(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024112449
(43)【公開日】2024-08-21
(54)【発明の名称】作業車両
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20240814BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20240814BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 F
E02F9/20 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023017457
(22)【出願日】2023-02-08
(71)【出願人】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】吉村 正利
(72)【発明者】
【氏名】金子 悟
(72)【発明者】
【氏名】歌代 浩志
(72)【発明者】
【氏名】関野 聡
【テーマコード（参考）】
2D003
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB03
2D003AB05
2D003AC04
2D003BA01
2D003BA02
2D003BB03
2D003BB07
2D003BB10
2D003CA02
2D003DA02
2D003DA04
2D003DB02
2D003DB04
2D003DB07
2D003DC02
2D003DC04
2D003DC06
2D003FA02
(57)【要約】
【課題】掘削作業において、浅掘りを防止しつつ作業時間の短縮が可能な作業車両を提供する。
【解決手段】作業車両は、車体と、車体に取り付けられる作業装置と、車体に搭載される動力源と、動力源により駆動され、アームシリンダ及びバケットシリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、バケットの角度を検出するバケット角センサと、油圧ポンプの吐出量が吐出量の上限値を超えないように、上記吐出量に比例する油圧ポンプの容量を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、少なくともバケット角センサの検出結果に基づいて、掘削作業状態であるか否かを判定し、掘削作業状態であると判定された場合に、上限値を油圧ポンプの最大吐出量よりも小さい所定吐出量に低減し、バケット角センサにより検出されたバケットの角度の増加に応じて上限値を増加させる。
【選択図】図８
【解決手段】作業車両は、車体と、車体に取り付けられる作業装置と、車体に搭載される動力源と、動力源により駆動され、アームシリンダ及びバケットシリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、バケットの角度を検出するバケット角センサと、油圧ポンプの吐出量が吐出量の上限値を超えないように、上記吐出量に比例する油圧ポンプの容量を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、少なくともバケット角センサの検出結果に基づいて、掘削作業状態であるか否かを判定し、掘削作業状態であると判定された場合に、上限値を油圧ポンプの最大吐出量よりも小さい所定吐出量に低減し、バケット角センサにより検出されたバケットの角度の増加に応じて上限値を増加させる。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と、
前記車体に取り付けられるアーム、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記アームに取り付けられるバケット、及び前記バケットを駆動するバケットシリンダを有する作業装置と、
前記車体に搭載される動力源と、
前記動力源により駆動され、前記アームシリンダ及び前記バケットシリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記バケットの角度を検出するバケット角センサと、
前記油圧ポンプの吐出量が前記吐出量の上限値を超えないように、前記吐出量に比例する前記油圧ポンプの容量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、
少なくとも前記バケット角センサの検出結果に基づいて、掘削作業状態であるか否かを判定し、
前記掘削作業状態であると判定された場合に、前記上限値を前記油圧ポンプの最大吐出量よりも小さい所定吐出量に低減し、前記バケット角センサにより検出された前記バケットの角度の増加に応じて前記上限値を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
前記車体に取り付けられるアーム、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記アームに取り付けられるバケット、及び前記バケットを駆動するバケットシリンダを有する作業装置と、
前記車体に搭載される動力源と、
前記動力源により駆動され、前記アームシリンダ及び前記バケットシリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記バケットの角度を検出するバケット角センサと、
前記油圧ポンプの吐出量が前記吐出量の上限値を超えないように、前記吐出量に比例する前記油圧ポンプの容量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、
少なくとも前記バケット角センサの検出結果に基づいて、掘削作業状態であるか否かを判定し、
前記掘削作業状態であると判定された場合に、前記上限値を前記油圧ポンプの最大吐出量よりも小さい所定吐出量に低減し、前記バケット角センサにより検出された前記バケットの角度の増加に応じて前記上限値を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
【請求項2】
請求項１に記載の作業車両において、
前記アームを操作するアーム操作装置と、
前記バケットを操作するバケット操作装置と、
前記アームシリンダの圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記制御装置は、
掘削作業開始条件が成立したか否かを判定し、
前記掘削作業開始条件が成立してからの作業状態を前記掘削作業状態とみなし、
前記掘削作業開始条件は、
前記アームシリンダの圧力が圧力閾値以上であること、前記アーム操作装置のアーム上げ側の操作量が第１操作量閾値以上であること、及び前記バケット操作装置のバケットクラウド側の操作量が第２操作量閾値以上であることのうちの少なくとも一つと、
前記バケットの角度が第１角度閾値以下であること、を含む
ことを特徴とする作業車両。
前記アームを操作するアーム操作装置と、
前記バケットを操作するバケット操作装置と、
前記アームシリンダの圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記制御装置は、
掘削作業開始条件が成立したか否かを判定し、
前記掘削作業開始条件が成立してからの作業状態を前記掘削作業状態とみなし、
前記掘削作業開始条件は、
前記アームシリンダの圧力が圧力閾値以上であること、前記アーム操作装置のアーム上げ側の操作量が第１操作量閾値以上であること、及び前記バケット操作装置のバケットクラウド側の操作量が第２操作量閾値以上であることのうちの少なくとも一つと、
前記バケットの角度が第１角度閾値以下であること、を含む
ことを特徴とする作業車両。
【請求項3】
請求項２に記載の作業車両において、
前記掘削作業開始条件は、前記車体を前進させるための走行駆動力が駆動力閾値以上であることを含む
ことを特徴とする作業車両。
前記掘削作業開始条件は、前記車体を前進させるための走行駆動力が駆動力閾値以上であることを含む
ことを特徴とする作業車両。
【請求項4】
請求項２に記載の作業車両において、
前記制御装置は、
掘削作業終了条件が成立したか否かを判定し、
前記掘削作業終了条件が成立してからの作業状態を非掘削作業状態とみなし、
前記掘削作業終了条件は、前記掘削作業状態であるときに、前記バケットの角度が前記第１角度閾値よりも大きい第２角度閾値以上となったことを含む
ことを特徴とする作業車両。
前記制御装置は、
掘削作業終了条件が成立したか否かを判定し、
前記掘削作業終了条件が成立してからの作業状態を非掘削作業状態とみなし、
前記掘削作業終了条件は、前記掘削作業状態であるときに、前記バケットの角度が前記第１角度閾値よりも大きい第２角度閾値以上となったことを含む
ことを特徴とする作業車両。
【請求項5】
請求項１に記載の作業車両において、
前記アームの角度を検出するアーム角センサを備え、
前記制御装置は、前記掘削作業状態であるとみなした場合に、前記アーム角センサにより検出された前記アームの角度の増加に応じて前記上限値を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
前記アームの角度を検出するアーム角センサを備え、
前記制御装置は、前記掘削作業状態であるとみなした場合に、前記アーム角センサにより検出された前記アームの角度の増加に応じて前記上限値を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
【請求項6】
請求項１に記載の作業車両において、
前記制御装置は、
前記掘削作業状態であるとみなしてからの前記車体の走行距離を演算し、
前記掘削作業状態であるとみなした場合に、前記走行距離の増加に応じて前記上限値を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
前記制御装置は、
前記掘削作業状態であるとみなしてからの前記車体の走行距離を演算し、
前記掘削作業状態であるとみなした場合に、前記走行距離の増加に応じて前記上限値を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
【請求項7】
請求項１に記載の作業車両において、
前記油圧ポンプの回転速度を検出する回転速度センサを備え、
前記油圧ポンプの吐出量は、前記油圧ポンプの容量と前記油圧ポンプの回転速度に比例し、
前記制御装置は、前記掘削作業状態であるとみなした場合に、前記油圧ポンプの回転速度が低くなるほど、前記油圧ポンプの容量を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
前記油圧ポンプの回転速度を検出する回転速度センサを備え、
前記油圧ポンプの吐出量は、前記油圧ポンプの容量と前記油圧ポンプの回転速度に比例し、
前記制御装置は、前記掘削作業状態であるとみなした場合に、前記油圧ポンプの回転速度が低くなるほど、前記油圧ポンプの容量を増加させる
ことを特徴とする作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
車体を走行させる走行装置と、土砂山等の掘削対象物を掘削する作業装置とを備えたホイールローダ等の作業車両が知られている（特許文献１参照）。作業装置は、車体に取り付けられるアームと、アームに取り付けられるバケットとを有している。このような作業車両では、掘削対象物に向かって車体を前進させてバケットを掘削対象物に貫入させ、バケットを上昇させつつ手前に掬い込み、土砂等をバケットに積載する掘削作業が行われる。
【0003】
掘削作業において、作業時間当たりの積載量で表される作業効率［ｔｏｎ／ｈ］を高くするには、一連の作業を速やかに行いつつ、バケットに掬い込む土砂等の量を多くする必要がある。掘削作業において、アームを上げ側に回動させることによりバケットを上昇させたり、バケットをクラウド側（運転室側）に動作させて土砂等を掬い込んだりする速度（以下、作業装置の動作速度とも記す）が高すぎる場合、バケットで掘削対象物の表面付近しか掬い込めない「浅掘り」となってしまう。その結果、バケットに積み込まれる土砂等の積載量が少なくなり、結果として作業効率が低下する。
【0004】
オペレータは、掘削対象物を深く掘って積載量が多くなる「深掘り」を速やかに行うために、アクセルペダルを操作して掘削対象物にバケットを貫入させる作業と、アーム操作レバーを操作してバケットを上昇させる作業と、バケット操作レバーを操作してバケットを手前に回動させる作業と、を同時に行いつつ、それぞれの操作量をバランス良く調整する必要がある。つまり、掘削作業は、オペレータにとって作業負荷が大きい作業である。
【0005】
また、掘削作業が行われる状況では、車体に揺れが生じることがある。作業装置と掘削対象物によって運転席からの視界が悪い場合もある。この場合には、さらに、オペレータの作業負荷は大きくなってしまう。
【0006】
特許文献１には、掘削作業中に、自動的に油圧ポンプの容量を最大容量以下の所定容量に低減する制御を行う作業車両の油圧ポンプ容量制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２００３－１８４１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に記載の技術では、掘削作業の際に、自動的に油圧ポンプの容量が低減され、作業装置の動作速度が制限される。このため、浅掘りを防ぐ効果が期待できる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、掘削対象物に対するバケットの貫入が十分に進んだ掘削作業の中盤以降においてもバケットの動作速度が制限されてしまうため、作業時間が長くなってしまうおそれがある。なお、特許文献１に記載の技術において、バケットの動作速度の低下を抑制するために、掘削作業の際の油圧ポンプの容量の低減量を小さくした場合には、バケットが掘削対象物に貫入した直後の掘削序盤におけるバケットの動作速度が高すぎることにより、浅掘りしやすくなってしまうおそれがある。
【0009】
本発明は、掘削作業において、浅掘りを防止しつつ作業時間の短縮が可能な作業車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様による作業車両は、車体と、前記車体に取り付けられるアーム、前記アームを駆動するアームシリンダ、前記アームに取り付けられるバケット、及び前記バケットを駆動するバケットシリンダを有する作業装置と、前記車体に搭載される動力源と、前記動力源により駆動され、前記アームシリンダ及び前記バケットシリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、前記バケットの角度を検出するバケット角センサと、前記油圧ポンプの吐出量が前記吐出量の上限値を超えないように、前記吐出量に比例する前記油圧ポンプの容量を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、少なくとも前記バケット角センサの検出結果に基づいて、掘削作業状態であるか否かを判定し、前記掘削作業状態であると判定された場合に、前記上限値を前記油圧ポンプの最大吐出量よりも小さい所定吐出量に低減し、前記バケット角センサにより検出された前記バケットの角度の増加に応じて前記上限値を増加させる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、掘削作業において、浅掘りを防止しつつ作業時間の短縮が可能な作業車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。図面の説明において同一の要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。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。なお、本実施形態では、駆動源としてのエンジンと、エンジンにより駆動される発電電動機と、発電電動機で発生した電力により車体を走行させる走行駆動装置と、を含むハイブリッドシステムを備えたホイールローダを例に挙げて説明する。しかしながら、本発明は、駆動源が蓄電池等の他の形態であったり、走行駆動装置が機械式のトルクコンバータ等を用いていたりする作業車両に適用してもよい。以下の説明では、上下、左右、前後の方向及び位置は、作業車両の通常の使用状態、すなわち走行装置が水平な地面に接地している状態を基準とする。
【0014】
－第１実施形態－
＜ホイールローダの構成＞
図１～図１２を参照して、本発明の第１実施形態に係るホイールローダ１について説明する。図１は、ホイールローダ１の側面図である。図１に示すように、ホイールローダ１は、電動式の走行駆動装置４５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とを備えている。車体８は、アーティキュレート操舵式（車体屈折式）のものであり、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。
＜ホイールローダの構成＞
図１～図１２を参照して、本発明の第１実施形態に係るホイールローダ１について説明する。図１は、ホイールローダ１の側面図である。図１に示すように、ホイールローダ１は、電動式の走行駆動装置４５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とを備えている。車体８は、アーティキュレート操舵式（車体屈折式）のものであり、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。
【0015】
前部車体８Ａには作業装置６が取り付けられている。後部車体８Ｂには、運転室１２及びエンジン室１６が配置されている。運転室１２内には、オペレータが着座する座席と、オペレータによって操作される操作装置が設けられている。エンジン室１６には、動力源としてのエンジン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）、及びバルブ等の油圧機器が搭載されている。
【0016】
作業装置６は、前部車体８Ａに上下方向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を駆動する油圧シリンダ（以下、アームシリンダとも記す）４と、アーム２の先端部分に上下方向に回動自在に取り付けられるバケット３と、バケット３を駆動する油圧シリンダ（以下、バケットシリンダとも記す）５とを有する。アーム２は、アームシリンダ４の伸縮動作に応じて動かされる。バケット３は、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）のリンク機構が採用されている。
【0017】
ホイールローダ１は、車輪７を駆動する走行駆動装置４５を備える。走行駆動装置４５は、走行電動機４３と、走行電動機４３から駆動力が与えられる走行装置１１とを含む。走行装置１１は、前部車体８Ａに取り付けられる車輪７である前輪７Ａと、後部車体８Ｂに取り付けられる車輪７である後輪７Ｂと、走行電動機４３からの動力を車輪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。
【0018】
走行電動機４３は、走行装置１１の車輪７を動作させる電動モータである。走行電動機４３は、エンジン２０の動力によって回転する発電電動機４０によって発電された電力により回転駆動される。
【0019】
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も記す）１５を有するステアリング装置によって転舵される。
【0020】
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に燃料を供給する燃料噴射装置２３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及び発電電動機４０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によって発電された電力によって駆動される走行駆動装置４５とを備える。
【0021】
作業装置６及び走行駆動装置４５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。原動機であるエンジン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。発電電動機４０は、エンジン２０から出力されるトルクによって回転し、発電する発電機として機能する。
【0022】
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は、斜板式あるいは斜軸式の可変容量形のピストンポンプである。油圧ポンプ３０Ａには、レギュレータ３４が設けられている。レギュレータ３４は、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧がある値を超えて上昇すると、それに応じて油圧ポンプ３０Ａの傾転角(容量、押しのけ容積に相当)を減少させ、油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクが設定値（ポンプ吸収トルク上限値）を超えないように制御する。レギュレータ３４の設定値（ポンプ吸収トルク上限値）は可変であり、制御電磁弁３５により制御される。制御電磁弁３５は電気的な指令信号により作動し、指令信号に応じた制御圧力を出力する。油圧ポンプ３０Ａから吐出される作動油の流量（吐出量）は、レギュレータ３４の制御によって決定される油圧ポンプ３０Ａの容量（１回転あたりの吐出量）と、エンジン２０の制御によって決定される油圧ポンプ３０Ａの回転速度とに比例する（ポンプの吐出量＝ポンプの容量×ポンプの回転速度）。
【0023】
油圧シリンダ４，５，１５，１７，１８には、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，３０Ｂ，３０Ｃから吐出される作動油（圧油）が供給され、伸縮動作される。
【0024】
フロント制御部３１は、油圧ポンプ３０Ａからアームシリンダ４及びバケットシリンダ５へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、アームシリンダ４及びバケットシリンダ５の伸縮動作が制御される。ブレーキ制御部３２は、油圧ポンプ３０Ｂからブレーキシリンダ１７及び駐車ブレーキシリンダ１８へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、ブレーキシリンダ１７及び駐車ブレーキシリンダ１８の伸縮動作が制御される。ステアリング制御部３３は、油圧ポンプ３０Ｃからステアリングシリンダ１５へ供給される作動油の圧力、流量及び方向を制御する。これにより、ステアリングシリンダ１５の伸縮動作が制御される。
【0025】
ホイールローダ１は、車両全体の制御を行う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からのエンジン回転速度指令に基づいて燃料噴射装置２３を制御するエンジンコントローラ１２０と、エンジンコントローラ１２０からの燃料噴射量指令に基づいて燃料噴射量を制御する燃料噴射装置２３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を制御する発電電動機用のインバータ（以下、発電インバータと記す）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電動機用のインバータ（以下、走行インバータと記す）４２と、運転室１２内に設けられる各種操作装置（５１～５９）とを備える。
【0026】
運転室１２内には、車体８の前進（Ｆ）、待機（Ｎ）、及び後進（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、アームシリンダ４（アーム２）を操作するアーム操作装置５２と、バケットシリンダ５（バケット３）を操作するバケット操作装置５３と、車体８を加速させるためのアクセル操作装置５６と、ブレーキシリンダ１７を操作するブレーキ操作装置５７と、駐車ブレーキシリンダ１８を操作する駐車ブレーキ操作装置５４と、左右一対のステアリングシリンダ１５を操作するステアリング操作装置５５と、ＡＵＴＯモードとＭＡＮＵＡＬモードとを切り替えるモード切替スイッチ（モード切替装置）５８と、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値を手動で調整できる調整ダイヤル５９と、が設けられている。なお、説明の便宜上、操作装置５２，５３，５６を総称して、操作装置５０とも記す。
【0027】
アーム操作装置５２は、アーム操作レバーと、アーム操作レバーの操作量（以下、アーム操作量とも記す）を検出するアーム操作量センサ５２ａとを備える。バケット操作装置５３は、バケット操作レバーと、バケット操作レバーの操作量（以下、バケット操作量とも記す）を検出するバケット操作量センサ５３ａとを備える。アクセル操作装置５６は、アクセルペダルと、アクセルペダルの操作量（以下、アクセル操作量とも記す）を検出するアクセル操作量センサ５６ａとを備える。ブレーキ操作装置５７は、ブレーキペダルと、ブレーキペダルの操作量（以下、ブレーキ操作量とも記す）を検出するブレーキ操作量センサ５７ａとを備える。ステアリング操作装置５５は、ステアリングホイール（ハンドル）と、ステアリングホイールの操作量（以下、ステアリング操作量とも記す）を検出するステアリング操作量センサ５５ａとを備える。アーム操作量センサ５２ａ、バケット操作量センサ５３ａ、アクセル操作量センサ５６ａ、ブレーキ操作量センサ５７ａ、及びステアリング操作量センサ５５ａは、例えば、操作部材（操作レバーまたはペダル）の操作位置に応じた電圧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。
【0028】
モード切替スイッチ５８は、ＡＵＴＯモードとＭＡＮＵＡＬモードとを手動で切り替え可能なスイッチである。ＡＵＴＯモードは、後述するバケット角に基づいて油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値が設定される制御モードである。それに対し、ＭＡＮＵＡＬモードは、バケット角に基づいて油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値が設定されない制御モードである。モード切替スイッチ５８は、操作位置として、ＡＵＴＯモード位置とＭＡＮＵＡＬモード位置とを有し、操作位置に応じた信号をメインコントローラ１００に出力する。メインコントローラ１００は、モード切替スイッチ５８がＡＵＴＯモード位置に操作されている場合には、ＡＵＴＯモードフラグＦｍをオンにして制御モードをＡＵＴＯモードに設定する（Ｆｍ＝１）。メインコントローラ１００は、モード切替スイッチ５８がＭＡＮＵＡＬモード位置に操作されている場合には、ＡＵＴＯモードフラグＦｍをオフにして制御モードをＭＡＮＵＡＬモードに設定する（Ｆｍ＝０）。
【0029】
制御モードがＭＡＮＵＡＬモードに設定されている場合、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値は、調整ダイヤル５９の操作位置に応じた固定値に設定される。制御モードがＡＵＴＯモードに設定されている場合、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値は、調整ダイヤル５９の操作位置に応じた値を最大値として、後述する初期上限値Ｑｌｉｍ０から最大値の間でバケット角に応じた値に調整される。つまり、手動で調整ダイヤル５９の値を変更することによって、バケット角の変動に対して油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値が変動する量を調整できる。
【0030】
＜ホイールローダの制御システム＞
メインコントローラ１００は、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、入力インタフェース１０４、出力インタフェース１０５、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、エンジンコントローラ１２０も、メインコントローラ１００と同様、動作回路、記憶装置及び入出力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータで構成される。メインコントローラ１００及びエンジンコントローラ１２０は、それぞれ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は、動作回路としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）１０２及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、入力インタフェース１０４、出力インタフェース１０５、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、エンジンコントローラ１２０も、メインコントローラ１００と同様、動作回路、記憶装置及び入出力インタフェース等を備えたマイクロコンピュータで構成される。メインコントローラ１００及びエンジンコントローラ１２０は、それぞれ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。
【0031】
メインコントローラ１００のＲＯＭ１０２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ＲＯＭ１０２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。ＲＡＭ１０３は揮発性メモリであり、ＣＰＵ１０１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。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１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。
【0032】
ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムをＲＡＭ１０３に展開して演算実行する処理装置であって、プログラムにしたがって入力インタフェース１０４及びＲＯＭ１０２，ＲＡＭ１０３から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。
【0033】
入力インタフェース１０４には、各種操作装置（５１～５９）からの操作信号及び各種センサからのセンサ信号が入力される。入力インタフェース１０４は、入力された信号をＣＰＵ１０１で演算可能なデータに変換する。出力インタフェース１０５は、ＣＰＵ１０１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、走行インバータ４２、及びエンジンコントローラ１２０等に出力する。
【0034】
メインコントローラ１００は、各種操作装置から入力される操作信号及びその他の各種センサから入力されるセンサ信号に基づいて、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、及びエンジンコントローラ１２０を統括的に制御する。
【0035】
メインコントローラ１００に入力される操作信号としては、アクセル操作量センサ５６ａによって検出されるアクセル操作量、ブレーキ操作量センサ５７ａによって検出されるブレーキ操作量、アーム操作量センサ５２ａによって検出されるアーム操作量、バケット操作量センサ５３ａによって検出されるバケット操作量、ステアリング操作量センサ５５ａによって検出されるステアリング操作量、前後進スイッチ５１から出力される前後進スイッチ５１の操作位置を表す信号、モード切替スイッチ５８から出力されるモード切替スイッチ５８の操作位置を表す信号、及び調整ダイヤル５９から出力される調整ダイヤル５９の操作位置を表す信号がある。
【0036】
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、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、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は、車体８に対するアーム２の相対角（傾斜角）を検出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は、アーム２に対するバケット３の相対角（傾斜角）を検出するポテンショメータである。
【0037】
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（以下、アーム角とも記す）θａ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、地面（走行面）に対するバケット３の角度（以下、バケット角とも記す）θｂは、アーム相対角センサ６２及びバケット相対角センサ６３の検出結果に基づき演算可能である。つまり、アーム相対角センサ６２及びバケット相対角センサ６３は、地面（走行面）を基準とするバケット角θｂを検出するバケット角センサとして機能する。
【0038】
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によって検出されるホイールローダ１の車速（車体８の走行速度）を表す信号がある。車速センサ６１は、例えば、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である。
【0039】
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がある。エンジン２０の回転速度は、エンジン回転速度センサ６４により検出され、油圧ポンプ３０Ａの回転速度はポンプ回転速度センサ６７により検出される。
【0040】
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、吐出圧センサ７１，７２，７３によって検出された油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃの吐出圧、及びアームシリンダ圧センサ７４によって検出されたアームシリンダ４のボトム側油室の圧力（以下、ボトム圧とも記す）を表す信号がある。
【0041】
メインコントローラ１００は、アクセル操作量、アーム操作量及びバケット操作量等に基づいて、エンジン２０の回転速度指令値（目標エンジン回転速度）を演算し、エンジンコントローラ１２０に出力する。また、メインコントローラ１００は、エンジン回転速度センサ６４によって検出された実エンジン回転速度をエンジンコントローラ１２０に出力する。エンジンコントローラ１２０は、メインコントローラ１００から取得した回転速度指令値と、エンジン回転速度センサ６４によって検出された実エンジン回転速度とを比較して、実エンジン回転速度が回転速度指令値となるように燃料噴射装置２３を制御する。燃料噴射装置２３は、エンジンコントローラ１２０から出力される燃料噴射指令に基づいて、燃料噴射量を制御し、エンジン２０を動作させる。
【0042】
メインコントローラ１００は、アーム操作装置５２及びバケット操作装置５３の操作方向及び操作量と、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧に基づいて、油圧ポンプ３０Ａの制御指令値を出力する。制御電磁弁３５は、メインコントローラ１００からの制御指令値に基づき、油圧ポンプ３０Ａの吐出量に比例するポンプの容量（押しのけ容積）を調整する。メインコントローラ１００は、定トルク制御（または定馬力制御）を実行可能である。定トルク制御では、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧の大きさによって制御指令値（ポンプ吸収トルク上限値）が変更されることなく、エンジン２０から吸収するトルクが設定した上限値を超えないようにポンプ容量が制御される。また、メインコントローラ１００は、定容量制御を実行可能である。定容量制御では、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧の大きさによって制御指令値（ポンプ吸収トルク上限値）が変更され、油圧ポンプ３０Ａのポンプ容量が設定した上限値を超えないように制御される。定容量制御にすると、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧の大きさによってポンプ容量が変わらなくなる。このため、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値は、設定したポンプ容量の上限値と油圧ポンプ３０Ａの回転速度の乗算によって決定される。
【0043】
メインコントローラ１００は、アーム操作装置５２及びバケット操作装置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、流量及び方向を調整し、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。
【0044】
メインコントローラ１００は、ブレーキ操作装置５７の操作量、及び駐車ブレーキ操作装置５４の操作スイッチ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、流量及び方向を調整し、ブレーキシリンダ１７及び駐車ブレーキシリンダ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。
【0045】
メインコントローラ１００は、ステアリング操作装置５５のステアリングホイール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、流量及び方向を調整し、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。
【0046】
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。
【0047】
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。また、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。
【0048】
アーム操作装置５２のアーム操作レバーが操作されると、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。バケット操作装置５３のバケット操作レバーが操作されると、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。
【0049】
ステアリング操作装置５５のステアリングホイールが操作されると、ステアリングシリンダ１５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。アクセル操作装置５６のアクセルペダルが操作されると、走行電動機４３の駆動により車輪７が回転し、ホイールローダ１が走行する。
【0050】
前後進スイッチ５１が前進（Ｆ）に操作されている状態で、アクセル操作装置５６のアクセルペダルが踏み込まれると、車輪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（Ｒ）に操作されている状態で、アクセル操作装置５６のアクセルペダルが踏み込まれると、車輪７が後進方向に回転し、車体８が後進走行する。なお、前後進スイッチ５１が待機（Ｎ）に操作されている状態では、アクセル操作装置５６のアクセルペダルが踏み込まれても、車輪７は回転せず、車体８は走行しない。
【0051】
＜掘削作業＞
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の一例について説明する。掘削作業において、ホイールローダ１は、まず、図３（ａ）に示すように、バケット３を水平にしつつ地面に接近させた姿勢（突入姿勢）で、土砂山等の掘削対象物９１に向かって前進する。次に、図３（ｂ）に示すような掘削作業の序盤では、ホイールローダ１は、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に貫入しつつ、バケット３を上昇させ始める。次に、図３（ｃ）に示すような掘削作業の中盤以降では、ホイールローダ１は、バケット３を掘削対象物９１に貫入しつつ、アーム２及びバケット３を動作させて、バケット３に土砂などの運搬物を積み込む。最後に、図３（ｄ）に示すように、ホイールローダ１は、バケット３に積み込まれ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)、作業装置６を運搬姿勢とする。これにより、掘削作業が完了する。
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の一例について説明する。掘削作業において、ホイールローダ１は、まず、図３（ａ）に示すように、バケット３を水平にしつつ地面に接近させた姿勢（突入姿勢）で、土砂山等の掘削対象物９１に向かって前進する。次に、図３（ｂ）に示すような掘削作業の序盤では、ホイールローダ１は、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に貫入しつつ、バケット３を上昇させ始める。次に、図３（ｃ）に示すような掘削作業の中盤以降では、ホイールローダ１は、バケット３を掘削対象物９１に貫入しつつ、アーム２及びバケット３を動作させて、バケット３に土砂などの運搬物を積み込む。最後に、図３（ｄ）に示すように、ホイールローダ１は、バケット３に積み込まれ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)、作業装置６を運搬姿勢とする。これにより、掘削作業が完了する。
【0052】
ホイールローダ１は、掘削作業が完了すると、一旦後退し、ダンプトラック等の運搬車両に向かって前進する。このとき、ホイールローダ１は、バケット３を上昇させつつ、ダンプトラックに向かって前進する。ホイールローダ１は、ダンプトラックの手前で停止した後、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（積載物）を積み込む。積込作業が完了すると、ホイールローダ１は再び後退し、元の位置に戻る。
【0053】
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、所定の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。
【0054】
＜掘削作業における課題＞
ここで、図３（ｂ）に示すような掘削作業の序盤において、バケット３を上昇させるタイミングが早すぎたり、バケット３の上昇速度が高すぎたりすると、バケット３が掘削対象物９１の表面近くを掘り進むことになる。このような掘り方は、浅掘りと呼ばれる。浅掘りでは、バケット３に積み込まれる土砂の量が少なくなるため、作業効率が低下する。
ここで、図３（ｂ）に示すような掘削作業の序盤において、バケット３を上昇させるタイミングが早すぎたり、バケット３の上昇速度が高すぎたりすると、バケット３が掘削対象物９１の表面近くを掘り進むことになる。このような掘り方は、浅掘りと呼ばれる。浅掘りでは、バケット３に積み込まれる土砂の量が少なくなるため、作業効率が低下する。
【0055】
一方、バケット３を上昇させるタイミングが遅すぎたり、バケット上昇速度が低すぎたりすると、車輪７が空転するスリップが発生したり、車体８が前進できなくなるストールが発生したりする場合がある。また、油圧シリンダ４，５に供給される作動油の圧力が閾値（リリーフ設定圧）を超えて、作動油がタンクに排出される圧力リリーフが発生してしまう場合もある。掘削作業において、圧力リリーフが発生すると、作業装置６を動作させることができなくなる。車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフが発生すると、これらの現象を解消するための操作が必要となり、作業時間が長くなって作業効率が低下してしまう。
【0056】
このような動作特性を踏まえ、オペレータは掘削作業中にアクセルペダル、アーム操作レバー、及びバケット操作レバーの操作量を調整し、掘削作業の序盤から終盤にかけて徐々にバケット上昇速度を高くするようにホイールローダ１を動作させ、作業効率が高くなるようにしている。作業効率の高い掘削作業を行うには、オペレータは短時間に複雑で精密な操作をする必要があり、高い集中力と技量が要求される。オペレータの集中力が時間の経過とともに低下すると、作業効率が低下してしまう。
【0057】
そのため、高い作業効率を維持するためには、オペレータの作業負荷を低減するとともに、作業装置６の動作を適切に制御することが重要である。ここで、作業負荷とは、掘削作業と積込作業を含む一連の作業において、オペレータがアクセルペダル、アーム操作レバー及びバケット操作レバー等の操作部材の操作量を変更した回数に相当する。つまり、操作部材の操作量の変更回数を少なくすることができれば、オペレータの作業負荷を低減できたといえる。
【0058】
ここで、バケット３が掘削対象物９１に貫入し始めた後に、オペレータがアーム操作レバー及びバケット操作レバーをいっぱいまで操作（フルレバー操作）するとともに、アクセルペダルをいっぱいまで操作（フルアクセル操作）し、フルレバーかつフルアクセルの操作状態のまま、運搬姿勢となるまで作業装置６を動作させることを「簡易掘削操作」と定義する。本実施形態では、この簡易掘削操作が行われた場合に、バケット角θｂの増加に応じて作業装置６の動作速度を増加させることにより、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフ、並びに、浅掘りを防止することにより、オペレータの作業負荷を低減しつつ作業効率の向上を図る。
【0059】
＜定容量制御での課題＞
図４を参照して、従来の定容量制御において作業効率の向上を図る場合の課題について説明する。図４は、油圧ポンプの定容量制御を説明するＰ－Ｑ線図である。図４のＰ－Ｑ線図の横軸は、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄを示し、縦軸は油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを示す。定容量制御では、図４に示すように、掘削作業時に油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを所定値に低減する。例えば、定容量制御での吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの関係を規定するＰ－Ｑ特性が、図示するように１００％特性から５０％特性に変更される。つまり、吐出量Ｑｄの上限値が、最大吐出量Ｑｍａｘの５０％に設定される。これにより、作業装置６のパワーロスが低減され、走行駆動力が増加する。
図４を参照して、従来の定容量制御において作業効率の向上を図る場合の課題について説明する。図４は、油圧ポンプの定容量制御を説明するＰ－Ｑ線図である。図４のＰ－Ｑ線図の横軸は、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄを示し、縦軸は油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを示す。定容量制御では、図４に示すように、掘削作業時に油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを所定値に低減する。例えば、定容量制御での吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの関係を規定するＰ－Ｑ特性が、図示するように１００％特性から５０％特性に変更される。つまり、吐出量Ｑｄの上限値が、最大吐出量Ｑｍａｘの５０％に設定される。これにより、作業装置６のパワーロスが低減され、走行駆動力が増加する。
【0060】
この方法では、掘削作業の序盤でのバケット３の上昇速度が低くなるため、浅掘りの防止に効果があると考えられる。しかしながら、バケット３の掘削対象物９１への貫入が十分に進んだ掘削作業の中盤以降では、作業装置６の動作速度が低いことから掘削時間が長くなる。また、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフなどが発生して作業時間が長くなるおそれもある。なお、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の低減量を小さくすることにより、掘削作業の中盤以降での作業装置６の動作速度を確保して、作業時間が長くなることを抑制できる。しかしながら、この場合、掘削作業の序盤におけるバケット３の上昇速度が高すぎて、浅掘りしやすくなってしまう。
【0061】
＜定馬力制御での課題＞
図５を参照して、従来の定馬力制御において作業効率の向上を図る場合の課題について説明する。図５は、油圧ポンプの定馬力制御を説明するＰ－Ｑ線図である。図５のＰ－Ｑ線図の横軸は、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄを示し、縦軸は油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを示す。定馬力制御では、図５に示すように、掘削作業時に油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクの設定値（ポンプ吸収トルク上限値）を所定値に低減する。例えば、定馬力制御での吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの関係を規定するＰ－Ｑ特性が、図示するように１００％特性から５０％特性に変更される。つまり、油圧ポンプ３０Ａの出力（＝吐出量Ｑｄ×吐出圧Ｐｄ）の上限値が最大馬力の５０％に設定される。これにより、作業装置６のパワーロスが低減され、走行駆動力が増加する。
図５を参照して、従来の定馬力制御において作業効率の向上を図る場合の課題について説明する。図５は、油圧ポンプの定馬力制御を説明するＰ－Ｑ線図である。図５のＰ－Ｑ線図の横軸は、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄを示し、縦軸は油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを示す。定馬力制御では、図５に示すように、掘削作業時に油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクの設定値（ポンプ吸収トルク上限値）を所定値に低減する。例えば、定馬力制御での吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの関係を規定するＰ－Ｑ特性が、図示するように１００％特性から５０％特性に変更される。つまり、油圧ポンプ３０Ａの出力（＝吐出量Ｑｄ×吐出圧Ｐｄ）の上限値が最大馬力の５０％に設定される。これにより、作業装置６のパワーロスが低減され、走行駆動力が増加する。
【0062】
しかしながら、掘削作業の序盤では、掘削対象物９１からホイールローダ１に作用する反力（掘削反力）が小さい。つまり、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄが低い。このため、掘削作業の序盤では、吐出量Ｑｄがほとんど低減されない。つまり、バケット３の上昇速度がほとんど低減されないため、浅掘りしてしまうおそれがある。また、掘削作業の中盤以降では、掘削反力が大きくなり、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧が高くなる。このため、吐出量Ｑｄが必要以上に抑制されてしまう。その結果、掘削作業の中盤以降において、作業装置６の動作速度が大きく低減し、作業効率が低下するおそれがある。
【0063】
＜バケット角に応じた吐出量の漸増制御＞
以上のとおり、上述の定容量制御及び定馬力制御では、作業効率の観点で改善の余地がある。そこで本願発明者らは、掘削作業の際のオペレータの操作、油圧ポンプ３０Ａの制御、及び作業効率（作業時間と積載量）について鋭意研究を重ねた。その結果、掘削開始時に油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値を所定値に低減し、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄの変動によって吐出量Ｑｄの上限値を変動させずに、バケット角θｂが増加するほど吐出量Ｑｄの上限値を増加させるように油圧ポンプ３０Ａを制御する手法が見出された。
以上のとおり、上述の定容量制御及び定馬力制御では、作業効率の観点で改善の余地がある。そこで本願発明者らは、掘削作業の際のオペレータの操作、油圧ポンプ３０Ａの制御、及び作業効率（作業時間と積載量）について鋭意研究を重ねた。その結果、掘削開始時に油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値を所定値に低減し、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄの変動によって吐出量Ｑｄの上限値を変動させずに、バケット角θｂが増加するほど吐出量Ｑｄの上限値を増加させるように油圧ポンプ３０Ａを制御する手法が見出された。
【0064】
この手法によれば、掘削作業中にオペレータがアーム操作レバー及びバケット操作レバーの操作量を一定にしていても、掘削作業の序盤は作業装置６の動作速度が低くなり、掘削作業の序盤から終盤にかけてバケット角θｂが増加していくのに合わせて作業装置６の動作速度が徐々に高くなる。したがって、掘削作業の序盤で浅掘りがしにくくなる。また、掘削作業の中盤以降での作業時間を短縮できる。また、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフの発生も防止できる。これにより、容易な操作で作業効率を向上可能なホイールローダ１の提供が可能となった。
【0065】
以下、本実施形態に係るメインコントローラ１００の機能、及び、メインコントローラ１００により実行される演算処理の内容について、詳しく説明する。
【0066】
＜コントローラの機能＞
図６は、メインコントローラ１００の機能ブロック図であり、ポンプ制御に必要な機能について示す。図６に示すように、メインコントローラ１００は、ＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムを実行することにより、作業判定部１１０、掘削時上限値演算部１１１ａ、通常時上限値演算部１１１ｂ、及び指令値演算部１１２として機能する。
図６は、メインコントローラ１００の機能ブロック図であり、ポンプ制御に必要な機能について示す。図６に示すように、メインコントローラ１００は、ＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムを実行することにより、作業判定部１１０、掘削時上限値演算部１１１ａ、通常時上限値演算部１１１ｂ、及び指令値演算部１１２として機能する。
【0067】
作業判定部１１０は、少なくともバケット角θｂに基づいて、ホイールローダ１の作業状態が掘削作業状態であるか否かを判定する。
【0068】
作業判定部１１０は、掘削作業開始条件が成立したか否かを判定する。非掘削作業状態であるときに掘削作業開始条件が成立した場合には、作業判定部１１０は、掘削作業フラグＦＬをオフからオンに切り替える。なお、掘削作業開始条件が成立していない場合には、作業判定部１１０は、掘削作業フラグＦＬをオフのまま維持する。また、作業判定部１１０は、掘削作業終了条件が成立したか否かを判定する。掘削作業状態であるときに掘削作業終了条件が成立した場合には、作業判定部１１０は、掘削作業フラグＦＬをオンからオフに切り替える。なお、掘削作業終了条件が成立していない場合には、作業判定部１１０は、掘削作業フラグＦＬをオンのまま維持する。後述する指令値演算部１１２は、掘削作業フラグＦＬのオン／オフに基づいて、作業状態が掘削作業状態であるか否かを判定する。指令値演算部１１２は、掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている場合には、ホイールローダ１の作業状態が掘削作業状態であると判定し、掘削作業フラグＦＬがオフに設定されている場合には、ホイールローダ１の作業状態が非掘削作業状態であると判定する。
【0069】
図７は、バケット角θｂについて説明する図である。図７に示すように、バケット角θｂ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は水平な地面（ホイールローダ１の走行面）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θｂ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θｂ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θｂは減少する。バケット角θｂ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。
【0070】
本実施形態に係る作業判定部１１０は、以下の（条件１Ａ）～（条件５Ａ）の全てが満たされた場合には、掘削作業開始条件が成立したとして、掘削作業フラグＦＬをオフからオンに切り替える（ＦＬ＝１）。作業判定部１１０は、（条件１Ａ）～（条件５Ａ）の少なくとも一つが満たされていない場合には、掘削作業開始条件は成立していないと判定する。作業判定部１１０は、（条件１Ａ）が満たされている場合であって、（条件２Ａ）～（条件５Ａ）の少なくとも一つが満たされていないときには、掘削作業開始条件は成立していないとして、掘削作業フラグＦＬをオフのままにする。
（条件１Ａ）掘削作業フラグＦＬがオフに設定されている。
（条件２Ａ）バケット角θｂが予め定められた角度範囲内（下側閾値θｂａ以上、上側閾値θｂｂ以下）の値である。
（条件３Ａ）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。
（条件４Ａ）車体８を前進させるための走行駆動力Ｆｃが予め定められた駆動力閾値Ｆｃ０以上である。
（条件５Ａ）アーム上げ側のアーム操作量Ｌａが第１操作量閾値Ｌａ０以上であること、若しくはバケットクラウド側のバケット操作量Ｌｂが第２操作量閾値Ｌｂ０以上であること。
（条件１Ａ）掘削作業フラグＦＬがオフに設定されている。
（条件２Ａ）バケット角θｂが予め定められた角度範囲内（下側閾値θｂａ以上、上側閾値θｂｂ以下）の値である。
（条件３Ａ）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。
（条件４Ａ）車体８を前進させるための走行駆動力Ｆｃが予め定められた駆動力閾値Ｆｃ０以上である。
（条件５Ａ）アーム上げ側のアーム操作量Ｌａが第１操作量閾値Ｌａ０以上であること、若しくはバケットクラウド側のバケット操作量Ｌｂが第２操作量閾値Ｌｂ０以上であること。
【0071】
（条件２Ａ）で用いられるバケット角θｂは、アーム相対角センサ６２及びバケット相対角センサ６３の検出結果に基づき、メインコントローラ１００により演算される。（条件３Ａ）で用いられるアームシリンダ４のボトム圧Ｐａはアームシリンダ圧センサ７４の検出結果に基づき、メインコントローラ１００により演算される。（条件４Ａ）で用いられる走行駆動力Ｆｃは、走行電動機４３のトルクセンサ６５、または走行電動機４３の電流センサ６６の検出結果に基づき、メインコントローラ１００により演算される。（条件５Ａ）で用いられるアーム操作量Ｌａは、アーム操作量センサ５２ａの検出結果に基づき、メインコントローラ１００により演算される。（条件５Ａ）で用いられるバケット操作量Ｌｂは、バケット操作量センサ５３ａの検出結果に基づき、メインコントローラ１００により演算される。
【0072】
下側閾値θｂａ、上側閾値θｂｂ、圧力閾値Ｐａ０、及び駆動力閾値Ｆｃ０は、実験等により計測された掘削作業の開始時点（掘削対象物９１にバケット３が貫入し始めた時点でのバケット角θｂ、ボトム圧Ｐａ、及び走行駆動力Ｆｃに基づいて定められる。第１操作量閾値Ｌａ０及び第２操作量閾値Ｌｂ０は、アーム操作レバー及びバケット操作レバーが操作されたか否かを判定するために設定される。これらの閾値θｂａ，θｂｂ，Ｐａ０，Ｆｃ０，Ｌａ０，Ｌｂ０は、ＲＯＭ１０２に記憶されている。
【0073】
下側閾値θｂａは負の値である（θｂａ＜０）。下側閾値θｂａには、例えば、－１０[°]以上－５[°]以下の値が採用される。上側閾値θｂｂは正の値である（θｂｂ＞０）。上側閾値θｂｂには、例えば、１０[°]以上２０[°]以下の値が採用される。圧力閾値Ｐａ０には、例えば、アームシリンダ４の最高使用圧力を１００％としたときの１０％以上３０％以下の値が採用される。第１操作量閾値Ｌａ０は、アーム操作レバーの最大操作量を１００％としたときの５％程度の値が採用される。第２操作量閾値Ｌｂ０は、バケット操作レバーの最大操作量を１００％としたときの５％程度の値が採用される。駆動力閾値Ｆｃ０には、例えば、最高走行駆動力を１００％としたときの１０％以上４０％以下の値が採用される。
【0074】
走行電動機４３によって発生する走行駆動力Ｆｃは、例えば、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、及び車輪７の直径Ｄｔに基づいて次式（１）により求められる。
【0075】
【数1】
【0076】
なお、総合減速比λは、エンジン２０の回転速度と車輪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６５により検出してもよいし、電流センサ６６によって検出されるモータ電流から演算してもよい。また、走行駆動トルクＴｍは、アクセル操作量から演算してもよい。
【0077】
作業判定部１１０は、以下の（条件１Ｂ）及び（条件２Ｂ）の双方が満たされた場合には、掘削作業終了条件が成立したとして、掘削作業フラグＦＬをオンからオフに切り替える（ＦＬ＝０）。作業判定部１１０は、（条件１Ｂ）及び（条件２Ｂ）の少なくとも一方が満たされていない場合には、掘削作業終了条件は成立していないと判定する。作業判定部１１０は、（条件１Ｂ）が満たされている場合であって、（条件２Ｂ）が満たされていないときには、掘削作業終了条件は成立していないとして、掘削作業フラグＦＬをオンのままにする。
（条件１Ｂ）掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている。
（条件２Ｂ）バケット角θｂが予め定められた解除閾値θｂｃ以上である。
（条件１Ｂ）掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている。
（条件２Ｂ）バケット角θｂが予め定められた解除閾値θｂｃ以上である。
【0078】
（条件２Ｂ）で用いられるバケット角θｂは、アーム相対角センサ６２及びバケット相対角センサ６３の検出結果に基づき、メインコントローラ１００により演算される。
【0079】
解除閾値θｂｃは、実験等により計測された掘削作業の終了時点（バケット３で掘削対象物９１を掬い込み終えた時点）でのバケット角θｂに基づいて定められる。解除閾値θｂｃは、ＲＯＭ１０２に記憶されている。解除閾値θｂｃには、上側閾値θｂｂよりも大きい値が採用される（θｂｃ＞θｂｂ）。解除閾値θｂｃには、例えば、２５[°]以上４０[°]以下の値が採用される。このように、作業判定部１１０は、掘削作業状態であるときに、バケット角θｂが解除閾値θｂｃ以上となった場合に、掘削作業終了条件が成立したと判定する。
【0080】
図６に示す掘削時上限値演算部１１１ａは、少なくともバケット角θｂに基づいて、掘削作業状態のときに用いられる油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値（以下、掘削時上限値とも記す）Ｑｌｉｍｅを演算する。図８を参照して、バケット角θｂと吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅの関係について説明する。図８は、バケット角θｂと吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとの関係を規定する相関マップＭ１の一例を示す図である。この相関マップＭ１は、予め計算若しくは実験に基づいて決定され、ＲＯＭ１０２に記憶されている。なお、図８の相関マップＭ１は、油圧ポンプ３０Ａの回転速度が掘削作業中の目標回転速度であることを想定した吐出量の制御線図である。掘削時上限値演算部１１１ａは、この相関マップＭ１を参照し、バケット角θｂに基づいて、吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅを演算する。
【0081】
図８に示すように、相関マップＭ１は、序盤バケット角θｂ０から終盤バケット角θｂ３の範囲内において、バケット角θｂが大きくなるにつれて掘削時上限値Ｑｌｉｍｅが大きくなる特性を規定している。
【0082】
序盤バケット角θｂ０は、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入してバケット３を掘削対象物９１に貫入させるときの姿勢（以下、貫入姿勢とも記す）に適したバケット角θｂに相当する。序盤バケット角θｂ０には、例えば、－５[°]以上５[°]以下の値が採用される。終盤バケット角θｂ３は、掘削作業の終盤、すなわちバケット３を最後まで掬い込む段階でのバケット角θｂに相当する。終盤バケット角θｂ３には、例えば、３０[°]以上５０[°]以下の値が採用される。
【0083】
バケット角θｂが序盤バケット角θｂ０以上のときの吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅは、初期上限値Ｑｌｉｍ０である。初期上限値Ｑｌｉｍ０は、簡易掘削操作でも浅掘りになりにくい吐出量に相当する。初期上限値Ｑｌｉｍ０には、例えば、最大吐出量Ｑｍａｘを１００％としたときの１０％以上３０％以下の値が採用される。バケット角θｂが終盤バケット角θｂ３以上のときの吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅは、油圧ポンプ３０Ａの最大吐出量Ｑｍａｘである。
【0084】
バケット角θｂは掘削作業の序盤では小さく、掘削作業が終盤に近づくにつれて徐々に大きくなる。このため、図８に示す相関マップＭ１に基づき吐出量の上限値が調整される場合、アーム操作レバー及びバケット操作レバーのそれぞれの操作量が一定であっても、掘削作業の序盤では作業装置６の動作速度が低く、掘削作業が終盤に近づくにつれて作業装置６の動作速度が高くなる。したがって、オペレータは複雑な操作をしなくても、作業効率を向上できる。
【0085】
なお、本実施形態に係る掘削時上限値演算部１１１ａは、図６に示すように、調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄ（Ｃｄ≦１）も加味して、掘削時上限値Ｑｌｉｍｅを演算する。具体的には、掘削時上限値演算部１１１ａは、相関マップＭ１に基づき演算された値と、最大吐出量Ｑｍａｘに調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄを乗じた値とを比較し、小さい方を掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとして決定する。
【0086】
通常時上限値演算部１１１ｂは、調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄ（Ｃｄ≦１）に最大吐出量Ｑｍａｘを乗じることにより、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値（以下、通常時上限値とも記す）Ｑｌｉｍｎを演算する。通常時上限値Ｑｌｉｍｎは、後述するように、ＡＵＴＯモードが設定されているときの非掘削作業状態、及びＭＡＮＵＡＬモードが設定されているときに用いられる。
【0087】
指令値演算部１１２は、掘削作業フラグＦＬと、ＡＵＴＯモードフラグＦｍと、吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅと、吐出量の通常時上限値Ｑｌｉｍｎと、ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐと、吐出圧センサ７１で検出された油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄとに基づいて、油圧ポンプ３０Ａの制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。
【0088】
指令値演算部１１２は、ＡＵＴＯモードフラグＦｍがオンに設定され、かつ掘削作業フラグＦＬがオフに設定されている場合には、通常時上限値Ｑｌｉｍｎを制御指令値Ｉｃｍｄの演算に用いる吐出量の上限値Ｑｌｉｍとして決定する。なお、指令値演算部１１２は、ＡＵＴＯモードフラグＦｍがオフに設定されている場合も同様に、通常時上限値Ｑｌｉｍｎを制御指令値Ｉｃｍｄの演算に用いられる吐出量の上限値Ｑｌｉｍとして決定する。指令値演算部１１２は、ＡＵＴＯモードフラグＦｍがオンに設定され、かつ掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている場合には、掘削時上限値Ｑｌｉｍｅを制御指令値Ｉｃｍｄの演算に用いる吐出量の上限値Ｑｌｉｍとして決定する。
【0089】
ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐは、メインコントローラ１００により演算される。例えば、メインコントローラ１００は、アクセル操作量、アーム操作量及びバケット操作量等に基づいて、エンジン２０の回転速度指令値を演算する。具体的の一例としては、メインコントローラ１００は、アクセル操作量と走行電動機４３の回転速度に基づき走行電動機４３の要求動力（以下、走行要求動力とも記す）を演算する。メインコントローラ１００は、アーム操作量、バケット操作量、及び油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄに基づき作業装置６の要求動力（以下、作業要求動力とも記す）を演算する。メインコントローラ１００は、走行要求動力と作業要求動力の和に基づき、エンジン２０の要求動力を演算する。メインコントローラ１００は、エンジン２０の要求動力に基づき、エンジン２０の回転速度指令値（目標エンジン回転速度）を演算する。
【0090】
メインコントローラ１００は、演算した目標エンジン回転速度に予め定められた係数を乗じることにより、ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐを演算する。ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐは、目標エンジン回転速度が高くなるほど大きくなるように設定される。
【0091】
なお、ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐの演算方法は、これに限定されない。例えば、メインコントローラ１００は、アーム操作量に所定の係数を乗じることにより第１目標エンジン回転速度を演算し、バケット操作量に所定の係数を乗じることにより第２目標エンジン回転速度を演算する。メインコントローラ１００は、第１目標エンジン回転速度及び第２目標エンジン回転速度のうち大きい方をエンジン２０の回転速度指令値として採用する。メインコントローラ１００は、採用した回転速度指令値（目標エンジン回転速度）に所定の係数を乗じることによりポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐを演算する。
【0092】
また、メインコントローラ１００は、エンジン回転速度センサ６４によって検出された実エンジン回転速度等に基づき、ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐを演算してもよい。
【0093】
指令値演算部１１２は、油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄが上限値Ｑｌｉｍを超えないように、かつ、油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクが上限値Ｔｐを超えないように、制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。
【0094】
図９は、油圧ポンプ３０Ａの制御指令値Ｉｃｍｄを変動させたときの油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの関係の一例を示す図である。なお、油圧ポンプ３０Ａの回転速度が最高回転速度の場合を想定している。また、調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄが１に設定され、吐出量の上限値Ｑｌｉｍが最大吐出量Ｑｍａｘに設定されている場合を想定している。
【0095】
制御指令値Ｉｃｍｄが０％のとき、図９の実線で表される特性となるように、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄに応じて吐出量Ｑｄが調整される。制御指令値Ｉｃｍｄが大きくなるにつれて油圧ポンプ３０Ａの容量が低減する。このため、制御指令値Ｉｃｍｄが大きくなるにつれて吐出圧Ｐｄに応じた吐出量Ｑｄが低減する。指令値演算部１１２は、吐出量の上限値Ｑｌｉｍと吐出圧Ｐｄと図９に示す制御特性とに基づき、制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。制御指令値Ｉｃｍｄが調整されることによって、吐出量Ｑｄがその上限値Ｑｌｉｍ（＝最大吐出量Ｑｍａｘ）を超えないように、かつ、油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクがその上限値Ｔｐを超えないように、油圧ポンプ３０Ａの容量が制御される。
【0096】
図６に示すように、メインコントローラ１００により演算された制御指令値Ｉｃｍｄは、レギュレータ３４に入力される。レギュレータ３４は、制御指令値Ｉｃｍｄに基づき、油圧ポンプ３０Ａの容量を制御する。
【0097】
図１０は、ＡＵＴＯモードフラグＦｍがオンに設定され、かつ掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている場合のバケット角θｂに対する油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄの関係の一例を示す図である。なお、油圧ポンプ３０Ａの回転速度が最高回転速度の場合を想定している。
【0098】
ＡＵＴＯモードフラグＦｍがオンに設定され、かつ掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている場合、指令値演算部１１２は、相関マップＭ１及びバケット角θｂに基づき演算された油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値Ｑｌｉｍ（＝Ｑｌｉｍｅ）を超えないように、かつ、油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクが上限値Ｔｐを超えないように、制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。
【0099】
掘削作業の序盤で、例えばバケット角θｂ＝θｂ０のときには、図８に示すように吐出量の上限値Ｑｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ０となる。このため、指令値演算部１１２は、図１０に示すように、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄの高さに関わらず、吐出量Ｑｄが初期上限値Ｑｌｉｍ０を超えないように制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。続いて、掘削作業の中盤で、例えばバケット角θｂ＝θｂ１になると、図８に示すように吐出量の上限値Ｑｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ１となる（θｂ１＞θｂ０，Ｑｌｉｍ１＞Ｑｌｉｍ０）。このため、指令値演算部１１２は、図１０に示すように、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄの高さに関わらず、吐出量ＱｄがＱｌｉｍ１を超えないように制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。そして、掘削作業の終盤で、例えばバケット角θｂ＝θｂ２になると、図８に示すように吐出量の上限値Ｑｌｉｍ＝Ｑｌｉｍ２となる（θｂ３＞θｂ２＞θｂ１，Ｑｍａｘ＞Ｑｌｉｍ２＞Ｑｌｉｍ１）。このため、指令値演算部１１２は、図１０に示すように、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄの高さに関わらず、吐出量ＱｄがＱｌｉｍ２を超えないように制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。なお、吐出量Ｑｄが一定となるように調整できる範囲は、最高吐出圧Ｐｍａｘ若しくはポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐを超えない範囲である。
【0100】
－吐出量制御における処理の流れ－
図１１を参照してメインコントローラ１００により実行される吐出量制御について説明する。図１１は、メインコントローラ１００により実行される吐出量制御における処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートに示す処理は、例えば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、掘削作業フラグＦＬはオフに設定される。
図１１を参照してメインコントローラ１００により実行される吐出量制御について説明する。図１１は、メインコントローラ１００により実行される吐出量制御における処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートに示す処理は、例えば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、掘削作業フラグＦＬはオフに設定される。
【0101】
ステップＳ１１０において、作業判定部１１０は、少なくとも掘削作業フラグＦＬ及びバケット角θｂに基づき、掘削作業開始条件及び掘削作業終了条件が成立しているか否かを判定し、その判定結果に応じた掘削作業フラグＦＬを設定して処理をステップＳ１２０に進める。
【0102】
ステップＳ１２０において、掘削時上限値演算部１１１ａは、バケット角θｂ及び調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄに基づき、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅを演算する。また、通常時上限値演算部１１１ｂは、調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄに基づき、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の通常時上限値Ｑｌｉｍｎを演算する。掘削時上限値Ｑｌｉｍｅ及び通常時上限値Ｑｌｉｍｎの演算が終了すると、処理がステップＳ１３０に進む。
【0103】
ステップＳ１３０において、指令値演算部１１２は、現在設定されている掘削作業フラグＦＬがオンであり、かつ、現在設定されているＡＵＴＯモードフラグＦｍがオンであるか否かを判定する。掘削作業フラグＦＬ及びＡＵＴＯモードフラグＦｍの双方がオンである場合には処理がステップＳ１４０に進む。掘削作業フラグＦＬ及びＡＵＴＯモードフラグＦｍの少なくとも一方がオフである場合には処理がステップＳ１５０に進む。
【0104】
ステップＳ１４０において、指令値演算部１１２は、掘削時上限値Ｑｌｉｍｅを制御指令値演算用の上限値Ｑｌｉｍとして設定して、処理をステップＳ１６０に進める。ステップＳ１５０において、指令値演算部１１２は、通常時上限値Ｑｌｉｍｎを制御指令値演算用の上限値Ｑｌｉｍとして設定して、処理をステップＳ１６０に進める。
【0105】
ステップＳ１６０において、指令値演算部１１２は、吐出量の上限値Ｑｌｉｍと、ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐと、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄと、図９及び図１０に示す油圧ポンプ３０Ａの制御特性とに基づき、油圧ポンプ３０Ａの制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。
【0106】
ステップＳ１６０の処理が完了すると、本制御周期における図１１に示すフローチャートの処理を終了し、次の制御周期において、ステップＳ１１０の処理からステップＳ１６０までの処理を再び実行する。なお、図示していないが、作業状態の判定に用いられるパラメータ（Ｆｃ，Ｐａ，θｂ）及び油圧ポンプ３０Ａの制御指令値Ｉｃｍｄの演算に用いられるパラメータ（θｂ，Ｃｄ，Ｔｐ，Ｐｄ）は、各種センサ及び操作装置からの信号に基づき、メインコントローラ１００によって所定の制御周期で繰り返し演算される。
【0107】
－動作－
図１２を参照して、本実施形態に係るホイールローダ１の主な動作と作用効果について説明する。図１２は、本実施形態に係るホイールローダ１の各パラメータ（アクセル操作量Ｒａ、アーム操作量Ｌａ、バケット操作量Ｌｂ、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄ、油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄ、アーム角θａ、及びバケット角θｂ）の時系列変化を示す図である。図１２では、ホイールローダ１で土砂山等の掘削対象物９１に対して掘削作業が行われる場合であって、オペレータが簡易掘削操作を行ったときの例を示す。なお、本実施形態において、制御モードは、ＡＵＴＯモードに設定されているものとする。
図１２を参照して、本実施形態に係るホイールローダ１の主な動作と作用効果について説明する。図１２は、本実施形態に係るホイールローダ１の各パラメータ（アクセル操作量Ｒａ、アーム操作量Ｌａ、バケット操作量Ｌｂ、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄ、油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄ、アーム角θａ、及びバケット角θｂ）の時系列変化を示す図である。図１２では、ホイールローダ１で土砂山等の掘削対象物９１に対して掘削作業が行われる場合であって、オペレータが簡易掘削操作を行ったときの例を示す。なお、本実施形態において、制御モードは、ＡＵＴＯモードに設定されているものとする。
【0108】
本実施形態の作用効果を明確にするため、バケット角θｂに基づいて油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値を調整しない比較例（本実施形態においてＭＡＮＵＡＬモードが設定されている場合に相当）と本実施形態とを比べながら本実施形態の作用効果を説明する。なお、本実施形態に係るホイールローダ１と本実施形態の比較例に係るホイールローダとでは、各種操作装置に対するオペレータの操作手順及び操作量、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄは同じであるものとする。また、掘削作業中の油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐは一定値である場合を想定している。
【0109】
図１２において、本実施形態の各パラメータの時系列変化は実線で示し、比較例の各パラメータの時系列変化は破線で示す。図１２（ａ）～（ｇ）の横軸は、時刻（経過時間）を示す。図１２（ａ）の縦軸はアクセル操作量センサ５６ａによって検出されたアクセル操作量Ｒａを示し、図１２（ｂ）の縦軸はアーム操作量センサ５２ａによって検出されたアーム操作量Ｌａを示す。図１２（ｃ）の縦軸はバケット操作量センサ５３ａによって検出されたバケット操作量Ｌｂを示す。図１２（ｄ）の縦軸は油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄを示し、図１２（ｅ）の縦軸は油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを示す。図１２（ｆ）の縦軸はアーム角θａを示し、図１２（ｇ）の縦軸はバケット角θｂを示す。
【0110】
図１２において、時刻ｔ０は、オペレータがアクセル操作装置５６を操作し、走行駆動力Ｆｃが増えて車体８が前進し始めた時刻である。時刻ｔ１は、バケット３が掘削対象物９１に貫入してアームシリンダ４のボトム圧Ｐａ及び油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄが増加し始めた時刻である。時刻ｔ２は、オペレータがアーム操作装置５２を操作し、バケット３が上昇し始めた時刻である。また、時刻ｔ２は、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた時刻である。時刻ｔ３は、オペレータがバケット操作装置５３を操作し、バケット３が手前に回動し始めた時刻である。時刻ｔ４は、掘削作業の中盤の時刻であり、本実施形態の油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄと比較例の油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄの大小関係が逆転し始めたときの時刻である。時刻ｔ５は、オペレータが操作装置５０の操作を止め、掘削作業を終了したときの時刻である。
【0111】
図１２（ａ）に示すように、アクセル操作量Ｒａは時刻ｔ０までは０（ゼロ）である。これは、時刻ｔ０までは、オペレータがアクセル操作装置５６を操作しておらず、ホイールローダ１が停止、若しくは微速前進していることを示している。時刻ｔ０で、オペレータがアクセルペダルを踏み込むことによりアクセル操作量Ｒａが急増し、車体８の前進加速が開始される。
【0112】
図１２（ｂ）に示すように、アーム操作量Ｌａは時刻ｔ２までは０（ゼロ）である。これは、時刻ｔ１でホイールローダ１を掘削対象物９１に突入させて、時刻ｔ２になるまでは、オペレータがアーム操作装置５２を操作しておらず、ホイールローダ１が突入姿勢を維持していることを示している。突入姿勢では、図１２（ｆ）に示すようにアーム角θａが小さい状態であって、バケット３の高さが地上付近にある。なお、この突入姿勢は、バケット３が地面と平行に近い姿勢であり、貫入姿勢の初期状態に相当する。時刻ｔ２から、オペレータがアーム操作装置５２を上げ側に操作することによりアーム操作量Ｌａが急増する。これにより、バケット３の上昇が開始する。
【0113】
図１２（ｃ）に示すように、バケット操作量Ｌｂは時刻ｔ３までは０（ゼロ）である。これは、時刻ｔ３になるまでは、オペレータがバケット操作装置５３を操作しておらず、ホイールローダ１が貫入姿勢を維持していることを示している。貫入姿勢では、図１２（ｇ）に示すようにバケット角θｂが小さい状態であって、バケット３が地面と略平行となっている。時刻ｔ３から、オペレータがバケット操作装置５３をクラウド側に操作することによりバケット操作量Ｌｂが急増する。これにより、バケット３による掘削対象物９１の掬い込みが開始される。
【0114】
図１２（ｄ）に示すように、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄは時刻ｔ１までは小さい。これは、バケット３が掘削対象物９１に貫入していないことを示す。時刻ｔ１で、バケット３が掘削対象物９１に貫入し始めたことで、油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄが増加する。
【0115】
図１２（ｅ）に示すように、比較例の場合、時刻ｔ２でのアーム操作量Ｌａの急増に応じて、油圧ポンプ３０Ａの吐出量ＱｄがＱｍｉｄまで増加している。Ｑｍｉｄは、最大吐出量Ｑｍａｘの半分程度である。その後、時刻ｔ５でアーム操作量Ｌａ及びバケット操作量Ｌｂが急減するまで吐出量Ｑｄは一定値を保っている。これにより、図１２（ｆ）に示すように、時刻ｔ２から時刻ｔ５まで、アーム角θａがほぼ一定の速度（時間変化率）で上昇している。同様に、図１２（ｇ）に示すように、時刻ｔ３から時刻ｔ５まで、バケット角θｂもほぼ一定の速度（時間変化率）で上昇している。
【0116】
一方、図１２（ｅ）に示すように、本実施形態の場合、時刻ｔ２でのアーム操作量Ｌａの急増に応じて、油圧ポンプ３０Ａの吐出量ＱｄがＱｍｉｄより少ない初期上限値Ｑｌｉｍ０まで増加している。その後、バケット角θｂの増加に合わせて、時刻ｔ５でアーム操作量Ｌａが急減するまで吐出量Ｑｄは徐々に増加している。これにより、図１２（ｆ）に示すように、本実施形態では、掘削作業の序盤及び中盤（時刻ｔ１～時刻ｔ４）では、アーム角θａの上昇速度（時間変化率、傾き）が比較例よりも低い。本実施形態では、アーム角θａの上昇速度は、時間の経過とともに増加する。このため、本実施形態では、掘削作業の終盤（時刻ｔ４～時刻ｔ５）において、アーム角θａの上昇速度が比較例よりも高くなる。同様に、図１２（ｇ）に示すように、本実施形態では、掘削作業の序盤及び中盤では、バケット角θｂの上昇速度（時間変化率、傾き）が比較例よりも低い。本実施形態では、掘削作業の終盤において、バケット角θｂの上昇速度が比較例よりも高くなる。
【0117】
以上のように、オペレータによる簡易掘削操作が行われた場合、比較例では掘削作業の序盤におけるアーム角θａ及びバケット角θｂの上昇速度がある程度高くなっている。したがって、比較例において、掘削対象物９１の表面近くを掘り進む浅掘りを防ぐためには、オペレータが貫入距離、車速、バケット３の高さ、及びバケット角θｂに応じて、アーム操作レバーとバケット操作レバーを調整する必要がある。その結果、オペレータの作業負荷が増大してしまう。なお、貫入距離とは、バケット３が掘削対象物９１に貫入を開始してからの走行距離のことを指す。
【0118】
また、オペレータによる簡易掘削操作が行われた場合、比較例では掘削作業の序盤から終盤にかけてアーム角θａ及びバケット角θｂの上昇速度（時間変化率）が、ほぼ一定である。つまり、比較例では、作業装置６の動作速度が低く抑制された状態が維持される。比較例では、掘削作業の中盤以降の作業装置６の動作速度が十分に増加しないため、作業時間が長くなり、作業効率が低下してしまう。さらに、貫入距離に対するバケット３の上昇距離の比率も必要以上に抑制される。このため、比較例において、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフを防ぐためには、オペレータが貫入距離、車速、バケット３の高さ、及びバケット角θｂに応じて、アクセル操作量を減少させる必要がある。その結果、オペレータの作業負荷が増大してしまうとともに、作業時間が長くなり作業効率が低下してしまう。
【0119】
これに対して、本実施形態に係るホイールローダ１では、掘削作業の序盤から中盤にかけて、油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄが比較例よりも低く抑えられる。そして、メインコントローラ１００は、バケット角θｂの増加に応じて油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値Ｑｌｉｍを増加させる。油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄは、上限値Ｑｌｉｍに基づいて調整される。これにより、本実施形態では、掘削作業の序盤のアーム角θａ及びバケット角θｂの上昇速度が比較例よりも低くなる。つまり、本実施形態によれば、オペレータによる簡易掘削操作が行われた場合であっても、掘削作業の序盤のバケットの上昇速度が抑えられるため、浅掘りが防止される。また、掘削作業の中盤以降のアーム角θａ及びバケット角θｂの上昇速度（時間変化率）は比較例よりも高くなる。このため、本実施形態によれば、オペレータにより簡易掘削操作が行われた場合であっても、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフを防ぐことができる。さらに、本実施形態によれば、掘削作業の中盤以降の作業装置６の動作速度を十分に高くできるため、作業時間を短縮できる。つまり、本実施形態によれば、オペレータの作業負荷を低減しつつ、作業効率を向上することができる。
【0120】
また、本実施形態では、掘削作業の序盤において作業装置６で消費する動力を必要最小限に抑えることができる。作業装置６の消費動力を抑えた分、エンジン２０の回転速度の上昇で消費する動力と走行駆動装置４５で消費する動力とを増大できる。つまり、本実施形態では、掘削作業の序盤において、エンジン２０の動力を増加させ、走行駆動力を増加させることができるため、作業効率を向上することができる。
【0121】
また、本実施形態では、簡易掘削操作で浅掘り、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフを防ぐことができるため、未熟なオペレータでも熟練したオペレータに近い作業効率で掘削作業を実現することができる。
【0122】
また、本実施形態では、余計な動力を消費する車輪７のスリップ、車体８のストール及び作業装置６の圧力リリーフを防ぐことができる。このため、無駄な燃料消費を防ぎ、燃費（燃料消費率）を向上することができる。
【0123】
また、本実施形態では、掘削作業中にオペレータが操作装置５０の操作量を変更する回数が低減する。このため、操作装置５０、作業装置６、及び走行駆動装置４５に発生する物理的な負荷が低減し、これらの装置の寿命を延伸することができる。
【0124】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0125】
（１）ホイールローダ（作業車両）１は、油圧ポンプ３０Ａの吐出量が吐出量の上限値Ｑｌｉｍを超えないように、吐出量に比例する油圧ポンプ３０Ａの容量を制御するメインコントローラ（制御装置）１００を備えている。メインコントローラ１００は、少なくともバケット角センサ（アーム相対角センサ６２及びバケット相対角センサ６３）の検出結果に基づいて、ホイールローダ１の作業状態が掘削作業状態であるか否かを判定する。メインコントローラ１００は、ホイールローダ１の作業状態が掘削作業状態であると判定された場合に、上限値Ｑｌｉｍを油圧ポンプ３０Ａの最大吐出量Ｑｍａｘよりも小さい所定吐出量（初期上限値Ｑｌｉｍ０）に低減し、バケット角センサ（６２，６３）により検出されたバケット角（バケット３の対地角）θｂの増加に応じて上限値Ｑｌｉｍを増加させる。
【0126】
この構成によれば、掘削作業において、浅掘りを防止しつつ作業時間の短縮が可能なホイールローダ１を提供することができる。浅掘りの防止及び作業時間の短縮は、掘削作業における作業効率[ｔｏｎ／ｈ]の向上につながる。
【0127】
（２）メインコントローラ１００は、掘削作業開始条件が成立したか否かを判定し、掘削作業開始条件が成立してからの作業状態を掘削作業状態とみなす。掘削作業開始条件は、様々な条件の組合わせにより構成される。掘削作業開始条件は、アームシリンダの圧力（ボトム圧）Ｐａが圧力閾値Ｐａ０以上であること、アーム操作装置５２のアーム上げ側の操作量Ｌａが第１操作量閾値Ｌａ０以上であること、及びバケット操作装置５３のバケットクラウド側の操作量Ｌｂが第２操作量閾値Ｌｂ０以上であることのうちの少なくとも一つと、バケット角θｂが上側閾値（第１角度閾値）θｂｂ以下であること、を含んでいることが好ましい。バケット角θｂが上側閾値θｂｂ以下であることを掘削作業開始条件に含めることにより、作業装置６が掘削対象物９１にバケット３を貫入させる姿勢になっていることを判定することができる。また、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが圧力閾値Ｐａ０以上であることを掘削作業開始条件に含めることにより、作業装置６が掘削対象物９１に突入したことを適切に判定することができる。さらに、アーム操作量Ｌａまたはバケット操作量Ｌｂが操作量閾値以上であることを掘削作業開始条件に含めることにより、オペレータによる掘削操作が行われたことを判定することができる。
【0128】
ここで、登坂走行、及び地面（走行面）をバケット３で平らにする整地作業では、バケット角θｂが下側閾値θｂａ以上上側閾値θｂｂ以下となり、かつ、走行駆動力Ｆｃが駆動力閾値Ｆｃ０以上となる場合がある。一方、登坂走行及び整地作業では、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが圧力閾値Ｐａ０以上となることがない。このため、（条件３Ａ）及び（条件５Ａ）の少なくとも一方を掘削作業開始条件に含めることにより、登坂走行中及び整地作業中に掘削作業が開始されたと誤判定されることを防止できる。
【0129】
（３）掘削作業開始条件は、車体８を前進させるための走行駆動力Ｆｃが駆動力閾値Ｆｃ０以上であることを含む。これにより、掘削対象物９１に近づくために、車体８が前進していることを適切に判定することができる。
【0130】
ここで、ダンプトラックへの積込作業など、車体８を停止させた状態で行う定置作業では、バケット角θｂが下側閾値θｂａ以上上側閾値θｂｂ以下となり、かつ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが圧力閾値Ｐａ０以上となることがある。一方、定置作業では、走行駆動力Ｆｃが駆動力閾値Ｆｃ０以上となることがない。このため、（条件４Ａ）を掘削作業開始条件に含めることにより、定置作業中に掘削作業が開始されたと誤判定されることを防止できる。
【0131】
（４）上記（２），（３）のとおり、掘削作業開始条件が複数の条件で構成されているため、非掘削作業状態から掘削作業状態に移行したことを適切に判定することができる。
【0132】
（５）メインコントローラ１００は、掘削作業終了条件が成立したか否かを判定し、掘削作業終了条件が成立してからの作業状態を非掘削作業状態とみなす。掘削作業終了条件は、掘削作業状態であるときに、バケット角θｂが上側閾値（第１角度閾値）θｂｂよりも大きい解除閾値（第２角度閾値）θｂｃ以上となったことを含む。これにより、作業装置６が運搬姿勢になっていることを判定することができる。非掘削作業状態では、バケット角θｂに応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍが制御されることがない。このため、掘削作業の終了後、ダンプトラックに向かって車体８を走行させる際に、バケット３を十分な速度で上昇させることができる。また、ダンプトラックに土砂を放出する際、十分な速度でバケット３をダンプ動作させることができる。つまり、非掘削作業状態での作業効率を向上することができる。
【0133】
－第１実施形態の変形例－
上記第１実施形態では、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた場合に、メインコントローラ１００がバケット角θｂに応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍを演算する例について説明した。しかしながら、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた場合に、メインコントローラ１００は、バケット角θｂに関わらず吐出量の上限値Ｑｌｉｍを初期上限値Ｑｌｉｍ０に設定してもよい。この場合、メインコントローラ１００は、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた後、バケット角θｂに変化が生じてからバケット角θｂの増加に応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍを増加させる。
上記第１実施形態では、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた場合に、メインコントローラ１００がバケット角θｂに応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍを演算する例について説明した。しかしながら、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた場合に、メインコントローラ１００は、バケット角θｂに関わらず吐出量の上限値Ｑｌｉｍを初期上限値Ｑｌｉｍ０に設定してもよい。この場合、メインコントローラ１００は、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられた後、バケット角θｂに変化が生じてからバケット角θｂの増加に応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍを増加させる。
【0134】
－第２実施形態－
図１３を参照して、本発明の第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、第１実施形態で説明した構成と同一若しくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。図１３は、第２実施形態に係るメインコントローラ２００の機能ブロック図である。
図１３を参照して、本発明の第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、第１実施形態で説明した構成と同一若しくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。図１３は、第２実施形態に係るメインコントローラ２００の機能ブロック図である。
【0135】
本第２実施形態では、指令値演算部２１２による油圧ポンプ３０Ａの制御指令値Ｉｃｍｄの演算方法が、第１実施形態と異なっている。具体的には、図１３に示すように、指令値演算部２１２は、掘削作業フラグＦＬと、ＡＵＴＯモードフラグＦｍと、吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅと、吐出量の通常時上限値Ｑｌｉｍｎと、ポンプ吸収トルクの上限値Ｔｐと、吐出圧センサ７１で検出された油圧ポンプ３０Ａの吐出圧Ｐｄと、ポンプ回転速度センサ６７（図２参照）で検出された油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐとに基づいて、油圧ポンプ３０Ａの制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。
【0136】
本第２実施形態において、掘削作業フラグＦＬ及びＡＵＴＯモードフラグＦｍの少なくとも一方がオフに設定されている場合の制御は、第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【0137】
指令値演算部２１２は、油圧ポンプ３０Ａの吐出量がその上限値Ｑｌｉｍを超えないように、かつ、油圧ポンプ３０Ａの吸収トルクがその上限値Ｔｐを超えないように、制御指令値Ｉｃｍｄを演算する。さらに、指令値演算部２１２は、掘削作業フラグＦＬ及びＡＵＴＯモードフラグＦｍの双方がオンに設定されている場合、そのときの作業状態を掘削作業状態とみなす。指令値演算部２１２は、掘削作業状態であるとみなした場合に、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐが低くなるほど、油圧ポンプ３０Ａの容量を増加させる。
【0138】
本第２実施形態において、指令値演算部２１２は、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐの変動によって吐出量Ｑｄが変動しないように、制御指令値Ｉｃｍｄを調整する。制御指令値Ｉｃｍｄは、例えば、以下の式（２）によって計算される。
【0139】
【数2】
【0140】
式（２）において、Ｉｃｍｄ１は、第１実施形態における制御指令値である。また、式（２）において、Ｎｐは油圧ポンプ３０Ａの回転速度であり、Ｎｐｒは油圧ポンプ３０Ａの定格回転速度であり、αは変換係数（補正係数）である。変換係数αは、無次元数であり、レギュレータ３４の制御指令値Ｉｃｍｄと油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄとの相関関係によって予め設定される。変換係数αには、例えば、０．５以上２．０以下の値が採用される。
【0141】
例えば、回転速度Ｎｐが１００％（定格値）から９０％に低減した場合、指令値演算部２１２は制御指令値Ｉｃｍｄを低減させる。これにより、油圧ポンプ３０Ａの容量が増加し、油圧ポンプ３０Ａの吐出量が定格値まで増加する。
【0142】
このように、本第２実施形態では、第１実施形態で説明した制御指令値Ｉｃｍｄ１を油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐに基づき補正することにより、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐの変動によって吐出量Ｑｄが変動しないようになる。このため、エンジン２０の実回転速度と目標回転速度との乖離が大きく、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐが設定した回転速度より低い状況であっても、油圧ポンプ３０Ａの吐出量Ｑｄを上限値Ｑｌｉｍに一致させることができる。したがって、掘削作業の序盤、及び掘削作業の途中でエンジン２０の実回転速度が変動するような場合でも、作業装置６の動作速度を安定させることができる。つまり、本第２実施形態によれば、オペレータの作業負荷を一層低減することができる。
【0143】
－第２実施形態の変形例－
上記第２実施形態では、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐに基づき制御指令値が補正される例について説明した。しかしながら、補正方法はこれに限定されない。メインコントローラ２００は、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐが低くなるほど、油圧ポンプ３０Ａの容量を増加させることができればよい。例えば、メインコントローラ２００は、制御指令値に代えて、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値Ｑｌｉｍを補正しても上記第２実施形態と同様の効果が得られる。本第２実施形態の変形例において、吐出量の上限値Ｑｌｉｍは、例えば、以下の式（３）によって計算される。
上記第２実施形態では、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐに基づき制御指令値が補正される例について説明した。しかしながら、補正方法はこれに限定されない。メインコントローラ２００は、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐが低くなるほど、油圧ポンプ３０Ａの容量を増加させることができればよい。例えば、メインコントローラ２００は、制御指令値に代えて、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値Ｑｌｉｍを補正しても上記第２実施形態と同様の効果が得られる。本第２実施形態の変形例において、吐出量の上限値Ｑｌｉｍは、例えば、以下の式（３）によって計算される。
【0144】
【数3】
【0145】
式（３）において、Ｑｌｉｍ１は、第１実施形態における吐出量の上限値である。なお、式（２），（３）において、油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐの代わりに、油圧ポンプ３０Ａの目標回転速度を用いてもよい。この場合においても、オペレータの操作量によって変動する油圧ポンプ３０Ａの回転速度Ｎｐの変動を吸収し、バケット３の上昇速度をある程度安定させることができ、オペレータの作業負荷を低減することができる。なお、油圧ポンプ３０Ａの目標回転速度を用いることにより、実回転速度を用いる場合に比べて応答性を向上することができる。ただし、負荷の変動による実回転速度の変化に対応させるためには、ポンプ回転速度センサ６７により検出された回転速度Ｎｐを用いることが好ましい。
【0146】
－第３実施形態－
図１４及び図１５を参照して、本発明の第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、第１実施形態で説明した構成と同一若しくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。図１４は、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１４及び図１５を参照して、本発明の第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、第１実施形態で説明した構成と同一若しくは相当する構成には同一の参照記号を付し、相違点を主に説明する。図１４は、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。
【0147】
本第３実施形態に係るメインコントローラ３００は、上記第１実施形態のメインコントローラ１００の機能と、貫入距離演算部３１３としての機能を有している。また、作業判定部３１０による掘削作業の開始の判定方法、及び、掘削時上限値演算部３１１ａによる吐出量の上限値Ｑｌｉｍの演算方法が、第１実施形態と異なっている。
【0148】
図１４に示すように、作業判定部３１０は、走行駆動力Ｆｃ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａ、及びバケット角θｂに基づいて、掘削作業開始条件が成立したか否かを判定する。本第３実施形態では、掘削作業開始条件に第１実施形態で説明した（条件５Ａ）が含まれていない。つまり、作業判定部３１０は、（条件１Ａ）～（条件４Ａ）の全てが満たされた場合には、掘削作業開始条件が成立したとして、掘削作業フラグＦＬをオフからオンに切り替える（ＦＬ＝１）。つまり、本第３実施形態では、アーム操作量Ｌａ及びバケット操作量Ｌｂにかかわらず、掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替わる。
【0149】
作業判定部３１０は、（条件１Ａ）～（条件４Ａ）の少なくとも一つが満たされていない場合には、掘削作業開始条件は成立していないと判定する。作業判定部３１０は、（条件１Ａ）が満たされている場合であって、（条件２Ａ）～（条件４Ａ）の少なくとも一つが満たされていないときには、掘削作業開始条件は成立していないとして、掘削作業フラグＦＬをオフのままにする。
【0150】
図１４に示すように、貫入距離演算部３１３は、掘削作業フラグＦＬと、車速センサ６１（図２参照）で検出された車速ｖとに基づいて、貫入距離Ｌｄを演算する。貫入距離Ｌｄは、ホイールローダ１が掘削対象物９１に突入し、バケット３が貫入し始めてからの車体８の移動距離に相当する。掘削作業フラグＦＬがオフに設定されている場合、貫入距離演算部３１３は、貫入距離Ｌｄを０（ゼロ）にする。つまり、掘削作業フラグＦＬがオンからオフに切り替えられると、貫入距離Ｌｄが初期値である０（ゼロ）にリセットされる。
【0151】
貫入距離演算部３１３は、掘削作業フラグＦＬがオンに設定されている場合、そのときの作業状態を掘削作業状態とみなし、車速ｖと時間に基づき、貫入距離Ｌｄを演算する。貫入距離Ｌｄは、例えば、メインコントローラ１００の制御周期ごとに車速ｖ[ｍ／制御周期]を積算することによって計算される。つまり、貫入距離演算部３１３は、掘削作業状態であるとみなしてからの車体８の走行距離を貫入距離Ｌｄとして演算する。
【0152】
掘削時上限値演算部３１１ａは、バケット角θｂと、アーム角θａと、貫入距離Ｌｄと、調整ダイヤル５９の指示値Ｃｄとに基づいて、油圧ポンプ３０Ａの吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅを演算する。図１５は、第３実施形態に係る掘削時上限値演算部３１１ａの機能について示す図である。図１５に示すように、掘削時上限値演算部３１１ａは、第１上限値演算部３１１１、第２上限値演算部３１１２、第３上限値演算部３１１３、及び最大値選択部３１１４を有している。
【0153】
第１上限値演算部３１１１は、相関マップＭ１を参照し、バケット角θｂに基づいて吐出量の第１上限値Ｑｌｉｍｅ１を演算する。第２上限値演算部３１１２は、相関マップＭ２を参照し、アーム角θａに基づいて吐出量の第２上限値Ｑｌｉｍｅ２を演算する。第３上限値演算部３１１３は、相関マップＭ３を参照し、貫入距離Ｌｄに基づいて吐出量の第３上限値Ｑｌｉｍｅ３を演算する。
【0154】
相関マップＭ１は、バケット角θｂと吐出量の第１上限値Ｑｌｉｍｅ１との関係を規定する。相関マップＭ２は、アーム角θａと吐出量の第２上限値Ｑｌｉｍｅ２との関係を規定する。相関マップＭ３は、貫入距離Ｌｄと吐出量の第３上限値Ｑｌｉｍｅ３との関係を規定する。相関マップＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、予めＲＯＭ１０２に記憶されている。
【0155】
相関マップＭ１は、第１実施形態で説明した相関マップ（図８参照）に相当する。相関マップＭ１は、バケット角θｂの増加に応じて第１上限値Ｑｌｉｍｅ１を増加させる特性を規定している。具体的には、相関マップＭ１は、以下の特性を規定している。バケット角θｂが序盤バケット角θｂ０以下では、第１上限値Ｑｌｉｍｅ１が初期上限値Ｑｌｉｍ０となる。また、バケット角θｂが序盤バケット角θｂ０以上終盤バケット角θｂ３以下では、バケット角θｂの増加に応じて第１上限値Ｑｌｉｍｅ１が増加する。さらに、バケット角θｂが終盤バケット角θｂ３以上では、第１上限値Ｑｌｉｍｅ１は最大吐出量Ｑｍａｘとなる。
【0156】
相関マップＭ２では、アーム角θａの増加に応じて第２上限値Ｑｌｉｍｅ２を増加させる特性を規定している。具体的には、相関マップＭ２は、以下の特性を規定している。アーム角θａが序盤アーム角θａ０以下では、第２上限値Ｑｌｉｍｅ２は初期上限値Ｑｌｉｍ０となる。また、アーム角θａが序盤アーム角θａ０以上終盤アーム角θａｘ以下では、アーム角θａの増加に応じて第２上限値Ｑｌｉｍｅ２が増加する。さらに、アーム角θａが終盤アーム角θａｘ以上では、第２上限値Ｑｌｉｍｅ２は最大吐出量Ｑｍａｘとなる。
【0157】
相関マップＭ３では、貫入距離Ｌｄの増加に応じて第３上限値Ｑｌｉｍｅ３を増加させる特性を規定している。具体的には、相関マップＭ３は、以下の特性を規定している。貫入距離Ｌｄが序盤貫入距離Ｌｄ０以下では、第３上限値Ｑｌｉｍｅ３は初期上限値Ｑｌｉｍ０となる。また、貫入距離Ｌｄが序盤貫入距離Ｌｄ０以上終盤貫入距離Ｌｄｘ以下では、貫入距離Ｌｄの増加に応じて第３上限値Ｑｌｉｍｅ３が増加する。さらに、貫入距離Ｌｄが終盤貫入距離Ｌｄｘ以上では、第３上限値Ｑｌｉｍｅ３は最大吐出量Ｑｍａｘとなる。
【0158】
最大値選択部３１１４は、第１～第３上限値演算部３１１１～３１１３で演算された第１～第３上限値Ｑｌｉｍｅ１～Ｑｌｉｍｅ３のうち最大のもの掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとして選択し、指令値演算部１１２に出力する。
【0159】
第１実施形態では、バケット角θｂの増加に応じて油圧ポンプ３０Ａの吐出量の上限値Ｑｌｉｍが増加する。つまり、掘削対象物９１にバケット３が貫入した後、オペレータがバケット操作レバー及びアーム操作レバーを操作していない場合には、油圧ポンプ３０Ａの吐出量が増加しない。したがって、掘削対象物９１にバケット３に貫入した後のバケット操作レバー及びアーム操作レバーの操作が遅い場合、バケット３の上昇速度が十分に高くなる前に貫入距離Ｌｄが大きくなりすぎて、車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフが発生してしまうおそれがある。
【0160】
これに対して、本第３実施形態に係るメインコントローラ３００は、掘削作業状態であるとみなしてからの車体８の走行距離である貫入距離Ｌｄを演算する。メインコントローラ３００は、掘削作業状態であるとみなした場合に、貫入距離Ｌｄの増加に応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍを増加させる。このため、例えば、掘削作業の中盤までバケット操作レバー及びアーム操作レバーが操作されていない場合であっても、バケット３が掘削対象物９１に貫入すると、貫入距離Ｌｄの増加に応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍが増加する。したがって、掘削対象物９１にバケット３が貫入した後のバケット操作レバー及びアーム操作レバーの操作が遅くなってしまったとしても、バケット３を十分な速度で上昇させることができる。つまり、本第３実施形態によれば、オペレータの操作の遅延に起因してバケット３が掘削対象物９１に貫入し過ぎることによる車輪７のスリップ、車体８のストール、及び作業装置６の圧力リリーフの発生を防止できる。
【0161】
また、メインコントローラ３００は、掘削作業状態であるとみなした場合に、アーム相対角センサ（アーム角センサ）６２により検出されたアーム角θａの増加に応じて吐出量の上限値Ｑｌｉｍを増加させる。これにより、作業装置６の動作速度をより適切確保することができる。
【0162】
－第３実施形態の変形例－
上記第３実施形態では、吐出量の第１上限値Ｑｌｉｍｅ１、第２上限値Ｑｌｉｍｅ２、及び第３上限値Ｑｌｉｍｅ３のうち最も大きい値を吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとして決定する例について説明した。しかしながら、吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅの決定方法はこれに限定されない。例えば、掘削時上限値演算部３１１ａは、吐出量の第１上限値Ｑｌｉｍｅ１、第２上限値Ｑｌｉｍｅ２、及び第３上限値Ｑｌｉｍｅ３の平均値を吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとして決定してもよい。
上記第３実施形態では、吐出量の第１上限値Ｑｌｉｍｅ１、第２上限値Ｑｌｉｍｅ２、及び第３上限値Ｑｌｉｍｅ３のうち最も大きい値を吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとして決定する例について説明した。しかしながら、吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅの決定方法はこれに限定されない。例えば、掘削時上限値演算部３１１ａは、吐出量の第１上限値Ｑｌｉｍｅ１、第２上限値Ｑｌｉｍｅ２、及び第３上限値Ｑｌｉｍｅ３の平均値を吐出量の掘削時上限値Ｑｌｉｍｅとして決定してもよい。
【0163】
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。
【0164】
＜変形例１＞
掘削作業開始条件は、上述した例に限定されない。
掘削作業開始条件は、上述した例に限定されない。
【0165】
＜変形例１―１＞
例えば、（条件５Ａ）及び（条件３Ａ）は、いずれも登坂走行及び整地作業での誤判定を防止するための条件である。このため、第１実施形態及び第２実施形態において、（条件３Ａ）に代えて、（条件５Ａ）を採用してもよい。
例えば、（条件５Ａ）及び（条件３Ａ）は、いずれも登坂走行及び整地作業での誤判定を防止するための条件である。このため、第１実施形態及び第２実施形態において、（条件３Ａ）に代えて、（条件５Ａ）を採用してもよい。
【0166】
＜変形例１―２＞
アームシリンダ４の圧力を用いた（条件３Ａ）に代えて、以下の（条件３Ａａ）が採用されてもよい。
（条件３Ａａ）車体８に作用する反力Ｆｒが反力閾値Ｆｒ０以上である。
アームシリンダ４の圧力を用いた（条件３Ａ）に代えて、以下の（条件３Ａａ）が採用されてもよい。
（条件３Ａａ）車体８に作用する反力Ｆｒが反力閾値Ｆｒ０以上である。
【0167】
反力Ｆｒは、例えば、走行駆動力Ｆｃと車速ｖに基づいて、以下の運動量と力積の関係式（４）を用いて算出される。
【0168】
【数4】
【0169】
ここで、ｍはホイールローダ１の質量、ｔａは基準時刻、ｔｂは基準時刻ｔａから所定時間経過後の時刻、ｖａは基準時刻ｔａにおけるホイールローダ１の車速ｖ、ｖｂは時刻ｔｂにおけるホイールローダ１の車速ｖである。
【0170】
＜変形例１－３＞
（条件４Ａ）は、車体８が前進していることを判定するための条件であって、定置作業での誤判定を防止するために設けられる。このため、走行駆動力Ｆｃを用いた（条件４Ａ）に代えて、以下の（条件４Ａａ）あるいは（条件４Ａｂ）が採用されてもよい。
（条件４Ａａ）アクセル操作量が予め定められた操作量閾値以上である。
（条件４Ａｂ）走行駆動トルク（モータ出力トルク）Ｔｍが予め定められたトルク閾値以上である。
（条件４Ａ）は、車体８が前進していることを判定するための条件であって、定置作業での誤判定を防止するために設けられる。このため、走行駆動力Ｆｃを用いた（条件４Ａ）に代えて、以下の（条件４Ａａ）あるいは（条件４Ａｂ）が採用されてもよい。
（条件４Ａａ）アクセル操作量が予め定められた操作量閾値以上である。
（条件４Ａｂ）走行駆動トルク（モータ出力トルク）Ｔｍが予め定められたトルク閾値以上である。
【0171】
＜変形例１－４＞
上記実施形態では、（条件１Ａ）～（条件５Ａ）の全てが満たされると、直ちに掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられ、（条件１Ｂ）及び（条件２Ｂ）の双方が満たされると、直ちに掘削作業フラグＦＬがオンからオフに切り替えられる例について説明した。しかしながら、この場合、掘削作業開始条件及び掘削作業終了条件の判定に用いられるパラメータに脈動があったり、パラメータにノイズが含まれていたり、掘削作業フラグＦＬが切り替わる前後でオペレータによる操作が変更になったりした場合に、掘削作業フラグＦＬが想定したタイミングで切り替わらないおそれがある。
上記実施形態では、（条件１Ａ）～（条件５Ａ）の全てが満たされると、直ちに掘削作業フラグＦＬがオフからオンに切り替えられ、（条件１Ｂ）及び（条件２Ｂ）の双方が満たされると、直ちに掘削作業フラグＦＬがオンからオフに切り替えられる例について説明した。しかしながら、この場合、掘削作業開始条件及び掘削作業終了条件の判定に用いられるパラメータに脈動があったり、パラメータにノイズが含まれていたり、掘削作業フラグＦＬが切り替わる前後でオペレータによる操作が変更になったりした場合に、掘削作業フラグＦＬが想定したタイミングで切り替わらないおそれがある。
【0172】
このため、メインコントローラ１００は、（条件１Ａ）～（条件５Ａ），（条件１Ｂ），（条件２Ｂ）のそれぞれにおいて、その状態が予め定められた維持時間を経過したことを含めてもよい。例えば、（条件３Ａ）は、「アームシリンダ４のボトム圧Ｐａが圧力閾値Ｐａ０以上である状態が維持時間を経過したこと」としてもよい。あるいは、メインコントローラ１００は、掘削作業開始条件が成立している状態が所定時間経過した場合に、掘削作業フラグＦＬをオフからオンに切り替えてもよい。同様に、メインコントローラ１００は、掘削作業終了条件が成立している状態が所定時間を経過した場合に、掘削作業フラグＦＬをオンからオフに切り替えてもよい。これにより、判定に用いられるパラメータに脈動があったり、パラメータの検出値にノイズが含まれていたり、掘削作業フラグＦＬが切り替わる前後でオペレータによる操作が変更になったりした場合に、掘削作業フラグＦＬが想定していないタイミングで切り替わることが防止される。
【0173】
＜変形例２＞
掘削作業終了条件は、上述した例に限定されない。例えば、掘削作業開始条件が成立してからの時間が、予め定めた時間閾値（例えば、５秒程度）を経過した場合に、掘削作業終了条件が成立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。
掘削作業終了条件は、上述した例に限定されない。例えば、掘削作業開始条件が成立してからの時間が、予め定めた時間閾値（例えば、５秒程度）を経過した場合に、掘削作業終了条件が成立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。
【0174】
＜変形例３＞
上記実施形態では、作業装置６と走行駆動装置４５に動力を供給する動力源がエンジン２０である例を説明した。しかしながら、動力源はそれ以外であってもよい。例えば、動力源は、電動モータであってもよい。ホイールローダ１は、例えば、蓄電池または燃料電池を用いて、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを電動モータで駆動するとともに、蓄電池または燃料電池からの電力によって走行電動機４３を駆動する構成としてもよい。
上記実施形態では、作業装置６と走行駆動装置４５に動力を供給する動力源がエンジン２０である例を説明した。しかしながら、動力源はそれ以外であってもよい。例えば、動力源は、電動モータであってもよい。ホイールローダ１は、例えば、蓄電池または燃料電池を用いて、油圧ポンプ３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃを電動モータで駆動するとともに、蓄電池または燃料電池からの電力によって走行電動機４３を駆動する構成としてもよい。
【0175】
＜変形例４＞
上記実施形態では、操作装置５０がオペレータによって操作されて、掘削作業、積込作業等が行われるホイールローダ１に本発明を適用する例について説明した。しかしながら、掘削作業状態において、バケット角θｂの増加に応じて油圧ポンプ３０Ａの吐出量を増加させる制御は、自動運転のホイールローダ１にも適用することができる。この場合、吐出量の上限値は、吐出量の目標値に相当する。
上記実施形態では、操作装置５０がオペレータによって操作されて、掘削作業、積込作業等が行われるホイールローダ１に本発明を適用する例について説明した。しかしながら、掘削作業状態において、バケット角θｂの増加に応じて油圧ポンプ３０Ａの吐出量を増加させる制御は、自動運転のホイールローダ１にも適用することができる。この場合、吐出量の上限値は、吐出量の目標値に相当する。
【0176】
＜変形例５＞
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。例えば、走行駆動力Ｆｃ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａ、及びバケット角θｂのそれぞれに移動平均処理やローパスフィルタ処理をすることで、作業判定部１１０の誤判定を抑制することができる。また、バケット角θｂに移動平均処理やローパスフィルタ処理をすることで、吐出量の上限値Ｑｌｉｍの脈動を抑制することができるので、作業装置６の動作速度の安定性の向上を図ることができる。
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。例えば、走行駆動力Ｆｃ、アームシリンダ４のボトム圧Ｐａ、及びバケット角θｂのそれぞれに移動平均処理やローパスフィルタ処理をすることで、作業判定部１１０の誤判定を抑制することができる。また、バケット角θｂに移動平均処理やローパスフィルタ処理をすることで、吐出量の上限値Ｑｌｉｍの脈動を抑制することができるので、作業装置６の動作速度の安定性の向上を図ることができる。
【0177】
＜変形例６＞
上記実施形態で説明したメインコントローラ１００，２００，３００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。
上記実施形態で説明したメインコントローラ１００，２００，３００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。
【0178】
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。
【符号の説明】
【0179】
１…ホイールローダ、２…アーム、３…バケット、４…アームシリンダ、５…バケットシリンダ、６…作業装置、７…車輪、８…車体、１１…走行装置、１６…エンジン室、２０…エンジン、３０Ａ…油圧ポンプ、３４…レギュレータ、４０…発電電動機、４３…走行電動機、４５…走行駆動装置、５０…操作装置、５２…アーム操作装置、５２ａ…アーム操作量センサ、５３…バケット操作装置、５３ａ…バケット操作量センサ、５６…アクセル操作装置、５６ａ…アクセル操作量センサ、５８…モード切替スイッチ（モード切替装置）、５９…調整ダイヤル、６１…車速センサ、６２…アーム相対角センサ（アーム角センサ、バケット角センサ）、６３…バケット相対角センサ（バケット角センサ）、６４…エンジン回転速度センサ、６５…トルクセンサ、６６…電流センサ、６７…ポンプ回転速度センサ、７１…吐出圧センサ、７４…アームシリンダ圧センサ、９１…掘削対象物、１００，２００，３００…メインコントローラ（制御装置）、１１０，３１０…作業判定部、１１１ａ，３１１ａ…掘削時上限値演算部、１１１ｂ…通常時上限値演算部、１１２，２１２…指令値演算部、１２０…エンジンコントローラ、３１３…貫入距離演算部、３１１１…第１上限値演算部、３１１２…第２上限値演算部、３１１３…第３上限値演算部、３１１４…最大値選択部、Ｃｄ…調整ダイヤルの指示値、Ｆｃ…走行駆動力、Ｆｃ０…駆動力閾値、ＦＬ…掘削作業フラグ、Ｆｍ…ＡＵＴＯモードフラグ、Ｆｒ…反力、Ｆｒ０…反力閾値、Ｉｃｍｄ…制御指令値、Ｌａ…アーム操作量、Ｌａ０…第１操作量閾値、Ｌｂ…バケット操作量、Ｌｂ０…第２操作量閾値、Ｌｄ…貫入距離、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…相関マップ、Ｎｐ…油圧ポンプの回転速度、Ｐａ…アームシリンダのボトム圧（アームシリンダの圧力）、Ｐａ０…圧力閾値、Ｐｄ…油圧ポンプの吐出圧、Ｐｍａｘ…最高吐出圧、Ｑｄ…油圧ポンプの吐出量、Ｑｌｉｍ…吐出量の上限値、Ｑｌｉｍ０…初期上限値、Ｑｌｉｍｅ…吐出量の掘削時上限値、Ｑｌｉｍｅ１…第１上限値、Ｑｌｉｍｅ２…第２上限値、Ｑｌｉｍｅ３…第３上限値、Ｑｌｉｍｎ…吐出量の通常時上限値、Ｑｍａｘ…最大吐出量、Ｒａ…アクセル操作量、Ｔｍ…走行駆動トルク（モータ出力トルク）、Ｔｐ…ポンプ吸収トルクの上限値、ｖ…車速、θａ…アーム角（アームの角度）、θｂ…バケット角（バケットの角度）、θｂａ…下側閾値、θｂｂ…上側閾値（第１角度閾値）、θｂｃ…解除閾値（第２角度閾値）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】