WO2022034825A1 - 作業車両 - Google Patents

Abstract

作業車両は、エンジンと、エンジンにより駆動される油圧ポンプと、油圧ポンプから吐出される圧油によって伸縮動作される油圧シリンダと、油圧シリンダの伸縮動作に応じて動かされる作業装置と、作業装置に対し独立して駆動される走行装置と、エンジンによって発電された電力により駆動され走行装置を動作させる電動モータと、油圧シリンダ及び電動モータを制御する制御装置と、を備える。制御装置は、車体が受ける反力に基づいて、エンジンが出力するトルクのうち、作業装置によって消費される第一トルク及び走行装置によって消費される第二トルクの配分比率を変化させて油圧ポンプの出力と電動モータの出力を制御する。

Description

作業車両

　本発明は、作業車両に関する。

　車体を移動させるための走行装置と土砂等を掘削するためのバケット及びアームを有する作業装置とを備えた作業車両が知られている。このような作業車両では、エンジンの動力を走行装置と作業装置に分配して掘削作業を行う。このとき、走行駆動力が大きく作業駆動力が小さすぎると、バケットを持ち上げることが困難になるため、作業効率が低下する。一方、走行駆動力が小さく作業駆動力が大きすぎると、土砂にバケットを十分に貫入させることができなかったり、バケットに土砂が十分に入る前にバケットが持ち上げられたりするため、作業効率が低下する。

　特許文献１には、掘削作業後の平均バケット重量に基づいて、その次の掘削作業時における走行駆動力と作業駆動力の配分比（特性Ｐ，Ｎ，Ｌ）を自動で設定する方法が開示されている。

特開２０１２－２３３５２１号公報

　特許文献１に記載の技術では、繰り返し掘削作業を行う場合において、前回の掘削作業後の平均バケット重量に基づいて設定された走行駆動力と作業駆動力の配分比に基づいて、今回の掘削作業が行われることになる。したがって、今回の掘削作業の対象となる掘削対象物の硬さが前回の掘削作業の対象となっていた掘削対象物の硬さと異なっている場合には、設定されている配分比が、今回の掘削対象物の掘削に適した配分比の範囲から外れてしまい、掘削作業の効率の低下を招くおそれがある。

　本発明は、掘削作業の効率を向上することを目的とする。

　本発明の一態様による作業車両は、車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって伸縮動作される油圧シリンダと、前記油圧シリンダの伸縮動作に応じて動かされる作業装置と、前記作業装置に対し独立して駆動される走行装置と、前記エンジンによって発電された電力により駆動され前記走行装置を動作させる電動モータと、前記油圧シリンダ及び前記電動モータを制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記車体が受ける反力に基づいて、前記エンジンが出力するトルクのうち、前記作業装置によって消費される第一トルク及び前記走行装置によって消費される第二トルクの配分比率を変化させて前記油圧ポンプの出力と前記電動モータの出力を制御する。

　本発明によれば、掘削作業の効率を向上することができる。

ホイールローダの側面図。 ホイールローダのシステム構成図。 ホイールローダの基本的な掘削作業について説明する図。 第１実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図。 バケット角θについて説明する図。 第１実施形態に係るトルク配分比率テーブルについて示す図。 ポンプ要求流量を算出するために用いられるポンプ要求マップの一例について示す図。 走行要求トルクを算出するために用いられる走行電動機のトルクマップの一例について示す図。 メインコントローラにより実行されるトルク決定処理の内容について示すフローチャート。 第１実施形態に係るメインコントローラの動作を示すタイムチャート。 第２実施形態に係るメインコントローラの動作を示すタイムチャート。 第３実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図。 第３実施形態に係るトルク配分比率テーブルについて示す図。 第４実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図。 第５実施形態に係るメインコントローラの機能ブロック図。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本実施形態では、作業車両が電動駆動式のホイールローダである例について説明する。

　＜第１実施形態＞ 
　図１～図９を参照して、本発明の第１実施形態に係る作業車両について説明する。図１は、ホイールローダの側面図である。図１に示すように、ホイールローダ１は、走行装置１１が搭載された車体８と、車体８の前部に取り付けられた多関節型の作業装置６と、を備える。車体８は、アーティキュレート操舵式（車体屈折式）の車体であり、前部車体８Ａと、後部車体８Ｂと、前部車体８Ａと後部車体８Ｂを連結するセンタージョイント１０と、を有する。

　後部車体８Ｂ上には、前方に運転室１２、後方にエンジン室１６が搭載されている。エンジン室１６には、エンジン２０（図２参照）、エンジン２０により駆動される油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ（図２参照）、バルブ等の油圧機器が搭載されている。

　図２は、ホイールローダ１のシステム構成図である。図２に示すように、ホイールローダ１は、エンジン２０と、エンジン２０に機械的に接続される発電電動機４０と、エンジン２０に機械的に接続される油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃと、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油によって駆動される作業装置６と、作業装置６の動作を制御するフロント制御部３１と、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油によって駆動されるブレーキ装置２１と、ブレーキ装置２１の動作を制御するブレーキ制御部３２と、油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油によって駆動されるステアリング装置２２と、ステアリング装置２２を制御するステアリング制御部３３と、発電電動機４０で発生した電力によって駆動される走行装置１１と、を備える。

　作業装置６及び走行装置１１は、エンジン２０の動力によって、互いに独立して駆動される。エンジン２０は、例えば、ディーゼルエンジン等の内燃機関により構成される。

　図１に示すように、作業装置６は、前部車体８Ａに取り付けられる。作業装置６は、前部車体８Ａに回動自在に取り付けられるリフトアーム（以下、単にアームと記す）２と、アーム２に回動自在に取り付けられるバケット３と、を有する。アーム２は、油圧シリンダであるアームシリンダ４の伸縮動作に応じて動かされ、バケット３は、油圧シリンダであるバケットシリンダ５の伸縮動作に応じて動かされる。なお、アーム２及びアームシリンダ４は、前部車体８Ａの左右に１つずつ設けられる。また、本実施形態では、バケット３を作動させるためのリンク機構として、Ｚリンク式（ベルクランク式）のリンク機構を採用している。

　油圧シリンダ４，５は、エンジン２０（図２参照）が出力するトルクによって回転する油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油（圧油）によって伸縮動作される。

　走行装置１１は、前部車体８Ａに取り付けられる前輪７Ａ（タイヤ７）と、後部車体８Ｂに取り付けられる後輪７Ｂ（タイヤ７）と、走行電動機４３からの動力をタイヤ７に伝達する動力伝達装置と、を有する。動力伝達装置は、アクスル、デファレンシャル装置、プロペラシャフト等を含んで構成される。

　走行電動機４３は、エンジン２０が出力するトルクによって回転する発電電動機４０で発電された電力により回転駆動され走行装置１１を動作させる電動モータである。なお、ホイールローダ１は、前部車体８Ａと後部車体８Ｂとを連結するように設けられる左右一対の油圧シリンダ（以下、ステアリングシリンダと記す）１５を有するステアリング装置２２によって転舵される。

　図２に示すように、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、エンジン２０及び発電電動機４０と機械的に接続されている。油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃは、エンジン２０が出力するトルクによって駆動されて作動流体としての作動油を吐出する。なお、発電電動機４０が電動機として機能する場合には、エンジン２０及び発電電動機４０が出力するトルクによって、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが駆動される。

　油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油は、フロント制御部３１によって、その圧力、流量及び流通方向が制御される。油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油は、ブレーキ制御部３２によって、その圧力、流量及び流通方向が制御される。油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油は、ステアリング制御部３３によって、その圧力、流量及び流通方向が制御される。

　ホイールローダ１は、作業装置６を動作させる油圧シリンダ４，５及び走行装置１１を動作させる走行電動機４３を制御する制御装置であるメインコントローラ１００と、メインコントローラ１００から入力される発電電圧指令に基づいて発電電動機４０を制御する発電インバータ（発電電動機用インバータ）４１と、メインコントローラ１００から入力される走行駆動トルク指令に基づいて走行電動機４３のトルクを制御する走行インバータ（走行電動機用インバータ）４２と、運転室１２内に設けられる各種操作部材（５０～５９）を備える。

　運転室１２内には、アーム２を駆動させるためのアーム操作レバー５２と、バケット３を駆動させるためのバケット操作レバー５３と、車体８の前進（Ｆ）と後進（Ｒ）を切り替える前後進切替装置である前後進スイッチ５１と、車体８を加速させるためのアクセルペダル５８と、車体８を減速させるためのブレーキペダル５９と、車体８の左右の進行方向を指示するためのステアリングホイール５５と、トルク配分モードをＭＡＮＵＡＬモードとＡＵＴＯモードのいずれかに切り替える切替装置であるモード切替スイッチ５７と、エンジン２０の出力トルクを作業装置６と走行装置１１に配分する比率を手動で設定するためのトルク配分比率設定ダイヤル５４と、駐車ブレーキを作動させるための駐車ブレーキスイッチ５６と、が設けられている。

　メインコントローラ１００は、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０４、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１０５及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０６、入力インタフェース１０７、出力インタフェース１０８、並びに、その他の周辺回路を備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、メインコントローラ１００は、１つのマイクロコンピュータで構成してもよいし、複数のマイクロコンピュータで構成してもよい。

　メインコントローラ１００のＲＯＭ１０５は、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリであり、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、メインコントローラ１００のＲＯＭ１０５は、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。ＲＡＭ１０６は揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０４との間で直接的にデータの入出力を行うワークメモリである。ＲＡＭ１０６は、ＣＰＵ１０４がプログラムを演算実行している間、必要なデータを一時的に記憶する。なお、メインコントローラ１００は、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の記憶装置をさらに備えていてもよい。

　ＣＰＵ１０４は、ＲＯＭ１０５に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０６に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース１０７及びＲＯＭ１０５，ＲＡＭ１０６から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。

　入力インタフェース１０７には、操作信号及びセンサ信号が入力される。入力インタフェース１０７は、入力された信号をＣＰＵ１０４で演算可能なように変換する。出力インタフェース１０８は、ＣＰＵ１０４での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号をフロント制御部３１、ブレーキ制御部３２、ステアリング制御部３３、発電インバータ４１及び走行インバータ４２等に出力する。

　メインコントローラ１００は、オペレータの操作によって入力される操作信号と、各種センサで検出されるセンサ信号とに基づいて、フロント制御部３１、ブレーキ制御部３２、ステアリング制御部３３、発電インバータ４１及び走行インバータ４２を統括的に制御する。

　メインコントローラ１００に入力される操作信号としては、アクセルペダル５８から出力されるアクセルペダル５８の操作量を表すアクセル信号、ブレーキペダル５９から出力されるブレーキペダル５９の操作量を表すブレーキ信号、アーム操作レバー５２から出力されるアーム操作レバー５２の操作量を表すアーム信号、及び、バケット操作レバー５３から出力されるバケット操作レバー５３の操作量を表すバケット信号、ステアリングホイール５５から出力されるステアリングホイール５５の操作量を表すステアリング信号、及び、前後進スイッチ５１から出力される前後進スイッチ５１の操作位置を表す進行方向信号等がある。また、メインコントローラ１００に入力される操作信号としては、モード切替スイッチ５７から出力されるモード切替スイッチ５７の操作位置を表すモード切替信号及びトルク配分比率設定ダイヤル５４から出力されるトルク配分比率設定ダイヤル５４の操作位置を表す比率設定信号がある。

　メインコントローラ１００に入力されるセンサ信号としては、車体８とアーム２とを連結する連結軸に設けられるアーム相対角センサ６２で検出された角度を表す信号、及び、アーム２とバケット３とを連結する連結軸に設けられるバケット相対角センサ６３で検出された角度を表す信号がある。アーム相対角センサ６２は、車体８に対するアーム２の相対角（傾斜角）を検出し、検出した角度を表す信号をメインコントローラ１００に出力するポテンショメータである。バケット相対角センサ６３は、アーム２に対するバケット３の相対角（傾斜角）を検出し、検出した角度を表す信号をメインコントローラ１００に出力するポテンショメータである。地面（走行面）に対する車体８の角度は一定であるため、アーム相対角センサ６２で検出される角度は、地面に対するアーム２の相対角（傾斜角）に相当するといえる。

　また、メインコントローラ１００に入力されるセンサ信号としては、車速センサ６１で検出された車両速度を表す信号がある。車速センサ６１は、ホイールローダ１の車両速度（走行速度）を検出し、検出した車両速度を表す信号をメインコントローラ１００に出力する。さらに、メインコントローラ１００に入力されるセンサ信号としては、複数の回転速度センサによって検出されたエンジン２０、発電電動機４０、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ、及び走行電動機４３の回転速度を表す信号、複数の圧力センサによって検出された油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの吐出圧、油圧シリンダの圧力（負荷圧）等を表す信号がある。

　メインコントローラ１００は、操作レバー５２，５３の操作方向及び操作量に基づいて、フロント制御指令を出力する。フロント制御部３１は、メインコントローラ１００からのフロント制御指令に基づき、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油の圧力、速度及び方向を調整し、アームシリンダ４及びバケットシリンダ５を動作させる。フロント制御部３１は、油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。

　メインコントローラ１００は、ブレーキペダル５９の操作量及び駐車ブレーキスイッチ５６の操作位置に基づいて、ブレーキ制御指令を出力する。ブレーキ制御部３２は、メインコントローラ１００からのブレーキ制御指令に基づき、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油の圧力、速度及び方向を調整し、ブレーキ１３及び駐車ブレーキ１４を機能させるための油圧シリンダ１７，１８を動作させる。ブレーキ制御部３２は、油圧ポンプ３０Ｂから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。

　メインコントローラ１００は、ステアリングホイール５５の操作方向及び操作量に基づいて、ステアリング制御指令を出力する。ステアリング制御部３３は、メインコントローラ１００からのステアリング制御指令に基づき、油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油の圧力、速度及び方向を調整し、ステアリングシリンダ１５を動作させる。ステアリング制御部３３は、油圧ポンプ３０Ｃから吐出される作動油の流れを制御する方向制御弁、及び、この方向制御弁のパイロット室に入力されるパイロット圧を生成する電磁弁等を有する。

　このように、本実施形態では、エンジン２０が出力するトルクによって油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃが駆動され、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃから吐出される作動油によって、作業装置６、ブレーキ装置２１及びステアリング装置２２が駆動される。

　発電インバータ４１及び走行インバータ４２は、直流部（直流母線）４４によって接続されている。なお、本実施形態に係るホイールローダ１は、直流部４４に接続される蓄電装置を備えていない。発電インバータ４１は、メインコントローラ１００からの発電電圧指令に基づき、発電電動機４０から供給される電力を利用して直流部４４のバス電圧を制御する。走行インバータ４２は、メインコントローラ１００の走行駆動トルク指令に基づき、直流部４４の電力を利用して走行電動機４３を駆動させる。

　このように、本実施形態では、エンジン２０が出力するトルクによって発電電動機４０が駆動され、発電電動機４０で発生する電力によって走行電動機４３が駆動される。

　アーム操作レバー５２が操作されると、アームシリンダ４の伸縮動作によりアーム２が上下方向に回動（俯仰動）する。バケット操作レバー５３が操作されると、バケットシリンダ５の伸縮動作によりバケット３が上下方向に回動（クラウド動作またはダンプ動作）する。

　ステアリングホイール５５が操作されると、ステアリングシリンダ５３の伸縮動作に伴って後部車体８Ｂに対し前部車体８Ａがセンタージョイント１０を中心にして左右に屈折（転舵）する。タイヤ７は、走行電動機４３の駆動により回転し、ホイールローダ１を前後進させる。

　前後進スイッチ５１が前進側に操作されている状態で、アクセルペダル５８が踏み込まれると、タイヤ７が前進方向に回転し、車体８が前進走行する。前後進スイッチ５１が後進側に操作されている状態で、アクセルペダル５８が踏み込まれると、タイヤ７が後進方向に回転し、車体８が後進走行する。

　モード切替スイッチ５７は、ホイールローダ１の車体８に作用する反力Ｆ_Ｒに基づいて、作業駆動トルク及び走行駆動トルクが制御されるＡＵＴＯモード（第１制御モード）と、反力Ｆ_Ｒにかかわらず、作業駆動トルク及び走行駆動トルクの比率が所定比率で保持されるように、作業駆動トルク及び走行駆動トルクが制御されるＭＡＮＵＡＬモード（第２制御モード）と、を手動で切り替え可能なモード切替操作部である。

　なお、作業駆動トルクは、エンジン２０が出力するトルクのうち、作業装置６によって消費されるトルク（第一トルク）に相当する。つまり、本実施形態では、作業駆動トルクは、油圧ポンプ３０Ａの入力トルクに相当する。走行駆動トルクは、エンジン２０が出力するトルクのうち、走行装置１１によって消費されるトルク（第二トルク）に相当する。つまり、本実施形態では、走行駆動トルクは、走行電動機４３の出力トルクに相当する。

　モード切替スイッチ５７は、ＡＵＴＯモード位置とＭＡＮＵＡＬモード位置とを有する。モード切替スイッチ５７は、ＡＵＴＯモード位置に操作されている場合、ＡＵＴＯモードが選択されていることを表す信号をメインコントローラ１００に出力する。この場合、メインコントローラ１００は、トルク配分モードとしてＡＵＴＯモードを設定する。モード切替スイッチ５７は、ＭＡＮＵＡＬモード位置に操作されている場合、ＭＡＮＵＡＬモードが選択されていることを表す信号をメインコントローラ１００に出力する。この場合、メインコントローラ１００は、トルク配分モードとしてＭＡＮＵＡＬモードを設定する。

　トルク配分比率設定ダイヤル５４は、トルク配分モードがＭＡＮＵＡＬモードに設定されているときに用いられるトルク配分比率の設定値η_ＣＳを設定するための操作部材である。メインコントローラ１００は、トルク配分比率設定ダイヤル５４の操作位置に基づいて、走行駆動トルクの配分比率の設定値η_ＣＳを設定する。さらに、メインコントローラ１００は、作業駆動トルクの配分比率の設定値η_ＩＳを設定する。メインコントローラ１００は、１００[％]から走行駆動トルクの配分比率の設定値η_ＣＳ[％]を減じることにより、作業駆動トルクの配分比率の設定値η_ＩＳを算出する（１００－η_ＣＳ＝η_ＩＳ[％]）。メインコントローラ１００は、トルク配分比率の設定値η_ＣＳ，η_ＩＳをＲＯＭ１０５に記憶させる。

　次に、図３を参照してホイールローダ１の基本的な掘削作業について説明する。ホイールローダ１の掘削作業では、まず、図３（ａ）に示すように、ホイールローダ１を土砂山、地山等の掘削対象物９１に向かって前進させる。次に、図３（ｂ）に示すように、掘削対象物９１に突っ込むような形でバケット３を掘削対象物９１に貫入し、アーム２及びバケット３を操作して、バケット３に土砂などの運搬物を入れる。最後に、図３（ｃ）に示すように、バケット３に入った土砂などの運搬物をこぼさない様にバケット３を手前に掬い上げて(クラウド動作させ)、掘削作業が完了する。掘削作業が完了した後は、ホイールローダ１を一旦後退させ、ダンプトラック等の運搬車両に向かってホイールローダ１を前進させる。このとき、オペレータは、アーム操作レバー５２を操作してアーム２を上昇させつつ、ステアリングホイール５５を操作してホイールローダ１をダンプトラックに向かって前進させる。ダンプトラックの手前でホイールローダ１を停止させた後、オペレータは、バケット操作レバー５３を操作して、バケット３をダンプ動作させることにより、ダンプトラックの荷台にバケット３内の運搬物を積み込む（すなわち、バケット３内の土砂を放土する）。積込作業が完了すると、オペレータは、ホイールローダ１を再び後退させ、元の位置に戻る。

　この掘削作業と積込作業を含む一連の作業は、ホイールローダ１の全作業時間の大多数を占める。そのため、ホイールローダ１の作業効率を向上させるためには、この一連の作業の効率を向上させることが有効である。なお、作業効率とは、例えば、掘削作業と積込作業を含む一連の作業において、単位時間当たりの運搬車両に積み込んだ掘削物の重量[ｔｏｎ／ｈ]に相当し、これが大きいほど短時間でより多くの物量を掘削できることを意味する。

　ここで、走行装置１１の駆動力（走行駆動力）と、作業装置６の駆動力（作業駆動力）のバランスが悪いと、掘削作業の効率が低下してしまう。例えば、走行駆動力が不足し、作業駆動力が過剰である場合、掘削対象物９１にバケット３を十分に貫入させることができなかったり、バケット３内に土砂が十分に入る前にバケット３が掘削対象物９１の上まで持ち上げられたりするため、作業効率が低下する。一方、作業駆動力が不足し、走行駆動力が過剰である場合、バケット３を持ち上げるのに時間がかかってしまうため、作業効率が低下する。このように、走行駆動力と作業駆動力のバランスが悪いと、作業効率が低下してしまう。

　そこで、本実施形態では、バケット３を掘削対象物９１に適切に貫入するために必要な走行装置１１の駆動力（走行駆動力）と、短時間でバケット３内に大量の土砂を積み込むために必要な作業装置６の駆動力（作業駆動力）とのバランスを適切なものとすることにより、上記一連の作業における掘削作業の効率の向上を図る。

　なお、走行駆動力と作業駆動力の適切なバランスは、掘削対象物９１の硬さによって変わる。掘削対象物９１の硬さが硬いほど、大きな走行駆動力が必要となる。掘削対象物９１の硬さの影響は、掘削作業の際にホイールローダ１の車体８が掘削対象物９１から受ける反力に表れる。ホイールローダ１の車体８に作用する反力は、掘削対象物９１の硬さが硬いほど、大きくなる。本実施形態では、掘削作業の際に、ホイールローダ１の車体８に作用する反力に基づいて、走行駆動力と作業駆動力のバランスを調整することにより、作業効率の向上を図る。

　図４は、メインコントローラ１００の機能ブロック図である。図４に示すように、メインコントローラ１００は、ＲＯＭ１０５に記憶されているプログラムを実行することにより、ホイールローダ１の車体８が受ける反力Ｆ_Ｒを算出する反力計算部１３１、ホイールローダ１が掘削作業を行っている状態であるか否かを判定する掘削状態判定部１３２、反力計算部１３１で算出された反力Ｆ_Ｒに基づいて、作業駆動トルクと走行駆動トルクの配分比率η_Ｉ，η_Ｃを決定するトルク配分比率計算部１３３、及び、トルク配分比率計算部１３３で決定された配分比率η_Ｉ，η_Ｃに基づいて、作業駆動トルクを制御するための作業駆動トルク指令と走行駆動トルクを制御するための走行駆動トルク指令を決定するエンジントルク配分計算部１３４として機能する。

　反力計算部１３１は、ホイールローダ１の牽引力Ｆ_Ｐと車両速度ｖに基づき、ホイールローダ１の車体８が受ける反力Ｆ_Ｒを算出する。反力Ｆ_Ｒを算出する手法の一例について説明する。反力Ｆ_Ｒは、運動量と力積の関係を用いて、次式（１）により求められる。

　ここで、ｍはホイールローダ１の質量、ｔ_０は基準時刻、ｔ_１は基準時刻ｔ_０から所定時間経過後の時刻、ｖ_０は基準時刻ｔ_０におけるホイールローダ１の車両速度、ｖ_１は時刻ｔ_１におけるホイールローダ１の車両速度である。なお、本実施形態では、ホイールローダ１の車両速度は、車速センサ６１により検出しているが、動力伝達装置を構成する軸の回転速度を検出するロータリーエンコーダを設け、ロータリーエンコーダで検出される情報に基づいて演算するようにしてもよい。

　牽引力Ｆ_Ｐは、走行電動機４３によって発生する走行駆動力に相当し、例えば、時刻ｔ_１における走行電動機４３の出力トルク（走行駆動トルク）Ｔｍ、総合減速比λ、タイヤ７の直径Ｄｔに基づいて次式（２）により求められる。

　なお、総合減速比λは、エンジン２０の回転速度とタイヤ７の回転速度の比であり、トランスミッションが設けられる場合には、トランスミッションの変速比に減速比（デファレンシャル比）を乗じることで算出される。ｃは、単位換算のための係数である。走行駆動トルク（モータ出力トルク）Ｔｍは、トルクセンサにより検出するようにしてもよいし、電流センサによって検出されるモータ電流から演算するようにしてもよい。

　掘削作業時に算出される反力Ｆ_Ｒは、掘削対象物９１からホイールローダ１に作用する反発力が支配的であり、掘削対象物９１の硬さの影響を受ける。基準時刻ｔ_０は、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突っ込んだときの時刻（バケット３が掘削対象物９１に貫入を開始したときの時刻）である。

　メインコントローラ１００は、アクセルペダル５８の操作量、及びホイールローダ１の車両速度ｖの時間変化率に基づいて、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入したか否か（すなわち、バケット３が掘削対象物９１に貫入を開始したか否か）を判定する。メインコントローラ１００は、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入したと判定すると、突入フラグをオンに設定する。また、メインコントローラ１００は、突入フラグをオンに設定したときの時刻を基準時刻ｔ_０として設定する。なお、突入フラグは、後述する掘削判定フラグがオフに設定されるときに、オフに設定される。

　メインコントローラ１００は、所定の制御周期で繰り返し検出される車両速度ｖの前回値ｖａと今回値ｖｂとの差（ｖｂ－ｖａ）を前回値ｖａを検出した時刻ｔａから今回値ｖｂを検出した時刻ｔｂまでの時間Δｔ（＝ｔｂ－ｔａ）で除することにより、車両速度ｖの時間変化率Ｄ（＝（ｖｂ－ｖａ）／（ｔｂ－ｔａ））を算出する。メインコントローラ１００は、アクセルペダル５８の操作量が予め定めた閾値以上であり、かつ、車両速度ｖの時間変化率Ｄが予め定めた閾値以上である場合、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入したと判定する。メインコントローラ１００は、アクセルペダル５８の操作量が予め定めた閾値未満である場合、あるいは、車両速度ｖの時間変化率Ｄが予め定めた閾値未満である場合、ホイールローダ１は掘削対象物９１に突入していないと判定する。

　掘削状態判定部１３２は、バケット３の角度（以下、バケット角とも記す）θ、及びアームシリンダ４のボトム側油室の圧力（以下、ボトム圧とも記す）Ｐａに基づき、ホイールローダ１が掘削作業を行っている状態であるか否かを判定する。アームシリンダ４のボトム圧Ｐａは、図２に示すように、アームシリンダ４のボトム側油室（不図示）とフロント制御部３１とを接続する油路に設けられる圧力センサ７１によって検出される。圧力センサ７１は、検出信号をメインコントローラ１００に出力する。

　図５は、バケット角θについて説明する図である。図５に示すように、バケット角θは、基準面９０からのバケット３の傾斜角度である。本実施形態では、基準面９０は地面（走行面）と平行に設定される面である。バケット３の刃部３９の底面が基準面９０に平行な状態では、バケット角θは０[°]である。クラウド動作によりバケット３が回動すると、その回動に伴ってバケット角θは増加する。換言すれば、ダンプ動作によりバケット３が回動すると、その回動に伴ってバケット角θは減少する。バケット角θは、アーム相対角センサ６２で検出された基準面９０に対するアーム２の相対角及びバケット相対角センサ６３で検出されたアーム２に対するバケット３の相対角に基づいて、メインコントローラ１００によって算出される。

　掘削状態判定部１３２は、バケット角θが予め定められた角度範囲（下側閾値θａ～上側閾値θｂ）内であり、かつ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが予め定められた圧力閾値Ｐａ０以上となったときに、掘削作業が開始されたと判定し、掘削判定フラグをオンに設定する。掘削判定フラグは、ホイールローダ１が掘削作業を行っている状態のときにはオンに設定され、掘削作業が終了するとオフに設定される。

　角度範囲を規定する下側閾値θａ及び上側閾値θｂは、作業装置６の突入姿勢に基づいて設定される。作業装置６の突入姿勢は、バケット３が走行面（地面）の近傍において、バケット３が走行面（地面）に対して略平行となる姿勢である。下側閾値θａ及び上側閾値θｂは、予めＲＯＭ１０５に記憶されている。

　アームシリンダ４のボトム圧Ｐａは、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入することに起因して上昇する。圧力閾値Ｐａ０は、予めＲＯＭ１０５に記憶されている。圧力閾値Ｐａ０は、例えば、バケット３が空荷の状態でかつ突入姿勢にある作業装置６を支持しているアームシリンダ４のボトム圧の２倍程度の値を採用することができる。

　つまり、掘削状態判定部１３２は、作業装置６が突入姿勢の状態でアームシリンダ圧の上昇によりホイールローダ１が掘削対象物９１に突入したことが検出された場合に、掘削作業が開始されたと判定する。

　掘削状態判定部１３２は、掘削作業が開始されたと判定された後、バケット角θが角度閾値θｅ（例えば、３０°程度）以上となったときに、掘削作業が終了したと判定し、掘削判定フラグをオフに設定する。なお、メインコントローラ１００は、掘削判定フラグをオフに設定する際、突入フラグもオフに設定する。角度閾値θｅは、掘削作業が終了したか否かを判定するための閾値であり、例えば、バケット３のクラウド動作が完了し、バケット３が運搬姿勢となっている状態のバケット角θを採用することができる。つまり、掘削状態判定部１３２は、掘削作業が開始されたと判定された後、バケット３が運搬姿勢になったことが検出された場合に、掘削作業が終了されたと判定する。

　トルク配分比率計算部１３３は、反力計算部１３１で算出された反力Ｆ_Ｒ、掘削状態判定部１３２によって設定された掘削判定フラグ、及びトルク配分モードに基づいて、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ[％]及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃ[％]を算出する。作業駆動トルクの配分比率η_Ｉは０～１００％の値をとる。同様に、走行駆動トルクの配分比率η_Ｃは０～１００％の値をとる。作業駆動トルクの配分比率η_Ｉと走行駆動トルクの配分比率η_Ｃの和は１００[％]となる。

　トルク配分比率計算部１３３は、トルク配分モードとしてＡＵＴＯモードが設定されている場合、反力計算部１３１で算出された反力Ｆ_Ｒに基づいて、配分比率η_Ｉ，η_Ｃを設定する。

　図６は、走行駆動トルクの配分比率η_Ｃ及び作業駆動トルクの配分比率η_Ｉを決定するためのトルク配分比率テーブルについて示す図である。図６の実線で示すように、トルク配分比率テーブルは、ホイールローダ１の車体８が受ける反力Ｆ_Ｒと走行駆動トルクの配分比率η_Ｃとが対応づけられたテーブルである。なお、図６では、破線で作業駆動トルクの配分比率η_Ｉを記載している。

　メインコントローラ１００のＲＯＭ１０５には、図６に示すトルク配分比率テーブルが予め記憶されている。図６の実線で示すように、トルク配分比率テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど、走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが大きくなる特性のテーブルである。また、トルク配分比率テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど、反力Ｆ_Ｒの増加量に対する配分比率η_Ｃの増加量の比率（傾き）が小さくなるように設定されている。これにより、ホイールローダ１を掘削対象物９１に突入させたときの反力Ｆ_Ｒの増加に応じて、速やかに走行駆動力を増加させることができる。トルク配分比率テーブルは、予め実験等により定められる。

　トルク配分比率計算部１３３は、掘削判定フラグがオンに設定されると、図６の実線で示す走行駆動トルクの配分比率テーブルを参照し、反力計算部１３１で算出された反力Ｆ_Ｒに基づいて走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを算出する。また、トルク配分比率計算部１３３は、１００[％]から走行駆動トルクの配分比率η_Ｃ[％]を減じることにより、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉを算出する（１００－η_Ｃ＝η_Ｉ[％]）。走行駆動トルクの配分比率η_Ｃは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど大きくなるため、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど小さくなる。

　したがって、トルク配分モードとしてＡＵＴＯモードが設定されている場合、ホイールローダ１が掘削作業を行っている間、反力Ｆ_Ｒの変化に応じて配分比率η_Ｃ，η_Ｉがリアルタイムで変化する。

　トルク配分比率計算部１３３は、トルク配分モードとしてＭＡＮＵＡＬモードが設定されている場合、ＲＯＭ１０５に記憶されている配分比率の設定値η_ＣＳ，η_ＩＳを配分比率η_Ｃ，η_Ｉとして設定する（η_Ｃ＝η_ＣＳ，η_Ｉ＝η_ＩＳ）。つまり、ＭＡＮＵＡＬモードが設定されている場合、反力Ｆ_Ｒが変化したとしても配分比率η_Ｃ，η_Ｉは一定の値で保持される。

　エンジントルク配分計算部１３４は、トルク配分比率計算部１３３で算出された配分比率η_Ｃ，η_Ｉ、エンジン出力トルクＴＥ、補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}、及び走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}に基づき、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}及び走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を算出する。

　エンジン出力トルクＴＥ、補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}、及び走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}は、メインコントローラ１００によって算出される。エンジン出力トルクＴＥは、現在のエンジン回転速度において出力可能な最大トルクである。メインコントローラ１００は、ＲＯＭ１０５に記憶されているエンジン出力トルクカーブを参照し、エンジン回転速度センサで検出されたエンジン回転速度に基づいてエンジン出力トルクＴＥを算出する。補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}は、発電電動機４０によって発生させた電力によって動作する複数の補機の動作状態に応じて算出される。メインコントローラ１００は、エンジン回転速度の目標値（例えば、１８００ｒｐｍ）を設定する。メインコントローラ１００で設定されたエンジン回転速度の目標値は、図示しないエンジンコントローラに出力される。エンジンコントローラは、エンジン回転速度センサで検出されるエンジン回転速度が、目標値となるように燃料噴射装置（不図示）を制御する。

　メインコントローラ１００は、アーム操作レバー５２の操作量、及び、バケット操作レバー５３の操作量に基づいて作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}を算出する。図７Ａは、ポンプ要求流量を算出するために用いられるポンプ要求マップの一例について示す図である。このポンプ要求マップは、メインコントローラ１００のＲＯＭ１０５に予め記憶されている。メインコントローラ１００は、図７Ａに示すポンプ要求流量マップを参照し、レバー操作量（レバー信号）に基づいて、ポンプ要求流量を決定する。ポンプ要求流量マップは、レバー操作量にポンプ要求流量が略比例するように設定されている。ポンプ要求流量は、レバー操作量が大きくなるほど大きくなる。なお、ポンプ要求流量マップは、アーム操作レバー５２の操作量に基づくマップと、バケット操作レバー５３の操作量に基づくマップとがあり、それぞれのマップで決定された流量のうち、大きい方がポンプ要求流量として決定される。

　メインコントローラ１００は、ポンプ要求流量と圧力センサで検出された油圧ポンプ３０Ａの吐出圧に基づいて油圧要求動力を演算し、油圧要求動力と回転速度センサで検出されたエンジン２０の回転速度に基づいて作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}を算出する。作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}は、レバー操作量が大きくなるほど大きくなる。

　メインコントローラ１００は、走行電動機４３の回転速度、及び、アクセルペダル５８の操作量（アクセル信号）に基づいて、走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}を算出する。図７Ｂは、走行要求トルクを算出するために用いられる走行電動機４３のトルクマップの一例について示す図である。このトルクマップは、メインコントローラ１００のＲＯＭ１０５に予め記憶されている。ＲＯＭ１０５には、アクセル信号の増減に応じて走行電動機４３のトルクが増減するように、アクセル信号に応じたトルクマップ（トルクカーブ）が複数記憶されている。トルクマップは、アクセル信号が大きくなるほど走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}が大きくなり、走行電動機４３の回転速度が速くなるほど走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}が小さくなるように設定されている。

　メインコントローラ１００は、アクセル信号の大きさ（アクセルペダル５８の操作量の大きさ）に対応するトルクマップ（トルクカーブ）を選択し、走行電動機４３の回転速度に基づいて走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}を決定する。例えば、アクセルペダル５８がフル操作されたとき（アクセル信号が最大のとき）には実線のトルクマップが選択され、選択したトルクマップを参照し、走行電動機４３の回転速度に基づいて走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}が算出される。なお、トランスミッションが設けられる場合、メインコントローラ１００はトランスミッションの変速比も加味して走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}を算出する。

　図４に示すエンジントルク配分計算部１３４は、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}及びトルク配分比率計算部１３３で決定された作業駆動トルクの配分比率η_Ｉに基づいて、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}を決定する。作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}は、式（３）により算出される。

　エンジントルク配分計算部１３４は、走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}及びトルク配分比率計算部１３３で決定された走行駆動トルクの配分比率η_Ｃに基づいて、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を決定する。走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}は、式（４）により算出される。

　エンジントルク配分計算部１３４は、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}と走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}と補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}とを合計した目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}を算出する（Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}＝Ｔ_{Ｉ＿ＴＧＴ}＋Ｔ_{Ｃ＿ＴＧＴ}＋Ｔ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}）。エンジントルク配分計算部１３４は、目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}がエンジン出力トルクＴＥ以下である場合、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}を作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}として出力し、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}として出力する。

　一方、エンジントルク配分計算部１３４は、目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}がエンジン出力トルクＴＥよりも大きい場合、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}と補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}とを合計した指令トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＣＯＭ}がエンジン出力トルクＴＥを超えないように、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を決定する。この決定方法の一例を以下に説明する。

　エンジントルク配分計算部１３４は、目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}がエンジン出力トルクＴＥを超えた分（Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}－ＴＥ）に配分比率η_Ｉを乗じた作業駆動トルク補正値Ｃ_Ｉを作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}から減じた値を作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}として出力する。また、エンジントルク配分計算部１３４は、目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}がエンジン出力トルクＴＥを超えた分（Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}－ＴＥ）に配分比率η_Ｃを乗じた走行駆動トルク補正値Ｃ_Ｃを走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}から減じた値を走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}として出力する。これにより、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}の比率を変えることなく、指令トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＣＯＭ}がエンジン出力トルクＴＥを超えないように、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}が決定される。

　なお、目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}がエンジン出力トルクＴＥよりも大きい場合における、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}の決定方法は、これに限定されない。例えば、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}及び走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}の一方のみを減じる補正を行うことにより、指令トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＣＯＭ}がエンジン出力トルクＴＥを超えないように、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を決定してもよい。

　図８を参照して、メインコントローラ１００により実行されるトルク決定処理の内容について説明する。図８に示すフローチャートの処理は、イグニッションスイッチ（エンジンキースイッチ）がオンされることにより開始され、図示しない初期設定が行われた後、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、初期設定において、掘削判定フラグはオフに設定される。

　図８に示すように、ステップＳ１１０において、メインコントローラ１００は、反力Ｆ_Ｒを算出し、ステップＳ１２０へ進む。

　ステップＳ１２０において、メインコントローラ１００は、掘削判定フラグの設定処理を行う。メインコントローラ１００は、バケット角θが予め定められた角度範囲（下側閾値θａ～上側閾値θｂ）内でない場合、あるいは、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが予め定められた圧力閾値Ｐａ０未満である場合、掘削作業は開始されていないと判定する。この場合、メインコントローラ１００は、掘削判定フラグをオフのまま維持する。

　メインコントローラ１００は、バケット角θが予め定められた角度範囲（下側閾値θａ～上側閾値θｂ）内であり、かつ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが予め定められた圧力閾値Ｐａ０以上である場合、掘削作業が開始されたと判定する。この場合、メインコントローラ１００は、掘削判定フラグをオフからオンに切り替える。

　掘削判定フラグの設定処理が完了すると、ステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１３０において、メインコントローラ１００は、トルク配分モードがＡＵＴＯモード及びＭＡＮＵＡＬモードのいずれに設定されているのかを判定する。ステップＳ１３０において、トルク配分モードがＡＵＴＯモードに設定されていると判定されるとステップＳ１４０へ進み、トルク配分モードがＭＡＮＵＡＬモードに設定されていると判定されるとステップＳ１７０へ進む。

　ステップＳ１７０において、メインコントローラ１００は、ＲＯＭ１０５に記憶されている設定値η_ＣＳを配分比率η_Ｃとして決定するとともに、設定値η_ＩＳを配分比率η_Ｓとして決定し、ステップＳ１８０へ進む。

　ステップＳ１４０において、メインコントローラ１００は、ホイールローダ１が掘削作業を行っている状態であるか否かを判定する。ステップＳ１４０において、掘削判定フラグがオンに設定されている場合、ホイールローダ１は掘削作業を行っている状態であるとしてステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１４０において、掘削判定フラグがオフに設定されている場合、ホイールローダ１は掘削作業を行っている状態でないとしてステップＳ１６０へ進む。

　ステップＳ１５０において、メインコントローラ１００は、反力Ｆ_Ｒに基づいてトルク配分比率η_Ｃ，η_Ｉを決定し、ステップＳ１８０へ進む。

　ステップＳ１６０において、メインコントローラ１００は、基準値η_Ｃ０（例えば、５０％）を配分比率η_Ｃとして決定するとともに、基準値η_Ｓ０（例えば、５０％）を配分比率η_Ｓとして決定し、ステップＳ１８０へ進む。基準値η_Ｃ０，η_Ｓ０は、予めＲＯＭ１０５に記憶されている。

　ステップＳ１８０において、メインコントローラ１００は、配分比率η_Ｃ，η_Ｉ、エンジン出力トルクＴＥ、補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}、及び走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}に基づき、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}及び走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を生成して図８のフローチャートに示す処理を終了する。

　メインコントローラ１００で生成された作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}は、図示しないポンプコントローラに出力される。ポンプコントローラは、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}及び油圧ポンプ３０Ａの吐出圧に基づいて、油圧ポンプ３０Ａの吐出容量（押しのけ容積）を制御するための制御信号を生成する。ポンプコントローラは、生成した制御信号を図示しないレギュレータに出力することにより、油圧ポンプ３０Ａの吐出容量を制御する。これにより、作業装置６（アーム２及びバケット３）が油圧シリンダ４，５で発生する作業駆動力によって駆動される。このように、本実施形態に係るメインコントローラ１００は、ホイールローダ１に作用する反力Ｆ_Ｒを演算し、反力Ｆ_Ｒに基づいて作業駆動トルクの配分比率η_Ｉを決定し、この配分比率η_Ｉに基づいて作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}を生成することにより、作業駆動トルクを制御する。

　メインコントローラ１００で生成された走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}は、走行インバータ４２に出力される。走行インバータ４２は、走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}に基づいて走行電動機４３を駆動させる。走行電動機４３で発生したトルクは、走行装置１１の一部を構成する動力伝達装置を介して、走行装置１１の一部を構成するタイヤ７へと伝えられる。これにより、走行装置１１が走行電動機４３で発生する走行駆動力によって駆動される。このように、本実施形態に係るメインコントローラ１００は、ホイールローダ１に作用する反力Ｆ_Ｒを演算し、反力Ｆ_Ｒに基づいて走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定し、この配分比率η_Ｃに基づいて走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を生成することにより、走行駆動トルクを制御する。

　図９を参照して、本実施形態に係るホイールローダ１によって掘削作業が行われているときの走行駆動トルク指令と作業駆動トルク指令について説明する。図９は、本実施形態に係るメインコントローラ１００の動作を示すタイムチャートである。本実施形態の作用効果を明確にするため、本実施形態の比較例に係るホイールローダのメインコントローラの動作と比較しながら説明する。なお、比較例に係るホイールローダは、ＡＵＴＯモードを有しておらず、配分比率η_Ｃが５０％、配分比率η_Ｉが５０％に設定され、配分比率η_Ｃ，η_Ｉが掘削作業中に変化しない構成とされている。図中、本実施形態に係るメインコントローラ１００の動作は実線で示し、比較例に係るメインコントローラの動作は破線で示している。

　図９の横軸は、時刻（経過時間）を示している。図９（ａ）の縦軸は、メインコントローラ１００により算出された反力Ｆ_Ｒを示し、図９（ｂ）の縦軸は、メインコントローラ１００により決定された走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを示し、図９（ｃ）の縦軸は、メインコントローラ１００により生成された走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を示し、図９（ｄ）の縦軸は、メインコントローラ１００により生成された作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}を示している。

　なお、本実施形態、比較例ともに、各種操作部材に対するオペレータの操作手順及び操作量は同じであるものとする。時刻Ｔ０は、土砂山等の掘削対象物９１にホイールローダ１が突入した時刻（すなわち、掘削対象物９１に対してバケット３の貫入が開始された時刻）である。つまり、時刻Ｔ０は、突入フラグがオンに設定された時刻である。時刻Ｔ１は、掘削判定フラグがオンに設定された時刻であり、時刻Ｔ２は、掘削判定フラグがオフに設定された時刻である。時刻Ｔａは、オペレータがアーム操作レバー５２の操作を開始した時刻である。また、時刻Ｔ２において、オペレータが前後進スイッチ５１を前進位置から後進位置に切り替えたものとする。

　図９（ａ）に示されるように、反力Ｆ_Ｒは時刻Ｔ０までは小さい。これは、時刻Ｔ０までは、ホイールローダ１が掘削対象物９１に接触していないため、走行中の地面（走行面）の反力のみが算出されるためである。時刻Ｔ０において、ホイールローダ１が掘削対象物９１に接触するため、掘削対象物９１からの反発力が加算される。このため、時刻Ｔ０から反力Ｆ_Ｒが急上昇している。なお、本実施形態では、時刻Ｔ０を基準時刻ｔ_０として逐次反力を算出する。例えば、時刻Ｔｂにおける反力Ｆ_Ｒｂは、ホイールローダ１の質量ｍ、時刻Ｔ０（基準時刻ｔ_０）からの経過時間（ｔ_１－ｔ_０）、時刻Ｔ０における車両速度ｖ_０、時刻Ｔｂにおける車両速度ｖ_１及び牽引力Ｆ_Ｐに基づいて、上式（１）により算出される。

　比較例では、反力Ｆ_Ｒに基づいてトルクの配分比率η_Ｃ，η_Ｉが決定されない。このため、比較例では、図９（ｂ）に示されるように、常に走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが一定の値となっている。このため、図９（ｃ）に示されるように、走行駆動トルク指令も常に一定の値になる。

　これに対し、本実施形態では、掘削判定フラグがオンに設定されてからオフに設定されるまでの間（時刻Ｔ１～時刻Ｔ２）、すなわちメインコントローラ１００によって掘削作業が行われていると判定されている間、反力Ｆ_Ｒが大きいほど走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが大きくなる。これにより、時刻Ｔ１～時刻Ｔ２では、反力Ｆ_Ｒが大きいほど、走行駆動トルク指令が大きくなっている。なお、それ以外の期間では、本実施形態の配分比率η_Ｃ及び走行駆動トルク指令は、比較例と同じとなっている。

　図示しないが、比較例では、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉが常に一定の値となる。このため、図９（ｄ）に示されるように、アーム操作レバー５２の操作が開始され（時刻Ｔａ）、アーム操作レバー５２が所定操作量（例えば最大操作量）まで上げ操作されると、比較例では、作業駆動トルク指令が一定の値となる。これに対して、本実施形態では、アーム操作レバー５２が所定操作量（例えば最大操作量）まで上げ操作され、その操作量で保持された状態では、反力Ｆ_Ｒが大きくなるにしたがって、作業駆動トルク指令が小さくなる。なお、本実施形態では、時刻Ｔ２以降、配分比率η_Ｉが時刻Ｔ１以前の値に戻る。このため、時刻Ｔ２以降、本実施形態における作業駆動トルク指令は、比較例の作業駆動トルク指令と同じ値になる。

　以上のように、本実施形態では、メインコントローラ１００は、掘削作業の際に、ホイールローダ１の車体８に作用する反力Ｆ_Ｒに基づいて配分比率η_Ｃ，η_Ｉを変化させて作業駆動トルクと走行駆動トルクを制御することにより、油圧ポンプ３０Ａの出力と走行電動機４３の出力を制御する。このため、オペレータの熟練度に依らずに、走行駆動力と作業駆動力の配分比を掘削対象物９１の硬さに適した配分比に近づけることができるので、作業効率を向上させることができる。また、本実施形態では、配分比率η_Ｃ，η_Ｉが逐次調整されるため、硬さの異なる複数の土質で掘削対象物９１が構成されている場合であっても、作業効率の向上を図ることができる。さらに、ホイールローダ１の車体８に作用する反力Ｆ_Ｒは、路面状況の影響を受ける。このため、本実施形態によれば、掘削対象物９１の硬さ、路面状況が掘削サイクルごとに変化したり、掘削作業中にリアルタイムで変化したりするような場合であっても、トルク配分比が適切な値に近づけられるため、作業効率を向上することができる。

　上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

　（１）ホイールローダ（作業車両）１は、車体８に搭載されたエンジン２０と、エンジン２０により駆動される油圧ポンプ３０Ａと、油圧ポンプ３０Ａから吐出される圧油によって伸縮動作される油圧シリンダ４，５と、油圧シリンダ４，５の伸縮動作に応じて動かされる作業装置６と、作業装置６に対し独立して駆動される走行装置１１と、エンジン２０によって発電された電力により駆動され走行装置１１を動作させる走行電動機（電動モータ）４３と、油圧シリンダ４，５及び走行電動機４３を制御するメインコントローラ（制御装置）１００と、を備える。メインコントローラ１００は、車体８が受ける反力Ｆ_Ｒに基づいて、エンジン２０が出力するトルクのうち、作業装置６によって消費される作業駆動トルク（第一トルク）及び走行装置１１によって消費される走行駆動トルク（第二トルク）の配分比率η_Ｉ，η_Ｃを変化させて油圧ポンプ３０Ａの出力と走行電動機４３の出力を制御する。

　したがって、繰り返し掘削作業を行う場合において、硬さの異なる掘削対象物９１を掘削する場合であっても、作業装置６及び走行装置１１にエンジン２０の動力を適切に分配することができる。つまり、本実施形態によれば、硬さの異なる掘削対象物９１に対する掘削作業の効率を向上することができる。

　（２）また、オペレータの熟練度が浅く、アーム操作レバー５２、バケット操作レバー５３及びアクセルペダル５８の操作量が適切な操作量から乖離していたとしても、作業駆動トルク及び走行駆動トルクの配分を適切な配分に近づけることができる。これにより、オペレータの熟練度によらず、掘削作業の効率を向上することができる。

　（３）メインコントローラ１００は、ホイールローダ１が掘削作業を行っている状態であるか否かを判定し、ホイールローダ１が掘削作業を行っている状態であると判定されている間（すなわち、ホイールローダ１が掘削作業を行っている間）、反力Ｆ_Ｒが大きいほど、作業駆動トルクが小さくなるように、かつ、走行駆動トルクが大きくなるように、作業駆動トルク及び走行駆動トルクを制御する。これにより、掘削対象物９１の硬さがリアルタイムで変化する場合、走行駆動トルクと作業駆動トルクを適切に設定することができる。また、この構成によれば、路面状況がリアルタイムで変化する場合においても、走行駆動トルクと作業駆動トルクを適切に設定することができる。

　（４）ホイールローダ１は、反力Ｆ_Ｒに基づいて、作業駆動トルク及び走行駆動トルクが制御されるＡＵＴＯモード（第１制御モード）と、反力Ｆ_Ｒにかかわらず、作業駆動トルク及び走行駆動トルクの比率が所定比率（例えば、設定値η_ＩＳ，η_ＣＳ）で保持されるように、作業駆動トルク及び走行駆動トルクが制御されるＭＡＮＵＡＬモード（第２制御モード）と、を手動で切り替え可能なモード切替スイッチ（モード切替操作部）５７を備えている。このため、オペレータは、状況に応じて、ＡＵＴＯモードとＭＡＮＵＡＬモードを使い分けることができる。

　＜第２実施形態＞ 
　主に図１０を参照して、第２実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１０は、図９と同様の図であり、第２実施形態に係るメインコントローラ１００の動作を示すタイムチャートである。

　第２実施形態に係るホイールローダ１は、第１実施形態に係るホイールローダ１と同様の構成を有しているが、トルク配分比率計算部１３３における処理が第１実施形態と異なる。トルク配分比率計算部１３３は、図１０に示すように、突入フラグがオンに設定された時刻Ｔ０から所定時間ΔＴｐ経過後の時刻Ｔｃにおいて算出された反力Ｆ_ＲＣに基づいて、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定する。トルク配分比率η_Ｉ，η_Ｃは、掘削判定フラグがオンからオフに切り替わるまで保持される。コントローラ１００は、掘削判定フラグがオンからオフに設定されると、配分比率η_Ｉ，η_Ｃを基準値η_Ｉ０，η_Ｃ０に初期化する。

　所定時間ΔＴｐは、ホイールローダ１の作業内容、性能、メインコントローラ１００の計算能力などに応じて適宜設定することができる。計算精度を高めるためには、所定時間ΔＴｐは長い方がよく、例えば、０．１秒程度確保することにより、ある程度の計算精度で反力Ｆ_ＲＣを計算することができる。また、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入してから掘削作業が終了するまでの時間（時刻Ｔ０～時刻Ｔ２）は、おおよそ５秒程度である。このため、所定時間ΔＴｐは、０．１秒以上５秒以下の値とするのが好ましい。

　また、掘削対象物９１にホイールローダ１を突入させてからアーム２を上げ動作し始めるまでの時間は、おおよそ０．５秒であり、掘削対象物９１にホイールローダ１を突入させてからバケット３をクラウド動作させ始めるまでの時間は、おおよそ１．５秒である。このため、所定時間ΔＴｐは０．５秒以上１．５秒以下の範囲で設定するのがさらに好ましい。特に、所定時間ΔＴｐを０．５秒程度に設定しておくことにより、速やかにトルク配分比率を確定して、作業駆動トルク指令及び走行駆動トルク指令に反映させることができる。

　トルク配分比率計算部１３３は、時刻Ｔｃにおいて算出された反力Ｆ_ＲＣに基づいて演算された配分比率η_Ｉ，η_Ｃを掘削判定フラグがオンからオフに切り替わるまで保持する。これにより、掘削作業中にアクセルペダル５８を離したり車体を後退させたりして、掘削作業中に一時的にホイールローダ１に作用する反力が反力Ｆ_ＲＣよりも小さくなったとしても、トルクの配分比率η_Ｉ，η_Ｃが変動しなくなる。これにより、１回の掘削作業において、複数回ホイールローダ１を前後進させて土砂を掬い上げるような場合に、２回目以降の土砂を掬う作業時には予め適切なトルク配分比率η_Ｉ，η_Ｃを設定しておくことができる。

　このように、第２実施形態に係るメインコントローラ１００は、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入したか否かを判定し、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入したと判定されてから（突入フラグがオンに設定されてから）所定時間ΔＴｐ経過後の反力Ｆ_ＲＣに基づいて、作業駆動トルクと走行駆動トルクの配分比率η_Ｉ，η_Ｃを決定し、掘削作業が終了するまで（掘削判定フラグがオンからオフに設定されるまで）、その配分比率η_Ｉ，η_Ｃが保持されるように、作業駆動トルク及び走行駆動トルクを制御する。

　このような第２実施形態によれば、より多くの作業パターンで掘削作業を行うことができる。つまり、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、掘削作業の自由度を向上することができる。

　＜第３実施形態＞ 
　主に図１１及び図１２を参照して、第３実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１１は、図４と同様の図であり、第３実施形態に係るメインコントローラ３００の機能ブロック図である。

　図２に示すように、アームシリンダ４のボトム側油室（不図示）とフロント制御部３１とを接続する油路には、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａの最高圧力を予め設定されたリリーフ圧に規定するリリーフ弁７２が設けられている。ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入し、バケット３が掘削対象物９１に貫入される過程において、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａがリリーフ圧まで上昇してしまうと、アーム２の上げ動作を適切に行うことができなくなってしまうおそれがある。そこで、第３実施形態では、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａを加味して、トルクの配分比率η_Ｉ，η_Ｃを決定することにより、アーム２の上げ動作が適切に行われるようにする。

　図１１に示すように、トルク配分比率計算部３３３は、掘削判定フラグがオンに設定されている場合、反力Ｆ_Ｒとアームシリンダ４のボトム圧Ｐａに基づいて、トルクの配分比率η_Ｉ，η_Ｃを算出する。

　図１２は、図６と同様の図であり、第３実施形態に係るトルク配分比率テーブルについて示す図である。図１２に示すように、ＲＯＭ１０５には、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａの大きさに応じて走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが変化するように、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａの大きさに応じたトルク配分比率テーブルが複数記憶されている。

　メインコントローラ３００は、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａの大きさに対応するトルク配分比率テーブルを選択し、反力Ｆ_Ｒに基づいて走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定する。トルク配分比率テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが大きくなり、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが高くなるほど走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが小さくなるように設定されている。

　したがって、第３実施形態に係るホイールローダ１では、バケット３の掘削対象物９１への貫入序盤ではアームシリンダ４のボトム圧Ｐａが小さいため、走行駆動トルクの配分比率η_Ｃは大きくなる。そして、バケット３の掘削対象物９１への貫入中盤から終盤にかけてアームシリンダ４のボトム圧Ｐａが大きくなるため、走行駆動トルクの配分比率η_Ｃが小さくなる。

　このように、第３実施形態に係るメインコントローラ３００は、アーム２を動作させるアームシリンダ（油圧シリンダ）４の圧力が大きいほど、走行駆動トルクが小さくなるように、走行駆動トルクを制御する。アームシリンダ４のボトム圧Ｐａがリリーフ圧に近づくほど走行駆動トルクを小さくすることにより、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａを低下させることができるので、アーム２の上昇動作を適切に行うことができる。

　このような第３実施形態によれば、バケット３に入れられた土砂が重かったり、アーム上げ操作が遅れたりしたときに、走行駆動力の増加によってアームシリンダ４のボトム圧Ｐａが最高圧力(リリーフ圧)に到達することに起因してアーム２の上げ動作（バケット３の上昇）が不能になることを防ぐ、または遅らせることができる。したがって、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、掘削対象物９１に対するバケット３の貫入中盤から終盤にかけての掘削作業の効率が低下するのを抑制することができる。

　なお、本実施形態では、複数のトルク配分比率テーブルの中からアームシリンダ４のボトム圧Ｐａに応じたテーブルを選択して走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定する方法について説明したが、配分比率η_Ｃの決定方法はこれに限定されない。例えば、第１実施形態で説明したトルク配分比率テーブルに基づいて基準となる配分比率を決定し、この基準となる配分比率にアームシリンダ４のボトム圧Ｐａに応じて予め設定された係数を乗じることにより配分比率η_Ｃを決定してもよい。

　＜第４実施形態＞
　主に図１３を参照して、第４実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１３は、図４と同様の図であり、第４実施形態に係るメインコントローラ４００の機能ブロック図である。

　第４実施形態に係るメインコントローラ４００は、作業駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}及び走行駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}を決定するトルク上限値計算部４３３としての機能をさらに有する。

　トルク上限値計算部４３３は、エンジン出力トルクＴＥから補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}を差し引いた値である差分値ΔＴＥを算出する（ΔＴＥ＝ＴＥ－Ｔ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}）。

　トルク上限値計算部４３３は、トルク配分比率計算部１３３で決定された作業駆動トルクの配分比率η_Ｉを差分値ΔＴＥに乗じることにより、作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}を算出する（Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}＝ΔＴＥ・η_Ｉ）。

　トルク上限値計算部４３３は、トルク配分比率計算部１３３で決定された走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを差分値ΔＴＥに乗じることにより、走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}を算出する（Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}＝ΔＴＥ・η_Ｃ）。

　エンジントルク配分計算部４３４は、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}及びトルク上限値計算部４３３で決定された作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}に基づいて、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}を決定する。作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}は、式（５）により算出される。

　エンジントルク配分計算部４３４は、走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}及びトルク上限値計算部４３３で決定された走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}に基づいて、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を決定する。走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}は、式（６）により算出される。

　このように、第４実施形態に係るメインコントローラ４００は、反力Ｆ_Ｒに基づいて、作業駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}と走行駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}を決定し、作業駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}と走行駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}に基づいて、作業駆動トルク及び走行駆動トルクを制御する。つまり、メインコントローラ４００は、作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}及び走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}に基づいて作業駆動トルク及び走行駆動トルクを制御することにより、作業駆動トルク及び走行駆動トルクの配分比率を反力Ｆ_Ｒに基づいて変化させることができる。

　第４実施形態では、掘削作業の際、作業要求トルク及び走行要求トルクが上限値（Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}，Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}）を超えると、作業駆動トルクと走行駆動トルクの配分比率が適正な配分比率に近づくように、作業駆動トルク及び走行駆動トルクが制御される。これにより、上限値を超えるまでは、オペレータの意図した作業駆動トルク及び走行駆動トルクを発生させることができる。このような構成の方が扱いやすいと感じるオペレータにとっては、第１実施形態よりも作業効率の向上を図ることができる。

　また、第４実施形態では、アクセルペダル５８の操作量が最大操作量よりも小さい操作量のときに走行要求トルクが走行駆動トルクの上限値に達したり、アーム操作レバー５２及びバケット操作レバー５３の操作量が最大操作量よりも小さい操作量のときに作業要求トルクが作業駆動トルクの上限値に達したりする。このため、オペレータが、アクセルペダル５８の操作量が最大となるようにアクセルペダル５８を踏み込んだり、アーム操作レバー５２及びバケット操作レバー５３の操作量が最大となるまでアーム操作レバー５２及びバケット操作レバー５３を傾けたりする頻度を減らすことができる。その結果、オペレータによる総操作量を低減することができ、オペレータにかかる負担を軽減することができる。

　＜第５実施形態＞
　主に図１４を参照して、第５実施形態に係るホイールローダ１について説明する。なお、図中、第１実施形態と同一もしくは相当部分には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図１４は、図４と同様の図であり、第５実施形態に係るメインコントローラ５００の機能ブロック図である。

　第５実施形態に係るメインコントローラ５００は、第１実施形態に係るメインコントローラ１００のトルク配分比率計算部１３３に代えて、作業駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}及び走行駆動トルクの上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}を決定するトルク上限値計算部５３３としての機能を有する。

　トルク上限値計算部５３３は、反力Ｆ_Ｒに基づいてトルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}，Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}を演算する。トルク上限値計算部５３３は、例えば、予め定められた上限値テーブルを参照し、反力Ｆ_Ｒに基づいてトルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}，Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}を演算する。上限値テーブルは、予め実験等により定められ、ＲＯＭ１０５に記憶されている。

　走行駆動トルクの上限値テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど、走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}が大きくなる特性のテーブルである。また、走行駆動トルクの上限値テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど、反力Ｆ_Ｒの増加量に対する走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}の増加量の比率（傾き）が小さくなるように設定されている。作業駆動トルクの上限値テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど、作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}が小さくなる特性のテーブルである。また、作業駆動トルクの上限値テーブルは、反力Ｆ_Ｒが大きくなるほど、反力Ｆ_Ｒの増加量に対する作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}の増加量の比率（傾き）が大きくなるように設定されている。

　エンジントルク配分計算部５３４は、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}及びトルク上限値計算部５３３で決定された作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}に基づいて、上式（５）を用いることにより作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}を決定する。

　エンジントルク配分計算部５３４は、走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}及びトルク上限値計算部５３３で決定された走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}に基づいて、上式（６）を用いることにより走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を決定する。

　このように、第５実施形態に係るメインコントローラ５００は、作業駆動トルク上限値Ｔ_{Ｉ＿ＬＩＭ}及び走行駆動トルク上限値Ｔ_{Ｃ＿ＬＩＭ}に基づいて作業駆動トルク及び走行駆動トルクを制御することにより、作業駆動トルク及び走行駆動トルクの配分比率を反力Ｆ_Ｒに基づいて変化させることができる。このような第５実施形態によれば、第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

　次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

　＜変形例１＞
　作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}と走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}の算出方法は、上記実施形態で説明した方法に限定されない。第１実施形態の変形例として、エンジントルク配分計算部１３４は、トルク配分比率計算部１３３で算出された配分比率η_Ｃ，η_Ｉ、エンジン出力トルクＴＥ、補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}、及び走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}に基づき、以下で説明するように、作業駆動トルク指令Ｔ_{Ｉ＿ＣＯＭ}及び走行駆動トルク指令Ｔ_{Ｃ＿ＣＯＭ}を算出してもよい。

　エンジントルク配分計算部１３４は、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}、走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}及び補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}を合計した要求トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＲＥＱ}を算出する（Ｔ_{ＳＵＭ＿ＲＥＱ}＝Ｔ_{Ｉ＿ＲＥＱ}＋Ｔ_{Ｃ＿ＲＥＱ}＋Ｔ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}）。

　エンジントルク配分計算部１３４は、要求トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＲＥＱ}がエンジン出力トルクＴＥ以下である場合、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}を作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}、走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}を走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}とする。

　エンジントルク配分計算部１３４は、要求トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＲＥＱ}がエンジン出力トルクＴＥよりも大きい場合、要求トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＲＥＱ}とエンジン出力トルクＴＥの差分値ΔＴＥの分だけ、トルク配分比率ηに応じて、作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}及び走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}から所定量を減じることにより、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}と走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を算出する。この場合、エンジントルク配分計算部１３４は、補機要求トルクＴ_{ＡＵＸ＿ＲＥＱ}、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}、及び走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を合計した目標トルク合計値Ｔ_{ＳＵＭ＿ＴＧＴ}がエンジン出力トルクＴＥと等しくなるようにする。

　このような変形例によれば、掘削判定フラグがオンに設定されたときでも走行駆動力と作業駆動力の最大値は低減されない。このため、作業効率を向上させつつ、よりオペレータの意図通りにホイールローダ１を動作させることができる。本変形例によれば、第１実施形態と同様、作業効率を向上させることができ、さらに車体の操作性を向上させることができる。

　＜変形例２＞
　第１実施形態の変形例として、エンジントルク配分計算部１３４は、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}を式（７）により算出し、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を式（８）により算出してもよい。

　ｋは、定数であり、予めＲＯＭ１０５に記憶されている。例えば、ｋが１の場合、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}は作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}以下の値となり、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}は走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}以下の値となる。例えば、ｋが１に設定されている場合、η_Ｉ＝５０％，η_Ｃ＝５０％のときには、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}は作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}の半分の値になり、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}は走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}の半分の値となる。一方、ｋが１よりも大きくなると、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}及び走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}を大きくすることができるので、オペレータの意図した作業駆動力及び走行駆動力に近づけることができる。例えば、ｋが２に設定されている場合、η_Ｉ＝５０％，η_Ｃ＝５０％のときには、作業目標トルクＴ_{Ｉ＿ＴＧＴ}は作業要求トルクＴ_{Ｉ＿ＲＥＱ}の値になり、走行目標トルクＴ_{Ｃ＿ＴＧＴ}は走行要求トルクＴ_{Ｃ＿ＲＥＱ}の値となる。なお、ｋの値は、オペレータが手動操作により任意に設定できるようにしてもよい。

　＜変形例３＞
　図１０を参照して説明した第２実施形態では、突入フラグがオンに設定された時刻Ｔ０から所定時間ΔＴｐ経過後の時刻Ｔｃにおいて算出された反力Ｆ_ＲＣに基づいて、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定する例について説明した。この変形例として、突入フラグがオンに設定されてから逐次反力Ｆ_Ｒを算出し、掘削判定フラグがオンにされた後、反力Ｆ_Ｒが減少に転じた場合、そのときの反力Ｆ_Ｒに基づいて決定した作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを掘削判定フラグがオフになるまで保持してもよい。これにより、第２実施形態と同様、１回の掘削作業において、複数回ホイールローダ１を前後進させて土砂を掬い上げるような場合に、２回目以降の土砂を掬う作業時には予め適切なトルク配分比率η_Ｉ，η_Ｃを設定しておくことができる。

　＜変形例４＞
　上記実施形態では、発電インバータ４１と走行インバータ４２とが直流部４４によって接続されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。発電インバータ４１と走行インバータ４２は、マトリクスコンバータに代表される直流部を介さない電力変換装置であってもよい。

　＜変形例５＞
　上記実施形態では、直流部４４に接続される蓄電装置を備えないホイールローダ１を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。二次電池、キャパシタ等の蓄電素子を備える蓄電装置を直流部４４に接続して、直流部４４の電圧を制御したり電力を供給したりする構成のホイールローダに本発明を適用することもできる。

　＜変形例６＞
　上記実施形態では、式（２）に基づいて、牽引力Ｆ_Ｐを算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａは、牽引力Ｆ_Ｐと比例関係にある。このため、圧力センサ７１で検出されるアームシリンダ４のボトム圧Ｐａに基づいて、牽引力Ｆ_Ｐを算出してもよい。また、ホイールローダ１に加速度センサを取り付け、加速度センサで検出される加速度とホイールローダ１の質量に基づいて、牽引力Ｆ_Ｐを算出してもよい。

　＜変形例７＞
　掘削作業が開始されたことを判定する方法は、上記実施形態で説明した方法に限定されない。例えば、反力計算部１３１で算出された反力Ｆ_Ｒを加味して、掘削作業が開始されたと判定してもよい。例えば、掘削状態判定部１３２は、バケット３が突入姿勢にあることを表す角度範囲内にあり、かつ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが圧力閾値Ｐａ０以上であり、かつ、反力Ｆ_Ｒが予め定めた反力閾値以上である場合に掘削作業が開始されたと判定する。これにより、掘削作業を行っていないときに掘削状態と判定されてしまう誤判定の発生を低減することができる。また、上記実施形態で説明した判定方法に代えて、ホイールローダ１の前方を監視するためのカメラ（撮影装置）で撮影された画像データに基づいて、掘削作業が開始されたか否かを判定してもよい。ホイールローダ１の前方を監視する赤外線センサで検出された情報に基づいて掘削作業が開始されたか否かを判定してもよい。

　＜変形例８＞
　上記実施形態では、掘削作業が開始されたと判定された後、バケット角θが角度閾値θｅ以上となったときに、掘削作業が終了したと判定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、掘削作業が開始されたと判定されてからの時間が、予め定めた時間閾値（例えば、５秒程度）を経過した場合に、掘削作業が終了したと判定してもよい。時間閾値は、予めＲＯＭ１０５に記憶されている。時間閾値は、実験等により予め定められる。

　＜変形例９＞
　第１実施形態において、メインコントローラ１００は、図８に示すように、ステップＳ１６０において、基準値η_Ｉ０，η_Ｃ０に基づいて、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定し、ステップＳ１７０において、トルク配分比率設定ダイヤル５４で設定された設定値η_ＩＳ，η_ＣＳに基づいて、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定する例について説明した。

　しかしながら、ステップＳ１６０において、メインコントローラ１００は、トルク配分比率設定ダイヤル５４で設定された設定値η_ＩＳ，η_ＣＳに基づいて作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定してもよい。また、ステップＳ１７０において、メインコントローラ１００は、基準値η_Ｉ０，η_Ｃ０に基づいて、作業駆動トルクの配分比率η_Ｉ及び走行駆動トルクの配分比率η_Ｃを決定してもよい。なお、ステップＳ１６０，Ｓ１７０の双方において、基準値η_Ｉ０，η_Ｃ０に基づいて配分比率η_Ｉ，η_Ｃを決定する場合には、トルク配分比率設定ダイヤル５４を省略することができる。

　＜変形例１０＞
　上記実施形態では、メインコントローラ１００，３００，４００，５００が、ホイールローダ１の車体８に作用する反力Ｆ_Ｒを算出し、算出された反力Ｆ_Ｒに基づいてトルク配分比率、トルク上限値を決定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。メインコントローラは、ホイールローダ１に作用する反力Ｆ_Ｒと相関関係にある物理量を算出し、算出された物理量に基づいてトルク配分比率、トルク上限値を決定するようにしてもよい。反力Ｆ_Ｒと相関関係にある物理量としては、例えば、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが挙げられる。このように反力Ｆ_Ｒと相関関係にある物理量に基づいてトルク配分比率、トルク上限値を決定する場合、メインコントローラは、ホイールローダ１の車体８が受ける反力に基づいて、作業駆動トルクと走行駆動トルクを制御しているといえる。これにより、地面が水平面から傾斜している作業現場での掘削作業時のトルクの配分比率を、地面が水平面と平行な作業現場での掘削作業時のトルクの配分比率と同じように設定することができる。つまり、地面の傾きの影響を低減することができる。

　＜変形例１１＞
　第１実施形態では、ホイールローダ１の車両速度ｖに基づいて反力Ｆ_Ｒを逐次算出する例について説明したが、反力Ｆ_Ｒの算出方法はこれに限定されない。掘削対象物９１への貫入序盤における車両速度ｖの時間変化率と、予めＲＯＭ１０５に記憶されている車両速度ｖの時間変化率とを比較し、マッチングした場合には、ＲＯＭ１０５に記憶されている反力計算データテーブルから反力Ｆ_Ｒを決定するようにしてもよい。反力計算データテーブルは、実験等により、複数の車両速度ｖの時間変化率ごとに（すなわち、複数の車速変化パターンごとに）、予め定められる。

　＜変形例１２＞
　上記実施形態において、各種判定及び計算に用いる値は、外乱及びノイズの影響を避けるため、移動平均処理やローパスフィルタ処理をしてもよい。

　＜変形例１３＞
　上記実施形態で説明したメインコントローラの機能は、それらの一部または全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現してもよい。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。上述した実施形態及び変形例は本発明を理解し易く説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態、変形例の構成の一部を他の実施形態、変形例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態、変形例の構成に他の実施形態、変形例の構成を加えることも可能である。なお、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…ホイールローダ（作業車両）、２…アーム、３…バケット、４…アームシリンダ（油圧シリンダ）、５…バケットシリンダ（油圧シリンダ）、６…作業装置、８…車体、１１…走行装置、２０…エンジン、３０Ａ…油圧ポンプ、４０…発電電動機、４３…走行電動機（電動モータ）、５７…モード切替スイッチ（モード切替操作部）、１００，３００，４００，５００…メインコントローラ（制御装置）

Claims (6)

1. 　車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって伸縮動作される油圧シリンダと、前記油圧シリンダの伸縮動作に応じて動かされる作業装置と、前記作業装置に対し独立して駆動される走行装置と、前記エンジンによって発電された電力により駆動され前記走行装置を動作させる電動モータと、前記油圧シリンダ及び前記電動モータを制御する制御装置と、を備えた作業車両において、
   　前記制御装置は、前記車体が受ける反力に基づいて、前記エンジンが出力するトルクのうち、前記作業装置によって消費される第一トルク及び前記走行装置によって消費される第二トルクの配分比率を変化させて前記油圧ポンプの出力と前記電動モータの出力を制御する
   　ことを特徴とする作業車両。
2. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記制御装置は、
   　前記反力に基づいて、前記第一トルクの上限値と前記第二トルクの上限値を決定し、
   　前記第一トルクの上限値と前記第二トルクの上限値に基づいて、前記第一トルク及び前記第二トルクを制御する
   　ことを特徴とする作業車両。
3. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記制御装置は、
   　前記作業車両が掘削作業を行っている間、前記反力が大きいほど、前記第一トルクが小さくなるように、かつ、前記第二トルクが大きくなるように、前記第一トルク及び前記第二トルクを制御する
   　ことを特徴とする作業車両。
4. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記制御装置は、
   　前記作業車両が掘削対象物に突入してから所定時間経過後の前記反力に基づいて、前記第一トルクと前記第二トルクの配分比率を決定し、掘削作業が終了するまで前記配分比率が保持されるように、前記第一トルク及び前記第二トルクを制御する
   　ことを特徴とする作業車両。
5. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記作業装置は、前記車体に取り付けられるアームと、前記アームに取り付けられるバケットと、を有し、
   　前記制御装置は、前記アームを動作させる前記油圧シリンダの圧力が大きいほど、前記第二トルクが小さくなるように、前記第二トルクを制御する
   　ことを特徴とする作業車両。
6. 　請求項１に記載の作業車両において、
   　前記反力に基づいて、前記第一トルク及び前記第二トルクが制御される第１制御モードと、前記反力にかかわらず、前記第一トルク及び前記第二トルクの比率が所定比率で保持されるように、前記第一トルク及び前記第二トルクが制御される第２制御モードと、を手動で切り替え可能なモード切替操作部をさらに備える
   　ことを特徴とする作業車両。

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