａ）～図５（ｈ）に示した作業工程の名称が示されている。その下の「速度段」、「作業機操作」及び「作業機シリンダ圧力」の行には、現在の工程がどの工程であるかを判定するために制御部１０が使用する、各種の判断条件が示されている。
　より詳細には、「速度段」の行には、トランスミッション２６の速度段についての判定条件が丸印で示されている。ここでは、トランスミッション２６が前進４速度段Ｆ１～Ｆ４および後進２速度段Ｒ１、Ｒ２を有する場合を想定している。
　「作業機操作」の行には、作業機３に対するオペレータの操作についての判定条件が丸印で示されている。より詳細には、「ブーム」の行にはブーム６に対する操作に関する判定条件が示されており、「バケット」の行にはバケット７に対する操作に関する判定条件が示されている。
　「作業機シリンダ圧力」の行には、作業機３のシリンダの現在の油圧、たとえばリフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室の油圧、についての判定条件が示されている。ここで、油圧に関して、４つの基準値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐが予め設定され、これら基準値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐにより複数の圧力範囲（基準値Ｐ未満の範囲、基準値ＡからＣの範囲、基準値ＢからＰの範囲、基準値Ｃ未満の範囲）が定義され、これらの圧力範囲が上記判断条件として設定されている。４つの基準値Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｐの大きさは、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｐとなっている。
　以上のような各工程ごとの「速度段」、「ブーム」、「バケット」「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせを用いることにより、制御部１０は、現在行われている工程がどの工程なのかを判別する。
　図６に示した制御を行う場合の制御部１０の具体的動作を以下に説明する。
　図６に示した各工程に対応する「速度段」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせが、予めメモリ６０に格納されている。制御部１０は、図２に示した変速操作検出部８５ｂおよびＦＲ操作検出部８６ｂからの信号に基づいて、トランスミッション２６の現在選択されている速度段（Ｆ１～Ｆ４、Ｒ１またはＲ２）を把握する。制御部１０は、ブーム操作検出部８３ｂからの信号に基づいて、ブーム６に対する現在の操作の種類（フロート、下げ、中立または上げ）を把握する。制御部１０は、バケット操作検出部８４ｂからの信号に基づいて、バケット７に対する現在の操作の種類（ダンプ、中立またはチルト）を把握する。さらに、制御部１０は、図２に示した第２油圧センサ９５からの信号に基づいて、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室の現在の油圧を把握する。
　制御部１０は、把握された現在の速度段、ブーム操作種類、バケット操作種類およびリフトシリンダ油圧の組み合わせ（つまり現在の作業状態）を、予め記憶してある各工程に対応する「速度段」、「ブーム」、「バケット」および「作業機シリンダ圧力」の判定条件の組み合わせと対照する。この対照する処理の結果として、制御部１０は、現在の作業状態に最も良く一致する判定条件の組み合わせがどの工程に対応するのかを判定する。
　ここで、図６に示す掘削工程に対応する判定条件の組み合わせは、具体的には次のとおりである。
　掘削工程（突込みサブ工程）においては、速度段がＦ１またはＦ２、ブーム操作とバケット操作とが共に中立、作業機シリンダ圧力が基準値ＡからＣの範囲である。
　掘削工程（掬込みサブ工程）においては、速度段がＦ１またはＦ２、ブーム操作が上げまたは中立、バケット操作がチルト、作業機シリンダ圧力が基準値ＡからＣの範囲である。バケット操作については、チルトと中立とが交互に繰り返される判定条件をさらに追加してもよい。掘削対象物Ｐの状態によっては、バケット７をチルトバックさせ、中立にし、再びチルトバックさせるという動作を繰り返す場合があるからである。
　図７は、ホイールローダ１の掘削作業および積込作業時のリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧の変化の一例を示すグラフである。図７において、縦軸はリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧を示し、横軸は時間を示す。図７には、図５および図６に示した各工程における、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室の油圧が示されている。
　図７に示すように、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧は、前進工程では低く、掘削工程が開始すると急峻に大幅に上昇し、掘削工程の全区間にわたり継続して高く、掘削工程が終了すると急激に大幅に低下する。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧は、前進工程では全区間にわたり基準値Ｐより低く、掘削工程では全区間にわたり基準値Ｐより大幅に高く、その差は明瞭である。
　前進工程の時間は、通常数秒間（たとえば５秒）程度ある。したがって、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧が、所定の時間（たとえば１秒）にわたって所定の基準値Ｐより低く、その後、上昇して基準値Ｐを超えた時点を検出すると、その時点が掘削工程の開始時点であると検知できる。
　図６に示したトランスミッション２６の速度段の変化に基づいて、掘削工程が開始した後に速度段が前進から中立または後進へ切り替えられることにより、掘削工程が終了したことを判定できる。または、図７に示したリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧の変化に基づいて、掘削工程が開始した後にリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧が基準値Ｂよりも下がり、所定の時間（たとえば１秒）にわたって基準値Ｂより低い状態を保つことを検出することにより、掘削工程が終了したことを判定できる。
　以上説明したように、制御部１０は、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧の状態に主に基づいて、現在の工程が掘削工程であるか否かを判断できる。なお、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの油圧に替えてまたは併用して、チルトシリンダ１５のシリンダボトム室の油圧を、掘削工程であるか否かの判断に用いてもよい。また、トランスミッション２６の速度段、作業機３の位置、および車両走行速度のいずれかまたは組合せを、掘削工程であるか否かの判断に用いてもよい。
　＜掘削作業時の制御概念＞
　以下、掘削工程におけるホイールローダ１の挙動、および掘削工程においてブーム６を上昇させる制御について説明する。図８は、ホイールローダ１が掘削対象物Ｐの掘削を開始した状態を示す側面図である。
　図８に示すように、ホイールローダ１が矢印Ａの方向に前進し、バケット７の刃先７ａを掘削対象物Ｐに突き刺す。このときバケット７には、矢印Ａの向く方向と逆方向の、矢印Ｂの方向に反力が作用する。加えて、バケット７内に掘削対象物Ｐが入り込むことにより、その掘削対象物Ｐに作用する重力の影響で、バケット７には、矢印Ｃの方向にも力が加えられる。
　図９は、掘削開始時におけるホイールローダ１の傾斜を示す側面図である。図９中に示す黒丸は、ホイールローダ１の車体２の重心Ｇを示す。図９中に示す一点鎖線は、重心Ｇを通り、地面と平行な直線を示す。ホイールローダ１が水平な地面を走行している場合、図９中に示す一点鎖線は、水平面を示す。図９中にはまた、図８を参照して説明した、バケット７に作用する力の方向を示す矢印Ｂおよび矢印Ｃが図示されている。
　バケット７に矢印Ｂおよび矢印Ｃ方向の力が作用することにより、図９中に白抜き矢印で示す、車体２の重心Ｇ回りのモーメントＭが発生する。このモーメントＭによって、ホイールローダ１の車体２の前端に、下向きの力が作用する。これにより、車体２が前傾する。車体２は、上述したピッチ方向に沿って傾斜する。車体２の前端は、重心Ｇに対して下向きに動く。この車体２の傾斜によって、図９中に示すピッチ角θが発生する。
　このとき、前輪４ａのタイヤ４ａｔは弾性材料製であるので、タイヤ４ａｔは上下方向に圧縮されて弾性変形する。前輪４ａが圧縮され縮むことにより、車体２は、重心Ｇに対してピッチ角θを形成して傾斜する。図９に示すホイールローダ１の左側面図において、車体２は、重心Ｇの回りに反時計回り方向に変位している。
　図１０は、タイヤ４ａｔの圧縮変形を示す模式図である。図１０において、（ａ）は、圧縮されておらず変形していない状態の前輪４ａを模式的に示す図であり、（ｂ）は、上下方向に圧縮されて変形している状態の前輪４ａを模式的に示す図である。
　図１０（ａ）では、前輪４ａのホイール部４ａｗとタイヤ４ａｔとを、模式的に同心円で示している。ホイール部４ａｗは金属材料製であるため、車体２がピッチ方向に傾斜しても変形しない。そのため、図１０（ｂ）では、ホイール部４ａｗは、図１０（ａ）と同じ円形で示されている。一方、タイヤ４ａｔはゴムなどの弾性材料製であるため、車体２が前傾した結果、弾性変形する。図１０（ｂ）では、タイヤ４ａｔは、上下方向に圧縮されて撓んでいる。図１０（ａ）と比較して、図１０（ｂ）に示すタイヤ４ａｔは、地表面と直交する上下方向の寸法を、図中に示す寸法Δ１分だけ、減少させている。
　図１１は、タイヤ４ａｔの圧縮量、ピッチ角θ、およびピッチ方向に車体２が動く速度と、時間との関係を示すグラフである。図１１（ａ）の横軸は時間を示し、縦軸は上下方向のタイヤ４ａｔの圧縮量を示す。図１１（ａ）の縦軸のプラス方向は、上下方向にタイヤ４ａｔが圧縮されている状態を示し、マイナス方向は、上下方向にタイヤ４ａｔが伸長している状態を示す。
　図１１（ｂ）の横軸は時間を示し、縦軸はピッチ角θを示す。図１１（ｂ）の縦軸のプラス方向は、車体２の前端が重心Ｇに対して上方に変位している状態を示し、マイナス方向は、車体２の前端が重心Ｇに対して下方に変位している状態を示す。図１１（ｂ）の縦軸のプラス方向は仰角を示し、マイナス方向は俯角を示す。
　図１１（ｃ）の横軸は時間を示し、縦軸はピッチ方向に車体２が動く速度を示す。図１１（ｃ）の縦軸のプラス方向は、車体２の前端の上向きの動きを示し、マイナス方向は、車体２の前端の下向きの動きを示す。
　図１１（ａ），図１１（ｂ），図１１（ｃ）の時間軸に示す時刻ｔ０は、タイヤ４ａｔが圧縮され始めた時刻であり、重心Ｇに対して下向きのピッチ角θが発生するとともにピッチ方向の下向きの速度が発生し始めた時刻を示す。時刻ｔ１は、タイヤ４ａｔの圧縮量が増加している最中の時刻であり、重心Ｇに対して下向きのピッチ角θが増大している最中の時刻を示す。時刻ｔ２は、タイヤ４ａｔの圧縮量が最大となる時刻であり、重心Ｇに対して下向きのピッチ角θが最大となる時刻を示す。
　本実施形態では、タイヤ圧縮量およびピッチ角の単位時間当たりの増加量は一定であるものとする。そのため、タイヤ４ａｔが圧縮している間（時刻ｔ０から時刻ｔ２まで）、ピッチ方向の下向きの速度は一定である。なお、これに限られず、時刻ｔ０から時刻ｔ２まで時間が経過するにつれてピッチ方向の速度が徐々に減少する場合もある。
　時刻ｔ２において、バケット７をチルトバックさせるチルト動作（図５（ｃ）参照）が開始する。または、時刻ｔ２において、ホイールローダ１を図８に示す矢印Ａの方向に加速させるアクセル操作量が減少する。その結果、バケット７に作用する図８に示す矢印Ｂの方向の力成分が減少するために、図９に示す車体２の重心Ｇ回りのモーメントＭが減少する。これにより、前輪４ａのタイヤ４ａｔの上下方向の圧縮が開放される。圧縮が開放されたタイヤ４ａｔは、反発して、上下方向に伸長する。
　したがって、図１１（ａ）に示すタイヤ４ａｔの圧縮量は、時刻ｔ０から時刻ｔ２まで直線的に増加し、時刻ｔ２において増加を停止して減少し始める。
　図１１（ｂ）に示すように、重心Ｇに対して下向きのピッチ角θは、時刻ｔ０から時刻ｔ２まで直線的に増加し、時刻ｔ２において増加を停止して減少し始める。図９に示す左側面図において、時刻ｔ０から時刻ｔ２までは車体２の重心Ｇ回りの反時計回り方向の変位が増加し、時刻ｔ２において増加を停止して、車体２は重心Ｇ回りに時計回り方向に動き始める。時刻ｔ０から時刻ｔ２まで、車体２の前方が重心に対して下方へ移動する。時刻ｔ２において、車体２の前方が上昇を開始する。
　図１１（ｃ）に示すように、タイヤ４ａｔが圧縮している間（時刻ｔ０から時刻ｔ２まで）、車体２の前端は、下向きの速度が一定でピッチ方向に動いている。時刻ｔ２を境として、車体２の前端の動く方向が下向きから上向きへと変化する。
　図１１（ａ），図１１（ｂ），図１１（ｃ）の時間軸に示す時刻ｔ３は、タイヤ４ａｔの圧縮量が減少している最中の時刻であり、車体２の前端がピッチ方向の上向きに動いており、重心Ｇに対して下向きのピッチ角θが減少している最中の時刻である。
　時刻ｔ４は、タイヤ４ａｔの圧縮量がゼロとなる瞬間の時刻である。時刻ｔ４において、車体２のピッチ角θもゼロになる。時刻ｔ４において、車体２の前端が上向きに移動する速度は最大になる。
　タイヤ４ａｔは弾性材料製であるため、振動する。タイヤ４ａｔは、時刻ｔ４で上下方向の圧縮量がゼロになった後に直ちに停止するのではなく、時刻ｔ４後に上下方向に伸長する。時刻ｔ５は、タイヤ４ａｔの伸長量が最大となる時刻であり、重心Ｇに対して上向きのピッチ角θが最大となる時刻を示す。時刻ｔ５を境として、車体２の前端の動く方向が、上向きから下向きへと変化する。
　したがって、図１１（ａ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ４までタイヤ４ａｔの上下方向の圧縮量が減少し、時刻ｔ４から時刻ｔ５までタイヤ４ａｔは上下方向に伸長している。時刻ｔ０から時刻ｔ２まで上下方向に圧縮されたタイヤ４ａｔは、圧縮力を開放されることにより反発して、時刻ｔ２から時刻ｔ５まで上下方向に伸長する。
　図１１（ｂ）に示すように、車体２は、時刻ｔ０から時刻ｔ４まで重心に対して下向きのピッチ角θを形成して傾斜する。時刻ｔ４の後のタイヤ４ａｔの伸長によって、車体２は重心Ｇに対して上向きのピッチ角θを形成して傾斜する。
　図１１（ｃ）に示すように、タイヤ４ａｔが伸長している間（時刻ｔ２から時刻ｔ５まで）、車体２の前端は、上向きの速度を有してピッチ方向に動いている。
　図１１（ｃ）の縦軸に、車体２のピッチ方向の速度に係る所定の閾値Ｔｖが示されている。図１１（ｃ）の横軸に示す時刻ｔ６は、車体２のピッチ方向上向きの速度が増加して閾値Ｔｖ以上となる瞬間の時刻である。時刻ｔ７は、車体２のピッチ方向上向きの速度が減少して閾値Ｔｖ以下となる瞬間の時刻である。時刻ｔ６から時刻ｔ７まで、車体２のピッチ方向上向きの速度が、閾値Ｔｖ以上である。時刻ｔ６の後、時刻ｔ７に至るまでの時間内、車体２の前方が重心Ｇに対して上方に移動する速度が、閾値Ｔｖよりも大きい。
　図１０に戻って、図１０（ａ）は、時刻ｔ０以前のタイヤ４ａｔの状態を示している。図１０（ｂ）は、時刻ｔ１におけるタイヤ４ａｔの状態を示している。
　図１２は、圧縮変形したタイヤ４ａｔの形状の復元を示す模式図である。図１２において、（ａ）は、上下方向の圧縮量が最大の状態の前輪４ａを模式的に示す図であり、（ｂ）は、圧縮が開放されて上下方向の撓み量が減少している状態の前輪４ａを模式的に示す図である。図１２（ａ）と比較して、図１２（ｂ）に示すタイヤ４ａｔは、地表面と直交する上下方向の寸法を、図中に示す寸法Δ２分だけ、増加させている。図１２（ａ）は、時刻ｔ２におけるタイヤ４ａｔの状態を示している。図１２（ｂ）は、時刻ｔ３におけるタイヤ４ａｔの状態を示している。
　本実施形態に基づくホイールローダ１においては、時刻ｔ０から時刻ｔ２まで上下方向に圧縮された前輪４ａのタイヤ４ａｔが、その後反発して、時刻ｔ２から時刻ｔ５まで上下方向に伸長する。このタイヤ４ａｔの伸長に伴って、車体２の前方が上方へ移動する。本実施形態のホイールローダ１の制御においては、時刻ｔ２から時刻ｔ５までの車体２の前端の上昇を、ブーム６を上昇させる作業に利用する。
　車体２の前方が上向きに動くと、ブームピン１６によって車体２に取り付けられたブーム６もまた、上向きに動く。ブーム６が車体２と共に上方に動いている時間中に、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの駆動によるブーム６の上昇を開始する。リフトシリンダ１４ａ，１４ｂの動作で発生するブーム６のリフト力が、タイヤ４ａｔの反発によるブーム６の上昇によって補助される。このようにすれば、ブーム６を所望の高さにまで上げる動作のために必要なリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの駆動力を低減することができる。したがって、ブーム６を上昇させる作業に必要な燃費を改善することができる。
　＜制御システムの構成＞
　図１３は、実施形態に基づくホイールローダ１の制御部１０の機能構成を説明する図である。図１３に示されるように、制御部１０は、掘削判定部１０１と、角度判定部１０２と、速度判定部１０３と、チルト角判定部１０４と、アクセル操作判定部１０５と、作業機制御部１１０とを有している。
　掘削判定部１０１は、掘削が行なわれているか否かを判定する。たとえば、掘削判定部１０１は、図２に示す変速操作検出部８５ｂから変速操作部材８５ａの位置に係る検出信号を取得し、ＦＲ操作検出部８６ｂからＦＲ操作部材８６ａの位置に係る検出信号を取得する。掘削判定部１０１は、これらの検出信号に基づいて、トランスミッション２６の現在選択されている速度段が、図６に示す前進４速度段Ｆ１～Ｆ４および後進２速度段Ｒ１、Ｒ２のいずれであるかを判定する。
　また掘削判定部１０１は、図２に示すブーム操作検出部８３ｂから、ブーム操作部材８３ａの位置に係る検出信号を取得する。掘削判定部１０１は、この検出信号に基づいて、ブーム６に対する現在の操作の種類（フロート、下げ、中立または上げ）を判定する。
　また掘削判定部１０１は、図２に示すバケット操作検出部８４ｂから、バケット操作部材８４ａの位置に係る検出信号を取得する。掘削判定部１０１は、この検出信号に基づいて、バケット７に対する現在の操作の種類（ダンプ、中立またはチルト）を判定する。
　また掘削判定部１０１は、図２に示す第２油圧センサ９５から、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂに供給される作動油の圧力に係る検出信号を取得する。掘削判定部１０１は、この検出信号に基づいて、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室の現在の油圧を判定する。
　図６を参照して上述したように、掘削判定部１０１は、現在の速度段、ブーム操作種類、バケット操作種類およびリフトシリンダ油圧の組み合わせに基づいて、現在行われている工程が掘削工程であるか否かを判定する。
　角度判定部１０２は、図１，２に示す角度検出部４４から、車体２の重心Ｇ回りのピッチ方向の角度に係る検出信号を取得する。角度判定部１０２は、この検出信号に基づいて、車体２の現在のピッチ角の重心Ｇに対する向きを判定し、ピッチ角の増減を判定する。
　速度判定部１０３は、図１，２に示す速度検出部４６から、車体２の重心Ｇ回りのピッチ方向の速度に係る検出信号を取得する。速度判定部１０３は、この検出信号に基づいて、車体２の前端が車体２の重心Ｇに対して動く向きを判定し、上方に動く速度と所定の閾値Ｔｖ（図１１（ｃ）参照）との大小の比較を判定する。
　チルト角判定部１０４は、図２に示すチルト角検出部９９から、チルト角β（図３参照）に係る検出信号を取得する。チルト角判定部１０４は、この検出信号に基づいて、チルト角βの増減を判定し、バケット７がチルト動作を行なっているか否かを判定する。
　アクセル操作判定部１０５は、図２に示すアクセル操作検出部８１ｂから、アクセル操作量に係る検出信号を取得する。アクセル操作判定部１０５は、この検出信号に基づいて、アクセル操作量の増減を判定し、車体２を前進させる走行駆動力の増減を判定する。
　作業機制御部１１０は、ブーム制御部１１１と、バケット制御部１１２とを有している。ブーム制御部１１１は、図２に示すリフトシリンダ１４ａ，１４ｂへの制御指令を生成して、作業機制御弁３４に出力する。バケット制御部１１２は、図２に示すチルトシリンダ１５への制御指令を生成して、作業機制御弁３４に出力する。これにより、作業機制御弁３４が制御され、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂおよびチルトシリンダ１５が伸縮して、ブーム６およびバケット７が動作する。
　図１４は、実施形態に基づく制御部１０の処理の流れの第１の例を説明するフローチャートである。図１４に示されるように、制御部１０は、ステップＳ１において、掘削工程中か否かを判定する。具体的には、掘削判定部１０１は、現在の速度段、ブーム操作種類、バケット操作種類およびリフトシリンダ油圧の組み合わせに基づいて、現在行われている工程が掘削工程であるか否かを判定する。
　掘削工程中であると判断された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ２において、チルト角βを検出する。具体的には、チルト角判定部１０４は、チルト角検出部９９から取得した検出信号に基づいて、現在のチルト角βを算出する。またチルト角判定部１０４は、現在から単位時間前のチルト角βを、単位時間前にチルト角検出部９９から取得した検出信号に基づいて、同様に算出する。さらにチルト角判定部１０４は、現在のチルト角βと、単位時間前のチルト角βとを比較する。なお、単位時間の長さは、当業者であるならば適宜設計変更可能である。
　次に、制御部１０は、ステップＳ３において、バケット７がチルト動作を行なっているか否かを判定する。具体的には、チルト角判定部１０４は、現在のチルト角βが単位時間前のチルト角βと同じであれば、バケット７はブーム６に対して相対的に動いておらず、チルト動作を行なっていないと判断する。またチルト角判定部１０４は、現在のチルト角βが単位時間前のチルト角βよりも小さければ、バケット７はダンプ動作を行なっており、チルト動作を行なっていないと判断する。またチルト角判定部１０４は、現在のチルト角βが単位時間前のチルト角βよりも大きければ、バケット７がチルト動作を行なっていると判断する。
　バケット７がチルト動作を行なっていないと判断された場合（ステップＳ３においてＮＯ）、次に制御部１０は、ステップＳ４において、アクセル操作量を検出する。具体的には、アクセル操作判定部１０５は、アクセル操作検出部８１ｂから取得した検出信号に基づいて、現在のアクセル操作量を算出する。またアクセル操作判定部１０５は、現在から単位時間前のアクセル操作量を、単位時間前にアクセル操作検出部８１ｂから取得した検出信号に基づいて、同様に算出する。さらにアクセル操作判定部１０５は、現在のアクセル操作量と、単位時間前のアクセル操作量とを比較する。
　次に、制御部１０は、ステップＳ５において、アクセル操作量が減少しているか否かを判定する。具体的には、アクセル操作判定部１０５は、現在のアクセル操作量が単位時間前のアクセル操作量と同じ、または現在のアクセル操作量が単位時間前のアクセル操作量よりも大きければ、アクセル操作量が減少していないと判断する。またアクセル操作判定部１０５は、現在のアクセル操作量が単位時間前のアクセル操作よりも小さければ、アクセル操作量が減少していると判断する。
　ステップＳ３においてバケット７がチルト動作を行なっていると判断された場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、および、ステップＳ５においてアクセル操作量が減少していると判断された場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ６において、ブーム６の上昇を開始する。具体的には、ブーム制御部１１１は、作業機制御弁３４に制御指令を出力して、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室に作動油を供給させ、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸長させる。これにより、ブーム６は上昇を開始する。そして、処理を終了する（エンド）。
　ステップＳ１において掘削工程中でないと判断された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、および、ステップＳ５においてアクセル操作量が減少していないと判断された場合（ステップＳ５においてＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ６をスキップする。そのため、ブーム６の上昇は実行されない。そして、処理を終了する（エンド）。
　当該処理により、バケット７のチルト動作が検出された後、または車体２を加速させるアクセル操作量の減少が検出された後、ブーム６の上昇が開始される。バケット７のチルト動作、またはアクセル操作量の減少によって、バケット７に作用する図８に示す矢印Ｂの方向の力成分が減少し、図９に示す車体２の重心Ｇ回りのモーメントＭが減少する。これにより、前輪４ａのタイヤ４ａｔの上下方向の圧縮が開放される。圧縮が開放されたタイヤ４ａｔは、反発して、上下方向に伸長する。このタイヤ４ａｔの伸長に伴って、車体２の前方が上方へ移動する。
　したがって、ブーム６が車体２と共に上方に動いている時間中にブーム６の上昇を開始できるので、ブーム６の上げ動作のために必要なリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの駆動力を低減することができる。よって、ブーム６を上昇させる作業に必要な燃費を改善することができる。
　図１５は、実施形態に基づく制御部１０の処理の流れの第２の例を説明するフローチャートである。図１５に示されるように、制御部１０は、ステップＳ１１において、掘削工程中か否かを判定する。具体的には、掘削判定部１０１は、現在の速度段、ブーム操作種類、バケット操作種類およびリフトシリンダ油圧の組み合わせに基づいて、現在行われている工程が掘削工程であるか否かを判定する。
　掘削工程中であると判断された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ１２において、ピッチ角θを検出する。具体的には、角度判定部１０２は、角度検出部４４から取得した検出信号に基づいて、現在のピッチ角θを算出する。また角度判定部１０２は、現在から単位時間前のピッチ角θを、単位時間前に角度検出部４４から取得した検出信号に基づいて、同様に算出する。さらに角度判定部１０２は、現在のピッチ角θと、単位時間前のピッチ角θとを比較する。
　次に、制御部１０は、ステップＳ１３において、ピッチ角θが下向きであるか否かを判定する。具体的には、角度判定部１０２は、現在のピッチ角θが、図１１（ｂ）のグラフに示す縦軸のマイナスの範囲にあれば、車体２の前端が重心Ｇに対して下方に変位しており、ピッチ角θが下向きであると判断する。また角度判定部１０２は、現在のピッチ角θが、図１１（ｂ）のグラフに示す縦軸のプラスの範囲にあるかまたはゼロであれば、ピッチ角θが下向きでないと判断する。
　ステップＳ１３においてピッチ角θが下向きであると判断された場合（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ１４において、ピッチ角θが減少しているか否かを判定する。具体的には、角度判定部１０２は、現在のピッチ角θの大きさが単位時間前のピッチ角θと同じ、または単位時間前のピッチ角θよりも大きければ、ピッチ角θが減少していないと判断する。また角度判定部１０２は、現在のピッチ角θの大きさが単位時間前のピッチ角θよりも小さければ、ピッチ角θが減少していると判断する。
　なお、「ピッチ角θの大きさ」とは、車体２の傾斜の大きさをいう。車体２の傾斜角度が大きいほど、ピッチ角θの大きさは大きい。車体２の前端が重心Ｇに対して下に向く方向（図９に示す左側面図における反時計回り方向）に、車体２が傾斜している場合、車体２の前端が地面に近いほど、ピッチ角θの大きさが大きい。車体２の前端が重心Ｇに対して上に向く方向（図９に示す左側面図における時計回り方向）に、車体２が傾斜している場合、車体２の前端が地面から遠いほど、ピッチ角θの大きさが大きい。図１１（ｂ）のグラフにおいて、ピッチ角θが縦軸のゼロの値から離れているほど、ピッチ角θの大きさが大きい。
　ステップＳ１４においてピッチ角θが減少していないと判断された場合（ステップＳ１４においてＮＯ）、ステップＳ１４の判断が繰り返される。下向きのピッチ角θが減少していない（一定の値を維持、または増加している）間は、図９に示す車体２の重心Ｇ回りのモーメントＭによって、車体２の前方が重心に対して下向きに動いており、車体２が前傾する角度が単調増加している。この時間内には、ブーム６の上昇は実行されない。
　ステップＳ１３においてピッチ角θが下向きでないと判断された場合（ステップＳ１３においてＮＯ）、次に制御部１０は、ステップＳ１５において、ピッチ角θが増加しているか否かを判定する。具体的には、角度判定部１０２は、現在のピッチ角θの大きさが単位時間前のピッチ角θと同じ、または単位時間前のピッチ角θよりも小さければ、ピッチ角θが増加していないと判断する。また角度判定部１０２は、現在のピッチ角θの大きさが単位時間前のピッチ角θよりも大きければ、ピッチ角θが増加していると判断する。
　ステップＳ１４においてピッチ角θが減少していると判断された場合（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、および、ステップＳ１５においてピッチ角θが増加していると判断された場合（ステップＳ１５においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ１６において、ブーム６の上昇を開始する。具体的には、ブーム制御部１１１は、作業機制御弁３４に制御指令を出力して、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室に作動油を供給させ、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸長させる。これにより、ブーム６は上昇を開始する。そして、処理を終了する（エンド）。
　ステップＳ１１において掘削工程中でないと判断された場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、および、ステップＳ１５においてピッチ角θが増加していないと判断された場合（ステップＳ１５においてＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ１６をスキップする。そのため、ブーム６の上昇は実行されない。そして、処理を終了する（エンド）。
　当該処理により、車体２の前方が重心Ｇに対して上昇を開始したことが角度検出部４４から取得した検出信号に基づいて判定された後、ブーム６の上昇が開始される。上下方向に圧縮された前輪４ａのタイヤ４ａｔが反発して上下方向に伸長することによって、車体２の前方が重心Ｇに対して上昇する。ブーム６が車体２と共に上方に動いている時間中に、ブーム６の上昇が開始される。したがって、ブーム６の上げ動作のために必要なリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの駆動力を低減することができ、ブーム６を上昇させる作業に必要な燃費を改善することができる。
　図１６は、実施形態に基づく制御部１０の処理の流れの第３の例を説明するフローチャートである。図１６に示されるように、制御部１０は、ステップＳ２１において、掘削工程中か否かを判定する。具体的には、掘削判定部１０１は、現在の速度段、ブーム操作種類、バケット操作種類およびリフトシリンダ油圧の組み合わせに基づいて、現在行われている工程が掘削工程であるか否かを判定する。
　掘削工程中であると判断された場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ２２において、車体２の重心回りのピッチ方向の速度を検出する。具体的には、速度判定部１０３は、速度検出部４６から取得した検出信号に基づいて、車体２の前端が車体２の重心Ｇに対して動く向きが上向きか下向きかを判別し、その車体２の動きの速度を算出する。
　次に、制御部１０は、ステップＳ２３において、車体２の重心回りのピッチ方向の速度が上向きか否かを判定する。
　ステップＳ２３において車体２のピッチ方向の速度が上向きであると判断された場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、次に制御部は、ステップＳ２４において、車体２のピッチ方向の速度が所定の閾値Ｔｖ（図１１（ｃ）参照）よりも大きいか否かを判定する。
　ステップＳ２４において車体２のピッチ方向の速度が閾値Ｔｖよりも大きいと判断された場合（ステップＳ２３においてＹＥＳ）、次に制御部１０は、ステップＳ２５において、ブーム６の上昇を開始する。具体的には、ブーム制御部１１１は、作業機制御弁３４に制御指令を出力して、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂのシリンダボトム室に作動油を供給させ、リフトシリンダ１４ａ，１４ｂを伸長させる。これにより、ブーム６は上昇を開始する。そして、処理を終了する（エンド）。
　ステップＳ２１において掘削工程中でないと判断された場合（ステップＳ２１においてＮＯ）、ステップＳ２３において車体２の重心回りのピッチ方向の速度が上向きでないと判断された場合（ステップＳ２３においてＮＯ）、および、ステップＳ２４において車体２のピッチ方向の速度が閾値Ｔｖ以下と判断された場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、制御部１０は、ステップＳ２５をスキップする。そのため、ブーム６の上昇は実行されない。そして、処理を終了する（エンド）。
　当該処理により、車体２の前方が重心Ｇに対して上方に動く速度が閾値Ｔｖよりも大きい時間内に、ブーム６の上昇が開始される。上下方向に圧縮された前輪４ａのタイヤ４ａｔが反発して上下方向に伸長することによって、車体２の前方が重心Ｇに対して上昇する。ブーム６が車体２と共に上方に動いており、その動きの速度が所定の閾値Ｔｖよりも大きい時間中に、ブーム６の上昇が開始される。したがって、ブーム６の上げ動作のために必要なリフトシリンダ１４ａ，１４ｂの駆動力を低減することができ、ブーム６を上昇させる作業に必要な燃費を改善することができる。
　なお、本例においては、閾値Ｔｖよりも速度が大きい時間中にブーム６の上昇を開始する例について説明した。車体２のピッチ方向の速度が最大となるとき（図１１（ｃ）に示す時刻ｔ４）にブーム６の上昇が開始されているようにしてもよく、たとえば図１１（ｃ）に示す時刻ｔ２と時刻ｔ４との間にブーム６の上昇を開始してもよい。
　なお、上記の実施形態においては、上下方向に圧縮されたタイヤ４ａｔが反発して上下方向に伸長している間にブーム６の上昇を開始する制御について説明した。この例に限られず、掘削工程中においてブーム６の上昇を開始するためにオペレータがブーム操作部材８３ａを操作する適切なタイミングを、表示器５０に表示してもよい。このようにすれば、表示器５０に表示された操作ガイダンスに従ってオペレータが作業機３を操作できるので、経験の浅いオペレータが熟練オペレータの操作を効率的に学習することが可能になる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　ホイールローダ、２　車体、２ａ　前車体部、２ｂ　後車体部、３　作業機、４ａ　前輪、４ａｔ，４ｂｔ　タイヤ、４ａｗ，４ｂｗ　ホイール部、４ｂ　後輪、５　運転室、６　ブーム、７　バケット、７ａ　刃先、１０　制御部、１４ａ，１４ｂ　リフトシリンダ、１５　チルトシリンダ、１６　ブームピン、１７　バケットピン、２１　エンジン、４４　角度検出部、４６　速度検出部、５０　表示器、８１ａ　アクセル操作部材、８１ｂ　アクセル操作検出部、８３ａ　ブーム操作部材、８３ｂ　ブーム操作検出部、８４ａ　バケット操作部材、８４ｂ　バケット操作検出部、９８　ブーム角検出部、９９　チルト角検出部、１０１　掘削判定部、１０２　角度判定部、１０３　速度判定部、１０４　チルト角判定部、１０５　アクセル操作判定部、１１０　作業機制御部、１１１　ブーム制御部、１１２　バケット制御部。

Claims (6)

  1. 　車体と、
    　前記車体の前方に配設され、ブームを有する作業機と、
    　弾性材料製のタイヤを有する前輪と、
    　上下方向に圧縮された前記タイヤが反発して上下方向に伸長している間に前記ブームの上昇を開始する制御部とを備える、ホイールローダ。
  2. 　掘削が行なわれているか否かを判定する掘削判定部をさらに備え、
    　前記掘削が行なわれていると判定された場合に、前記制御部は、上下方向に圧縮された前記タイヤが反発して上下方向に伸長している間に前記ブームの上昇を開始する、請求項１に記載のホイールローダ。
  3. 　前記車体の重心回りのピッチ方向の角度を検出する角度検出部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記車体の前方が重心に対して上昇を開始したことが前記角度検出部により検出された後、前記ブームの上昇を開始する、請求項１または２に記載のホイールローダ。
  4. 　前記車体の重心回りのピッチ方向の速度を検出する速度検出部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記車体の前方が重心に対して上方に動く速度が閾値よりも大きい間に、前記ブームの上昇を開始する、請求項１～３のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  5. 　前記作業機は、バケットをさらに有し、
    　前記バケットのチルト動作を検出するチルト検出部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記チルト動作が検出された後、前記ブームの上昇を開始する、請求項１～４のいずれか１項に記載のホイールローダ。
  6. 　前記車体を加速させるアクセル操作量を検出するアクセル操作検出部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記アクセル操作量の減少が検出された後、前記ブームの上昇を開始する、請求項１～５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
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