特開 2024-143645 作業車両

(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】P2024143645

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20241003BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 C

E02F9/26 B

E02F9/20 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056421

(22)【出願日】2023-03-30

(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】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 義帝

(72)【発明者】

【氏名】小鷹 稔生

(72)【発明者】

【氏名】上田 智裕

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 和之

【テーマコード（参考）】

2D003

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003AB04

2D003BA03

2D003BA06

2D003BB07

2D003BB10

2D003DA04

2D003DB04

2D015HA03

2D015HB04

(57)【要約】

【課題】オペレータに不快感を与えることなく、走行中の作業装置を路面から浮かせた姿勢で保持することが可能な作業車両を提供する。
【解決手段】作業装置２を備えたホイールローダ１において、コントローラ５，５Ａは、リフトアーム角度センサ４１で検出されたリフトアーム角度θと目標角度θｔとの差｜θ－θｔ｜をリフトアーム２１の姿勢偏差として算出し、姿勢偏差｜θ－θｔ｜が第１閾値α以上となった場合に上昇開始制御を実行し、リフトアーム２１が上昇動作を開始した場合に上昇維持制御を実行し、上昇維持制御により姿勢偏差｜θ－θｔ｜が第２閾値β以下となった場合に上昇維持制御を停止する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体に取り付けられた作業装置と、
前記作業装置を操作するための操作装置と、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出されて前記油圧シリンダに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、
前記方向制御弁を制御するコントローラと、
を備えた作業車両において、
前記コントローラは、
前記姿勢検出装置で検出される前記作業装置の姿勢と目標姿勢との差を前記作業装置の姿勢偏差として算出し、
算出した前記姿勢偏差が、所定の第１閾値以上となった場合に、前記作業装置が上昇動作を開始するように前記方向制御弁を制御する上昇開始制御を実行し、
前記上昇開始制御により前記作業装置が上昇動作を開始した場合、上昇中の前記作業装置の上昇速度が維持されるように前記方向制御弁を制御する上昇維持制御を実行し、
前記上昇維持制御により、前記姿勢偏差が、所定の第２閾値以下となった場合、前記上昇維持制御を停止する
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、
前記コントローラは、
前記操作装置が操作されない状態が所定の規定停止時間以上経過した場合に、前記姿勢検出装置で検出された前記作業装置の姿勢を前記目標姿勢として設定する
ことを特徴とする作業車両。

【請求項3】

請求項１に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記姿勢検出装置で検出された前記作業装置の姿勢に移動平均化処理を施し、
前記移動平均化処理が施された前記作業装置の姿勢と前記目標姿勢との差を前記姿勢偏差として算出する
ことを特徴とする作業車両。

【請求項4】

請求項１に記載の作業車両において、
前記コントローラは、
前記姿勢検出装置で検出された前記作業装置の姿勢に移動平均化処理を施し、
前記移動平均化処理が施される前の前記作業装置の姿勢と前記移動平均化処理が施された後の前記作業装置の姿勢との乖離を補正する補正率を記憶し、
前記第２閾値を前記補正率に基づいて補正し、
前記上昇維持制御により、前記姿勢偏差が、補正した前記第２閾値以下となった場合に、前記上昇維持制御を停止する
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、
前記方向制御弁を制御する電磁制御弁を備え、
前記コントローラは、
前記電磁制御弁を介して前記方向制御弁を制御し、
前記姿勢偏差が前記第１閾値以上となった場合に、前記上昇開始制御として、前記電磁制御弁に対して出力する電流値を、前記方向制御弁のスプールが動き出さない上限であるスタンバイ電流値から徐々に上昇させ、
前記上昇開始制御により前記作業装置が上昇動作を開始した場合、前記上昇維持制御として、上昇中の前記作業装置の上昇速度が維持されるように前記電磁制御弁に対して出力している電流値を固定し、
前記上昇維持制御により前記姿勢偏差が前記第２閾値以下となった場合に、前記電磁制御弁に対して出力している電流値を前記スタンバイ電流値以下に低減する
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、
前記コントローラは、
前記上昇開始制御により、前記姿勢偏差が、前記第１閾値よりも小さく、前記第２閾値よりも大きい所定の第３閾値以下となった場合、前記作業装置が上昇動作を開始したと判定する
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、作業装置を備えた作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、ホイールローダやトラクターなどの作業車両は、作業装置を路面から浮かせた姿勢で保持しながら道路を走行する。このとき、作業装置を駆動する油圧シリンダの動作を制御する制御弁や、油圧シリンダに過度な圧力が掛かることを回避する安全弁などから作動油がリークすると、作業装置が自重により自然降下して路面に衝突してしまう可能性がある。

【0003】

そこで、例えば、特許文献１に記載のトラクターでは、作業装置の現在の位置とメモリに予め記憶された記憶値との差分が、所定の基準量以上に拡大した場合に、当該差分を所定の基準量以内に収めるように作業装置を上昇させて作業装置の姿勢を自動で保持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８－１８９０５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載のトラクターの場合、オペレータがアクセルペダルを踏み込むとエンジンの回転数が増加し、作業装置を駆動する油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプから吐出される吐出量が増える場合には、作業装置が急に上昇してしまうおそれがある。作業装置が急に上昇することによって車体が振動し、オペレータに不快感を与えることになり得る。

【0006】

そこで、本発明の目的は、オペレータに不快感を与えることなく、走行中の作業装置を路面から浮かせた姿勢で保持することが可能な作業車両を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するために、本発明は、車体に取り付けられた作業装置と、前記作業装置を操作するための操作装置と、前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記作業装置を駆動する油圧シリンダと、前記油圧シリンダに作動油を供給する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出されて前記油圧シリンダに供給される作動油の流れを制御する方向制御弁と、前記方向制御弁を制御するコントローラと、を備えた作業車両において、前記コントローラは、前記姿勢検出装置で検出される前記作業装置の姿勢と目標姿勢との差を前記作業装置の姿勢偏差として算出し、算出した前記姿勢偏差が、所定の第１閾値以上となった場合に、前記作業装置が上昇動作を開始するように前記方向制御弁を制御する上昇開始制御を実行し、前記上昇開始制御により前記作業装置が上昇動作を開始した場合、上昇中の前記作業装置の上昇速度が維持されるように前記方向制御弁を制御する上昇維持制御を実行し、前記上昇維持制御により、前記姿勢偏差が、所定の第２閾値以下となった場合、前記上昇維持制御を停止することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、オペレータに不快感を与えることなく、走行中の作業装置を路面から浮かせた姿勢で保持することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の各実施形態に係るホイールローダの一構成例を示す外観側面図である。

【図2】第１実施形態における作業装置の駆動システムの一構成例を示すシステム構成図である。

【図3】リフトアームの駆動に係る油圧回路および電気回路を示す図である。

【図4】第１実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。

【図5】第１実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】第１実施形態に係るコントローラから電磁制御弁に対して出力される出力電流値の時間推移を示したグラフである。

【図7】第２実施形態に係るコントローラが有する機能を示す機能ブロック図である。

【図8】第２実施形態に係るコントローラで実行される処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の各実施形態に係る作業車両の一態様として、例えば土砂や鉱物などを掘削してダンプトラックやホッパーといった積込み先へ積み込む荷役作業を行うホイールローダについて説明する。

【0011】

［ホイールローダ１の構成］
まず、ホイールローダ１の構成について、図１を参照して説明する。

【0012】

図１は、本発明の各実施形態に係るホイールローダ１の一構成例を示す外観側面図である。

【0013】

ホイールローダ１は、車体が中心付近で中折れすることにより操舵されるアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、車体の前部となる前フレーム１Ａと車体の後部となる後フレーム１Ｂとが、センタジョイント１０によって左右方向に回動自在に連結されており、前フレーム１Ａが後フレーム１Ｂに対して左右方向に屈曲する。なお、以下の説明では、車体の左右方向のうち、前進方向を向いたオペレータの左手側を「左方向」とし、オペレータの右手側を「右方向」とする。

【0014】

車体には４つの車輪１１が設けられており、２つの車輪１１が前輪１１Ａとして前フレーム１Ａの左右両側に、残り２つの車輪１１が後輪１１Ｂとして後フレーム１Ｂの左右両側に、それぞれ設けられている。なお、図１では、４つの車輪１１のうち、左側に設けられた前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみが示されている。

【0015】

前フレーム１Ａの前部には、荷役作業を行うための油圧駆動式の作業装置２が取り付けられている。作業装置２は、前フレーム１Ａに対して上下方向に回動可能に取り付けられたリフトアーム２１と、リフトアーム２１を駆動する２つのリフトアームシリンダ２２と、リフトアーム２１の先端部に対して上下方向に回動可能に取り付けられたバケット２３と、バケット２３を駆動するバケットシリンダ２４と、リフトアーム２１に回動可能に連結されてバケット２３とバケットシリンダ２４とのリンク機構を構成するベルクランク２５と、を有している。

【0016】

リフトアーム２１は、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２０が伸びることにより前フレーム１Ａに対して上方向に回動し、２つのリフトアームシリンダ２２の各ロッド２２０が縮むことにより前フレーム１Ａに対して下方向に回動する。なお、図１では、２つのリフトアームシリンダ２２のうち、左側に配置されたリフトアームシリンダ２２のみを破線で示している。

【0017】

バケット２３は、バケットシリンダ２４のロッド２４０が伸びることによりリフトアーム２１に対して上方向に回動し（チルト動作）、バケットシリンダ２４のロッド２４０が縮むことによりリフトアーム２１に対して下方向に回動する（ダンプ動作）。これにより、バケット２３は、例えば土砂や鉱物などの荷を掬って積込み先に排出することが可能となっている。

【0018】

なお、バケット２３は、例えばブレードなどの各種アタッチメントに交換することが可能であり、ホイールローダ１は、バケット２３を用いた荷役作業の他に、除雪作業や押土作業などの各種作業を行うことも可能である。

【0019】

２つのリフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４はそれぞれ、作業装置２を駆動する油圧シリンダの一態様である。

【0020】

本実施形態では、リフトアーム２１の車体に対する角度を検出するリフトアーム角度センサ４１が、リフトアーム２１の基端部に設けられている。また、バケット２３のリフトアーム２１に対する角度を検出するバケット角度センサ４２が、ベルクランク２５に設けられている。これらリフトアーム角度センサ４１およびバケット角度センサ４２はそれぞれ、作業装置２の姿勢を検出する姿勢検出装置の一態様である。

【0021】

後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、ホイールローダ１の駆動に必要な各種の機器類を内部に収容する機械室１３と、車体が傾倒しないように作業装置２とのバランスを保つためのカウンタウェイト１４と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、運転室１２は前部に、カウンタウェイト１４は後部に、機械室１３は運転室１２とカウンタウェイト１４との間に、それぞれ配置されている。

【0022】

図１では不図示であるが、運転室１２内には、オペレータが着座する運転席と、車体を左右方向に操舵するためのハンドルと、車体の前後進を切り替えるための前後進レバー１２１と、作業装置２を操作するための操作装置としての作業用操作レバー１２２と、が設けられている。本実施形態では、前後進レバー１２１および作業用操作レバー１２２はそれぞれ電気式のレバーであって、後述するコントローラ５に電気的に接続されている（図２参照）。

【0023】

以下、作業装置２の駆動システムについて、実施形態ごとに説明する。

【0024】

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る作業装置２の駆動システムについて、図２～６を参照して説明する。

【0025】

（作業装置２の駆動システムの全体構成）
まず、作業装置２の駆動システムの全体構成について、図２および図３を参照して説明する。

【0026】

図２は、第１実施形態における作業装置２の駆動システムの一構成例を示すシステム構成図である。図３は、リフトアーム２１の駆動に係る油圧回路および電気回路を示す図である。なお、図２および図３では、便宜上、２つのリフトアームシリンダ２２のうちの一方のリフトアームシリンダ２２のみを示している。

【0027】

作業装置２の駆動システムは、作動油を貯留する作動油タンク３０と、エンジンにより駆動されるメインポンプ３１およびパイロットポンプ３２と、リフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４のそれぞれに導かれる作動油の流れ（流量および方向）を制御する方向制御弁ユニット３３と、方向制御弁ユニット３３を制御するコントローラ５と、を含んで構成されている。

【0028】

メインポンプ３１は、リフトアームシリンダ２２およびバケットシリンダ２４のそれぞれに作動油（圧油）を供給する油圧ポンプである。パイロットポンプ３２は、方向制御弁ユニット３３に作用させるパイロット圧油を吐出する。

【0029】

方向制御弁ユニット３３は、メインポンプ３１から吐出されてリフトアームシリンダ２２に流入する圧油の流れを制御する第１方向制御弁３３Ａおよび第２方向制御弁３３Ｂと、メインポンプ３１から吐出されてバケットシリンダ２４に流入する圧油の流れを制御する第３方向制御弁３３Ｃと、第１方向制御弁３３Ａ内の第１スプール３３０Ａの動作を制御する一対の第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒと、第２方向制御弁３３Ｂ内の第２スプール３３０Ｂの動作を制御する一対の第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒと、第３方向制御弁３３Ｃ内の第３スプール３３０Ｃの動作を制御する一対の第３電磁制御弁３３３Ｌ，３３３Ｒと、を含む。

【0030】

第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒ、第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒ、および第３電磁制御弁３３３Ｌ，３３３Ｒはいずれも、コントローラ５に接続されており、コントローラ５から出力された出力電流値に比例して作動する電磁比例弁である。

【0031】

コントローラ５は、前後進レバー１２１および作業用操作レバー１２２からそれぞれ出力された操作信号、リフトアーム角度センサ４１で検出されたリフトアーム角度、バケット角度センサ４２で検出されたバケット角度、および車速センサ４３で検出された車速などに基づいて、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒ、第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒ、および第３電磁制御弁３３３Ｌ，３３３Ｒのそれぞれに対して制御信号（出力電流）を出力する。

【0032】

また、作業装置２の駆動システムには、メインポンプ３１から吐出された圧油を蓄圧するアキュムレータ３４が備えられている。ホイールローダ１は、路面の凹凸が大きい悪路を走行することが多いことから、走行時に車体が振動し、さらに、車体を介して作業装置２も振動してしまう。そのため、走行中にバケット２３内から荷こぼれが発生したり、オペレータが振動によって前後進レバー１２１や作業用操作レバー１２２などを誤操作したりしてしまう可能性がある。そこで、作業装置２の駆動システムでは、アキュムレータ３４を用いて、特に、リフトアームシリンダ２２内の圧力変動を制御し、走行中に発生する作業装置２の振動を抑制している。

【0033】

図３に示すように、第２方向制御弁３３Ｂの下流側に接続された管路３０１は、アキュムレータ３４に接続される第１管路３０１Ａと、リフトアームシリンダ２２のボトム室２２Ｂに接続される第２管路３０１Ｂと、に分岐している。すなわち、アキュムレータ３４は、第２方向制御弁３３Ｂの下流側に対し、リフトアームシリンダ２２のボトム室２２Ｂと並列になるように接続されている。

【0034】

第１管路３０１Ａ上には、第１電磁開閉弁３５が設けられており、コントローラ５から出力された指令信号にしたがって第１管路３０１Ａを開閉する。また、リフトアームシリンダ２２のロッド室２２Ａと作動油タンク３０とを接続する排出管路３０２上には、第２電磁開閉弁３６が設けられており、コントローラ５から出力された指令信号にしたがって排出管路３０２を開閉する。

【0035】

コントローラ５は、作業用操作レバー１２２から出力された操作信号、各角度センサ４１，４２で検出された角度、および車速センサ４３で検出された車速に基づいて、第１電磁開閉弁３５および第２電磁開閉弁３６を制御し、リフトアームシリンダ２２に流入する圧油の一部をアキュムレータ３４に蓄圧させることにより、車体の走行中の振動に伴う作業装置２の振動の発生を抑制している（ライドコントロール）。

【0036】

さらに、コントローラ５は、バケット２３内の荷の重量やバケット２３自体の重量による作業装置２（リフトアーム２１）の自然降下（自重による降下）を抑制するための制御も行っている。具体的には、バケット２３の位置が本来位置すべき高さから下がっている場合に、コントローラ５が、リフトアーム２１を上昇させてバケット２３を本来の位置に戻す補正を行うことで、作業装置２の自然降下を抑制してバケット２３が路面に接触しないようにしている。

【0037】

（コントローラ５の構成）
次に、コントローラ５の構成について、図４を参照して説明する。

【0038】

図４は、第１実施形態に係るコントローラ５が有する機能を示す機能ブロック図である。

【0039】

コントローラ５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ、入力Ｉ／Ｆ、および出力Ｉ／Ｆがバスを介して互いに接続されて構成される。そして、作業用操作レバー１２２などの各種の操作装置、リフトアーム角度センサ４１、およびバケット角度センサ４２などのセンサ類が入力Ｉ／Ｆに接続され、第１～第３電磁制御弁３３１～３３３が出力Ｉ／Ｆに接続されている。

【0040】

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭやＨＤＤ若しくは光学ディスク等の記録媒体に格納された制御プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された制御プログラムを実行することにより、制御プログラムとハードウェアとが協働して、コントローラ５の機能を実現する。

【0041】

なお、本実施形態では、コントローラ５を、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成されるコンピュータとして説明しているが、これに限られず、例えば他のコンピュータの構成の一例として、ホイールローダ１の側で実行される制御プログラムの機能を実現する集積回路を用いてもよい。

【0042】

以下では、コントローラ５における作業装置２の自然降下の補正制御に係る構成について説明する。

【0043】

コントローラ５は、データ取得部５１と、操作判定部５２と、時間判定部５３と、目標姿勢設定部５４と、姿勢偏差算出部５５と、姿勢偏差判定部５６と、出力電流値制御部５８と、記憶部５０と、を含む。

【0044】

データ取得部５１は、作業用操作レバー１２２から出力された操作信号（操作電流）およびリフトアーム角度センサ４１で検出されたリフトアーム角度θをそれぞれ取得する。

【0045】

操作判定部５２は、データ取得部５１にて取得された操作電流の値（操作電流値Ｃ）が、規定電流値Ｃｔｈよりも小さくなったか否かを判定する。ここで、「規定電流値Ｃｔｈ」とは、作業用操作レバー１２２によって作業装置２が操作されているときの最低限の電流値である。すなわち、操作判定部５２は、作業用操作レバー１２２が操作されていない状態（非操作状態）であるか否かを判定する。

【0046】

時間判定部５３は、操作判定部５２にて操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さくなった（Ｃ＜Ｃｔｈ）と判定された場合に、操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さい状態が所定の規定停止時間Ｔｔｈ以上経過しているか否かを判定する。換言すれば、時間判定部５３は、作業用操作レバー１２２が操作されない状態が所定の規定停止時間Ｔｔｈ以上経過したか否かを判定する。

【0047】

ここで、「規定停止時間Ｔｔｈ」とは、作業装置２を用いた掘削中において作業用操作レバー１２２による操作が停止する時間である。すなわち、時間判定部５３は、掘削作業において発生する作業用操作レバー１２２による操作の停止に該当しないかどうかを判定する。

【0048】

なお、コントローラ５は、必ずしも時間判定部５３を含んでいる必要はないが、操作判定部５２にて作業用操作レバー１２２が非操作状態であると判定された場合に、規定停止時間Ｔｔｈ以上経過しているか否かの判定を追加することで、誤判定を回避することができる。

【0049】

目標姿勢設定部５４は、操作判定部５２にて操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さくなった（Ｃ＜Ｃｔｈ）と判定された場合に、そのときデータ取得部５１にて取得されたリフトアーム角度θを目標角度（目標姿勢）θｔとして設定する。本実施形態では、時間判定部５３にて規定停止時間Ｔｔｈ以上経過している（ｔ≧Ｔｔｈ）と判定されたときのリフトアーム角度θを目標角度θｔとして設定する。なお、目標角度θｔは、必ずしもコントローラ５により設定される必要はなく、予め記憶部５０に記憶させておいた所定の角度を用いてもよい。

【0050】

姿勢偏差算出部５５は、データ取得部５１にて取得された現在のリフトアーム角度θと、目標姿勢設定部５４にて設定された目標角度θｔとの差｜θ－θｔ｜を、リフトアーム２１の角度偏差（姿勢偏差）として算出する。

【0051】

姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５にて算出された角度偏差｜θ－θｔ｜が所定の第１閾値α以上となったか否かを判定する。ここで、「第１閾値α」とは、作業装置２（バケット２３）が路面に接触しない限界の角度（姿勢）となる角度偏差値であって、例えば、約５°である。すなわち、姿勢偏差判定部５６は、リフトアーム２１が、バケット２３が路面に接触しない限界の位置まで降下したか否かを判定する。

【0052】

また、姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５にて算出された角度偏差｜θ－θｔ｜が所定の第２閾値β以下となったか否かを判定する。ここで、「第２閾値β」とは、リフトアーム角度θ（作業装置２の姿勢）が目標角度（目標姿勢）θｔを超えないように設定された角度偏差値であって、例えば、約１°である。すなわち、姿勢偏差判定部５６は、リフトアーム２１の位置が目標位置となったか否かを判定する。

【0053】

さらに、姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５にて算出された角度偏差｜θ－θｔ｜が所定の第３閾値γ以下となったか否かを判定する。ここで、「第３閾値γ」とは、第１閾値αよりも小さく、第２閾値βよりも大きい角度偏差値であって（β＜γ＜α）、例えば、約４°（＝５°－１°）である。すなわち、姿勢偏差判定部５６は、リフトアーム２１が上昇動作を開始したか否かを判定する。

【0054】

出力電流値制御部５８は、姿勢偏差判定部５６にて角度偏差｜θ－θｔ｜が第１閾値α以上となった（｜θ－θｔ｜≧α）と判定された場合、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力する出力電流値Ｃｏｕｔをスタンバイ電流値から徐々に上昇させる（上昇開始制御の実行）。

【0055】

ここで、「スタンバイ電流値」とは、第１方向制御弁３３Ａの第１スプール３３０Ａおよび第２方向制御弁３３Ｂの第２スプール３３０Ｂがそれぞれ動き出さない上限の出力電流値である（図６に示すＣ０およびＣ１を含む電流値）。

【0056】

また、出力電流値制御部５８は、姿勢偏差判定部５６にて角度偏差｜θ－θｔ｜が第３閾値γ以下になった（｜θ－θｔ｜≦γ）と判定された場合、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔをその時点の出力電流値で固定する（上昇維持制御の実行）。

【0057】

すなわち、出力電流値制御部５８は、リフトアーム２１が上昇動作を開始した場合、リフトアーム２１の上昇速度が維持されるように第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔを固定する。

【0058】

そして、出力電流値制御部５８は、姿勢偏差判定部５６にて角度偏差｜θ－θｔ｜が第２閾値β以下になった（｜θ－θｔ｜≦β）と判定された場合、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔ（固定値）をスタンバイ電流値以下に低減する（上昇維持制御の停止）。

【0059】

記憶部５０には、規定電流値Ｃｔｈ、規定停止時間Ｔｔｈ、目標角度θｔ、第１閾値α、第２閾値β、および第３閾値γがそれぞれ記憶されている。

【0060】

（コントローラ５における処理）
次に、コントローラ５で実行される処理の流れについて、図５を参照して説明する。

【0061】

図５は、第１実施形態に係るコントローラ５で実行される処理の流れを示すフローチャートである。

【0062】

コントローラ５では、まず、操作判定部５２が、データ取得部５１にて取得された操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さくなったか否かを判定する（ステップＳ５０１）。

【0063】

ステップＳ５０１において操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さくなった（Ｃ＜Ｃｔｈ）と判定された場合には（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、本実施形態では、時間判定部５３は、操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さい状態が規定停止時間Ｔｔｈ以上経過しているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。

【0064】

他方、ステップＳ５０１において操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈ以上である（Ｃ≧Ｃｔｈ）と判定された場合には（ステップＳ５０１／ＮＯ）、コントローラ５における処理が終了する。

【0065】

ステップＳ５０２において操作電流値Ｃが規定電流値Ｃｔｈよりも小さい状態となっている時間ｔが規定停止時間Ｔｔｈを経過している（ｔ≧Ｔｔｈ）と判定された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、目標姿勢設定部５４は、現在データ取得部５１にて取得されたリフトアーム角度θを目標角度（目標姿勢）θｔとして設定する（ステップＳ５０３）。

【0066】

他方、ステップＳ５０２において現在の時間ｔが規定停止時間Ｔｔｈ未満である（ｔ＜Ｔｔｈ）と判定された場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、ステップＳ５０１に戻って処理を繰り返す。

【0067】

次に、姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５にて算出された角度偏差｜θ－θｔ｜が第１閾値α以上となったか否かを判定する（ステップＳ５０４）。

【0068】

ステップＳ５０４において角度偏差｜θ－θｔ｜が第１閾値α以上となった（｜θ－θｔ｜≧α）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、出力電流値制御部５８は、第１電磁制御弁３３１Ｌ．３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力する出力電流値Ｃｏｕｔをスタンバイ電流値から徐々に上昇させる（ステップＳ５０５）。

【0069】

すなわち、コントローラ５は、ステップＳ５０５では、リフトアーム２１が上昇動作を開始するように第１電磁制御弁３３１Ｌ．３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれを制御する上昇開始制御を実行する。

【0070】

他方、ステップＳ５０４において角度偏差｜θ－θｔ｜が第１閾値α未満となった（｜θ－θｔ｜＜α）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＮＯ）、コントローラ５における処理が終了する。

【0071】

次に、姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５にて算出された角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第３閾値γ以下になったか否かを判定する（ステップＳ５０６）。

【0072】

ステップＳ５０６において角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第３閾値γ以下になった（｜θ－θｔ｜≦γ）と判定された場合（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）、出力電流値制御部５８は、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔを固定する（ステップＳ５０７）。

【0073】

すなわち、コントローラ５は、ステップＳ５０７では、上昇中のリフトアーム２１の上昇速度が維持されるように第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれを制御する上昇維持制御を実行する。

【0074】

他方、ステップＳ５０６において角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第３閾値γよりも大きい（｜θ－θｔ｜＞γ）と判定された場合には（ステップＳ５０６／ＮＯ）角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第３閾値γ以下になるまでステップＳ５０７に進まない。

【0075】

次に、姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５にて算出された角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第２閾値β以下になったか否かを判定する（ステップＳ５０８）。

【0076】

ステップＳ５０８において角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第２閾値β以下になった（｜θθｔｈ｜≦β）と判定された場合（ステップＳ５０８／ＹＥＳ）、出力電流値制御部５８は、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔをスタンバイ電流値以下に低減し（ステップＳ５０９）、コントローラ５における処理が終了する。すなわち、コントローラ５は、ステップＳ５０９では、上昇維持制御を停止する。

【0077】

他方、ステップＳ５０８において角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第２閾値βよりも大きい（｜θ－θｔｈ｜＞β）と判定された場合には（ステップＳ５０８／ＮＯ）、角度偏差｜θ－θｔｈ｜が第２閾値β以下となるまでステップＳ５０９に進まない。

【0078】

（出力電流値Ｃｏｕｔの時間推移）
次に、コントローラ５の制御による出力電流値Ｃｏｕｔの時間推移について、図６を参照して説明する。

【0079】

図６は、第１実施形態に係るコントローラ５から第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力される出力電流値Ｃｏｕｔの時間推移を示したグラフである。

【0080】

コントローラ５は、角度偏差｜θ－θｔ｜が第１閾値α以上となった場合に、上昇開始制御を実行し、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力する出力電流値Ｃｏｕｔを、スタンバイ電流値（図６ではＣ１）から徐々に上昇させる。したがって、出力電流値Ｃｏｕｔは、時間の経過に比例して大きくなっていく（図６に示す第１段階Ｘ１）。

【0081】

ここで、図６に示す例では、スタンバイ電流値が下限値Ｃ０および上限値Ｃ１を含む所定の範囲に亘った値となっている。そして、下限値Ｃ０と上限値Ｃ１との差がある程度大きいことから、コントローラ５は、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力する出力電流値Ｃｏｕｔを、下限値Ｃ０から上限値Ｃ１まで一気に上昇させている（図６に示す準備段階Ｘ０）。これにより、第１スプール３３０Ａおよび第２スプール３３０Ｂのそれぞれ動き出しがスムーズとなる。なお、スタンバイ電流値は、図６に示すような所定の範囲に亘った値である必要はなく、任意の一の値（図６に示すＣ０あるいはＣ１）に設定されていてもよい。

【0082】

次に、コントローラ５は、上昇開始制御によりリフトアーム２１が上昇動作を開始すると、上昇維持制御を実行し、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔをその時点の値で固定する（図６に示す第２段階Ｘ２）。これにより、リフトアーム２１の上昇動作は、リフトアーム２１を上昇動作させることが可能な最低限の速度によってゆっくりと制御される。

【0083】

ここで、リフトアーム２１が上昇動作を開始するタイミングは、バケット２３内の荷の重量によって変わってくることから、コントローラ５による上昇維持制御の実行のタイミング、すなわち固定する出力電流値の大きさもバケット２３内の荷の重量に応じて変動することになる。換言すれば、コントローラ５は、バケット２３内の荷の重量に応じた出力電流値で固定するため、バケット２３内の重量によらず適度な速度でリフトアーム２１を上昇させることができる。

【0084】

そして、コントローラ５は、リフトアーム２１の位置が目標位置に達すると、上昇維持制御を停止し、第１電磁制御弁３３１Ｌ，３３１Ｒおよび第２電磁制御弁３３２Ｌ，３３２Ｒのそれぞれに対して出力している出力電流値Ｃｏｕｔをスタンバイ電流値以下に低減する。これにより、出力電流値Ｃｏｕｔは、スタンバイ電流値の下限値Ｃ０まで一気に下降する（図６に示す第３段階Ｘ３）。

【0085】

このように、コントローラ５が、リフトアーム２１の現状位置（路面からの高さ）に応じて出力電流値Ｃｏｕｔの大きさおよび出力の仕方を制御するため、リフトアーム２１が所定の目標位置に位置するよう一律に補正する制御を行う場合と比べて、オペレータに不快感を与えることなく、走行中の作業装置２を路面から浮かせた姿勢で保持することができる。

【0086】

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るコントローラ５Ａについて、図７および図８を参照して説明する。

【0087】

図７は、第２実施形態に係るコントローラ５Ａが有する機能を示す機能ブロック図である。図８は、第２実施形態に係るコントローラ５Ａで実行される処理の流れを示すフローチャートである。なお、図７および図８において、第１実施形態で説明したものと共通する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0088】

本実施形態に係るコントローラ５Ａは、図７に示すように、データ取得部５１と、操作判定部５２と、時間判定部５３と、目標姿勢設定部５４と、姿勢偏差算出部５５Ａと、姿勢偏差判定部５６Ａと、出力電流値制御部５８と、記憶部５０Ａと、に加え、移動平均化処理部５９を含む。

【0089】

移動平均化処理部５９は、データ取得部５１にて取得されたリフトアーム角度θに移動平均化処理を施し、移動平均角度θａｖｅを算出する。

【0090】

姿勢偏差算出部５５Ａは、移動平均化処理部５９にて移動平均化処理が施されたリフトアーム角度（移動平均角度θａｖｅ）と目標角度θｔとの差｜θａｖｅ－θｔ｜を角度偏差として算出する。

【0091】

記憶部５０Ａは、移動平均化処理部５９にて移動平均化処理が施される前のリフトアーム角度θと移動平均化処理が施された後の移動平均角度θａｖｅとの乖離を補正する補正率を記憶している。そして、記憶部５０Ａは、補正率に基づいて補正された第２閾値βｃを記憶している。

【0092】

姿勢偏差判定部５６Ａは、姿勢偏差算出部５５Ａにて算出された角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第１閾値α以上となったか否かを判定する。また、姿勢偏差判定部５６Ａは、姿勢偏差算出部５５Ａにて算出された姿勢偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第２閾値βｃ以下となったか否かを判定する。さらに、姿勢偏差判定部５６は、姿勢偏差算出部５５Ａにて算出された角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第３閾値γ以下となったか否かを判定する。

【0093】

図８に示すように、コントローラ５Ａでは、ステップＳ５０１～ステップＳ５０３までの処理は、第１実施形態に係るコントローラ５と同様である。ステップＳ５０３において目標角度θｔが設定されると、移動平均化処理部５９は、データ取得部５１にて取得されたリフトアーム角度θに移動平均化処理を施して移動平均角度θａｖｅを算出する（ステップＳ５１０）。

【0094】

次に、姿勢偏差判定部５６Ａは、姿勢偏差算出部５５Ａにて算出された角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第１閾値α以上になったか否かを判定する（ステップＳ５０４Ａ）。

【0095】

ステップＳ５０４Ａにおいて角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第１閾値α以上になった（｜θａｖｅ－θｔ｜≧α）と判定された場合には（ステップＳ５０４Ａ／ＹＥＳ）、出力電流値制御部５８が上昇開始制御を実行し（ステップＳ５０５）、他方、ステップＳ５０４Ａにおいて角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第１閾値α未満である（｜θａｖｅ－θｔ｜＜α）と判定された場合には（ステップＳ５０４Ａ／ＮＯ）、コントローラ５Ａにおける処理が終了する。

【0096】

続いて、姿勢偏差判定部５６Ａは、姿勢偏差算出部５５Ａにて算出された角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第３閾値γ以下になったか否かを判定する（ステップＳ５０６Ａ）。

【0097】

ステップＳ５０６Ａにおいて角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第３閾値γ以下になった（｜θａｖｅ－θｔ｜≦γ）と判定された場合には（ステップＳ５０６Ａ／ＹＥＳ）、出力電流値制御部５８が上昇維持制御を実行する（ステップＳ５０７）。

【0098】

他方、ステップＳ５０６Ａにおいて角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第３閾値γよりも大きい（｜θａｖｅ－θｔ｜＞γ）と判定された場合には（ステップＳ５０６Ａ／ＮＯ）、角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第３閾値γ以下になるまでステップＳ５０７に進まない。

【0099】

ステップＳ５０７において上昇維持制御が実行されると、姿勢偏差判定部５６Ａは、姿勢偏差算出部５５Ａにて算出された角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第２閾値βｃ以下になったか否かを判定する（ステップＳ５０８Ａ）。

【0100】

ステップＳ５０８Ａにおいて角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第２閾値βｃ以下になった（｜θａｖｅ－θｔ｜≦βｃ）と判定された場合には（ステップＳ５０８Ａ／ＹＥＳ）、出力電流値制御部５８は、上昇維持制御を停止し（ステップＳ５０９）、コントローラ５Ａにおける処理が終了する。

【0101】

他方、ステップＳ５０８Ａにおいて角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第２閾値βｃよりも大きい（｜θａｖｅ－θｔ｜＞βｃ）と判定された場合には（ステップＳ５０８Ａ／ＮＯ）、角度偏差｜θａｖｅ－θｔ｜が第２閾値βｃ以下になるまでステップＳ５０９に進まない。

【0102】

本実施形態では、リフトアーム角度センサ４１で検出されたリフトアーム角度θに対して移動平均化処理を施すことにより、ホイールローダ１が悪路を走行しているような場合に、上下振動するリフトアーム角度θを真値に近づけることができる。

【0103】

ただし、移動平均化処理において、移動平均する時間が長くなると真値に対しての乖離が大きくなることから、コントローラ５Ａでは、移動平均時間、リフトアーム２１の上昇速度、および補正する角度の３つの変数を用いて、移動平均角度θａｖｅを真値に近づけるための補正率を設定して記憶部５０Ａに記憶している。

【0104】

以上、本発明の各実施形態について説明した。なお、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、各実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。またさらに、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0105】

例えば、上記各実施形態では、作業車両の一態様としてホイールローダ１を例に挙げて説明したが、これに限られず、作業装置２を備えた作業車両であれば、例えばホイール式の油圧ショベルなどであってもよい。

【0106】

また、例えば、上記各実施形態では、作業装置２の姿勢を検出する姿勢検出装置として、リフトアーム角度センサ４１およびバケット角度センサ４２を用いていたが、これに限られず、例えば、ストロークセンサやＩＭＵなどを用いてもよい。

【符号の説明】

【0107】

１：ホイールローダ（作業車両）
１Ａ：前フレーム（車体）
１Ｂ：後フレーム（車体）
２：作業装置
５，５Ａ：コントローラ
２２：リフトアームシリンダ（油圧シリンダ）
２４：バケットシリンダ（油圧シリンダ）
３１：メインポンプ（油圧ポンプ）
３３Ａ：第１方向制御弁
３３Ｂ：第２方向制御弁
３３Ｃ：第３方向制御弁
４１：リフトアーム角度センサ（姿勢検出装置）
４２：バケット角度センサ（姿勢検出装置）
１２２：作業用操作レバー（操作装置）
３３０Ａ：第１スプール
３３０Ｂ：第２スプール
３３０Ｃ：第３スプール
３３１Ｌ，３３１Ｒ：第１電磁制御弁
３３２Ｌ，３３２Ｒ：第２電磁制御弁
３３３Ｌ，３３３Ｒ：第３電磁制御弁
Ｃ０，Ｃ１：スタンバイ電流値
Ｔｔｈ：規定停止時間
α：第１閾値
β，βｃ：第２閾値
γ：第３閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】