特許 7253669 作業車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-29

(45)【発行日】2023-04-06

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20230330BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022509509

(86)(22)【出願日】2021-03-08

(86)【国際出願番号】 JP2021009082

(87)【国際公開番号】W WO2021192969

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2021-12-28

(31)【優先権主張番号】P 2020056505

(32)【優先日】2020-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】武田 和也

(72)【発明者】

【氏名】石田 一雄

(72)【発明者】

【氏名】川原 章禄

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０５４０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９６４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－２２６４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５４７９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前輪および後輪が設けられた車体と、
前記車体の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム部材および前記アーム部材の先端部にダンプ動作およびチルト動作可能に取り付けられたバケットを有する作業装置と、
前記バケットを駆動するバケットシリンダと、
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、
前記油圧ポンプから吐出されて前記バケット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電磁比例弁と、
前記電磁比例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、
前記車体の傾斜角度を検出する傾斜センサを有し、
前記コントローラは、
前記バケットが所定の高さよりも高く位置した場合であって、前記車体が後傾した状態にある場合には、前記傾斜センサにより検出された前記車体の傾斜角度に応じて、前記バケットがダンプする側に前記バケットの角度を補正し、
前記バケットが前記所定の高さ以下である場合には、前記バケットの角度を補正しない
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、
前記傾斜センサで検出された前記車体の傾斜角度が、前記アーム部材が水平姿勢よりも高い位置にある状態で前記バケット内の積荷がこぼれ始める時の前記車体の傾斜角度に基づいて設定された所定の角度閾値以上である場合に、前記傾斜センサにより検出された前記車体の傾斜角度に応じて前記バケットがダンプする側に前記バケットの角度を補正する
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、
前記バケットの高さに対応する前記アーム部材の高さを検出する高さセンサをさらに備え、
前記コントローラは、
前記高さセンサで検出された前記アーム部材の高さが、前記アーム部材の前記水平姿勢での高さよりも高い場合に、前記傾斜センサにより検出された前記車体の傾斜角度に応じて前記バケットがダンプする側に前記バケットの角度を補正する
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、
前記バケットを操作するための電気式の操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記傾斜センサにより検出された前記車体の傾斜角度に応じて前記バケットがダンプする側に前記バケットの角度を補正している場合に前記操作装置の操作量に応じた操作信号が入力されると、前記操作信号に基づいた指令信号を前記電磁比例弁に対して出力する
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、
前記コントローラにおける補正処理を有効にするためのスイッチをさらに備え、
前記コントローラは、
前記スイッチからの有効信号が入力された場合に、前記傾斜センサにより検出された前記車体の傾斜角度に応じて前記バケットがダンプする側に前記バケットの角度を補正する
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、土砂や鉱物といった作業対象物を掘削してダンプトラックやホッパーなどの積込み先へ積み込む荷役作業を行う作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

作業車両の代表例であるホイールローダでは、バケット内に積まれた積荷を例えばダンプトラックに積み込む際、ダンプトラックの荷台の上方にバケットが位置するよう、リフトアームを上昇させながらダンプトラックに向かって前進する。このとき、バケットは、リフトアームやベルクランクとのリンク機構によって地面に対する角度が常に一定にならず、チルト方向に傾きやすくなって積荷がこぼれ落ちることがある。

【0003】

そこで、積込み作業時における荷こぼれを防止するために、例えば特許文献１に記載のホイールローダでは、バケットの基準面に対する傾き角度が予め設定された閾値に達した場合、バケットをダンプ方向に回動させるための圧油をバケット用アクチュエータに強制的に供給している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－２２４５１１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に記載のホイールローダでは、バケットの基準面に対する傾き角度の判定において、地面の傾斜角度が考慮されず、バケットの操作に基づく制御であるため、例えば、バケットに荷を積んだ状態での平地走行から傾斜地走行に切り換わる場面では、バケットの角度を変更する操作をし忘れると、バケットからの荷こぼれが発生する可能性がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、平地走行から傾斜地走行へ切り換わる場面において、バケットの角度調整を行わずとも、バケットからの荷こぼれを抑制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、前輪および後輪が設けられた車体と、前記車体の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたアーム部材および前記アーム部材の先端部にダンプ動作およびチルト動作可能に取り付けられたバケットを有する作業装置と、前記バケットを駆動するバケットシリンダと、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、前記油圧ポンプから吐出されて前記バケット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電磁比例弁と、前記電磁比例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、前記車体の傾斜角度を検出する傾斜センサを有し、前記コントローラは、前記バケットが所定の高さよりも高く位置した場合であって、前記車体が後傾した状態にある場合には、前記傾斜センサにより検出された前記車体の傾斜角度に応じて、前記バケットがダンプする側に前記バケットの角度を補正し、前記バケットが前記所定の高さ以下である場合には、前記バケットの角度を補正しないことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、平地走行から傾斜地走行へ切り換わる場面において、バケットの角度調整を行わずとも、バケットからの荷こぼれを抑制することができる。上記した以外の課題、構成および効果は、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】本発明の実施形態に係るホイールローダの外観を示す側面図である。

【図2】ホイールローダによるＶシェープローディングについて説明する説明図である。

【図3】ホイールローダのダンプアプローチ動作を説明する説明図である。

【図4】ホイールローダが平地を走行しながら積荷の入ったバケットを上昇させた場合について説明する説明図である。

【図5】ホイールローダが登坂しながら積荷の入ったバケットを上昇させた場合について説明する説明図である。

【図6】バケットシリンダの駆動回路を示す回路図である。

【図7】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】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9】コントローラで補正処理が実行された場合におけるバケットの動作について説明する説明図である。

【図10】図８に示すステップＳ６０５においてＮＯとなる場合のバケットの状態について説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係る作業車両の一態様として、例えば土砂や鉱物を掘削してダンプトラックなど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の全体構成＞
まず、ホイールローダ１の全体構成について、図１を参照して説明する。

【0012】

図１は、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の外観を示す側面図である。

【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。

【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、左右一対の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのうち、左側の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみを示している。

【0015】

前フレーム１Ａの前部には、荷役作業に用いられる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、土砂や鉱物といった作業対象物を掬って排出するバケット２１と、バケット２１を駆動するバケットシリンダ２２と、バケット２１が先端部に取り付けられたアーム部材としてのリフトアーム２３と、リフトアーム２３を駆動する２つのリフトアームシリンダ２４と、リフトアーム２３に回動可能に連結されてバケット２１とバケットシリンダ２２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。なお、２つのリフトアームシリンダ２４は車体の左右方向に並んで配置されているが、図１では、左側に配置されたリフトアームシリンダ２４のみを破線で示している。

【0016】

バケット２１は、バケットシリンダ２２に作動油が供給されてロッド２２０が伸縮することにより、リフトアーム２３に対して上下方向に回動する。より具体的には、バケット２１は、バケットシリンダ２２のロッド２２０が伸びることによりチルト動作（リフトアーム２３に対して上方向に回動）し、ロッド２２０が縮むことによりダンプ動作（リフトアーム２３に対して下方向に回動）する。

【0017】

バケット２１におけるリフトアーム２３との連結部の近くには、リフトアーム２３に対するバケット２１の角度（以下、単に「バケット角度」とする）を検出するバケット角度センサ３１が取り付けられている。

【0018】

リフトアーム２３は、基端部が前フレーム１Ａに取り付けられており、２つのリフトアームシリンダ２４に作動油が供給されて各ロッド２４０が伸縮することにより、前フレーム１Ａに対して上下方向に回動する。より具体的には、リフトアーム２３は、２つのリフトアームシリンダ２４の各ロッド２４０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、各ロッド２４０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。

【0019】

リフトアーム２３における前フレーム１Ａとの連結部の近くには、前フレーム１Ａに対するリフトアーム２３の角度（以下、単に「リフトアーム角度」とする）を検出するアーム角度センサ３２が取り付けられている。このアーム角度センサ３２は、リフトアーム２３の高さを検出する高さセンサの一態様であり、リフトアーム角度からリフトアーム２３の高さを検出することが可能である。なお、リフトアーム２３の高さは、バケット２１の高さ（位置）に対応するため、アーム角度センサ３２を用いてバケット２１の高さを検出することも可能である。

【0020】

また、前フレーム１Ａには、車体の傾斜角度（以下、単に「傾斜角度」とする）を検出する傾斜センサ３３が取り付けられている。なお、本実施形態では、傾斜センサ３３は、作業装置２が取り付けられた前フレーム１Ａの左側部に配置されているが、配置場所については特に制限はなく、例えば、運転室１２内における運転席の下方や後フレーム１Ｂに配置されていてもよい。

【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の駆動に必要な各機器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】

＜荷役作業時におけるホイールローダ１の動作＞
次に、荷役作業時のホイールローダ１の動作について、図２～５を参照して説明する。

【0023】

図２は、ホイールローダ１によるＶシェープローディングについて説明する説明図である。図３は、ホイールローダ１のダンプアプローチ動作を説明する説明図である。図４は、ホイールローダ１が平地を走行しながら積荷の入ったバケット２１を上昇させた場合について説明する説明図である。図５は、ホイールローダ１が登坂しながら積荷の入ったバケット２１を上昇させた場合について説明する説明図である。

【0024】

荷役作業を行うにあたって、ホイールローダ１は、まず、掘削対象である地山１０１に向かって前進し、バケット２１を地山１０１に突入させて掘削作業を行う（図２に示す矢印Ｘ１）。掘削作業が終わると、ホイールローダ１は、元の場所に一旦後退する（図２に示す矢印Ｘ２）。

【0025】

次に、ホイールローダ１は、積込み先であるダンプトラック１０２に向かって前進し、ダンプトラック１０２の手前で停止するダンプアプローチ動作を行う（図２に示す矢印Ｙ１）。なお、図２では、ダンプトラック１０２の手前で停止している状態のホイールローダ１を破線で示している。

【0026】

ダンプアプローチ動作では、具体的には、図３に示すように、オペレータはアクセルペダルをいっぱいまで踏み込む（フルアクセル）と共に、リフトアーム２３の上げ操作を行う（図３に示す右側の状態）。次に、オペレータは、フルアクセルの状態のままにしてリフトアーム２３をさらに上昇させながら、同時にブレーキペダルを少し踏み込んでダンプトラック１０２に衝突しないよう車速を調整する（図３に示す中央の状態）。そして、オペレータはブレーキペダルをいっぱいまで踏み込んでダンプトラック１０２の手前で停止し、バケット２１をダンプさせてバケット２１内の積荷（作業対象物）をダンプトラック１０２へ排出する（図３に示す左側の状態）。

【0027】

ダンプトラック１０２への積込み作業が終わると、図２に示すように、ホイールローダ１は、元の場所に後退する（図２に示す矢印Ｙ２）。このように、ホイールローダ１は、地山１０１とダンプトラック１０２との間でＶ字状に往復走行する「Ｖシェープローディング」という方法により掘削作業および積込み作業を行う。

【0028】

図３に示すダンプアプローチ動作では、前述したように、ホイールローダ１は、ダンプトラック１０２の荷台の上方にバケット２１が位置するようにリフトアーム２３を上昇させながらダンプトラック１０２に向かって走行するため、リフトアーム２３やベルクランク２５とのリンク機構によって地面に対するバケット２１の角度が一定にならず、バケット２１内の積荷がこぼれ落ちる場合がある。

【0029】

そこで、バケット２１内に積荷が積まれた状態でリフトアーム２３を上昇させる場合には、オペレータは、バケット２１内の積荷がこぼれ落ちないように、バケット角度を調整する。しかしながら、このようなバケット角度の調整には、オペレータによる高度な技量が必要である。そのため、ホイールローダ１には、経験の浅いオペレータに対する操作支援として、バケット角度を自動で制御する制御システムが搭載されている。

【0030】

ここで、ホイールローダ１の積込み作業は、必ずしも図４に示すような平地で行われるとは限らず、図５に示すような上り坂で行われる場合がある。上り坂を走行しながら積込み作業を行う場合としては、例えば、登坂しながらバケット２１に土砂を掬い込むと共にリフトアーム２３を上昇させて掬い込んだ土砂を高く積み上げる作業や、登坂しながらホッパーなどに積荷を投入する作業などがある。

【0031】

図４に示すホイールローダ１のバケット角度と、図５に示すホイールローダ１のバケット角度とは同じであるが、登坂しながらの積込み作業（図５の場合）では、平地を走行しながらの積込み作業（図４の場合）と比べて、車体の後部側が車体の前部側に比べて低くなって後傾している分バケット２１がチルト方向により傾きやすくなる。したがって、平地を走行しながらの積込み作業時において、バケット２１内から荷こぼれが発生しないようにバケット角度を制御した場合であっても、上り坂を走行しながらの積込み作業時には荷こぼれが発生することがある。

【0032】

なお、ホイールローダ１の積込み作業は、上り坂に限らず下り坂で行われる場合もある。その場合、車体の前部側が車体の後部側に比べて低くなって前傾している分、バケット２１は、平地を走行しながらの積込み作業時と比べて、ダンプ方向に傾きやすくなり、上り坂と同様、荷こぼれが発生することがある。

【0033】

＜バケット２１の駆動システム＞
次に、バケット２１の駆動システムについて、図６を参照して説明する。

【0034】

図６は、バケットシリンダ２２の駆動回路を示す回路図である。

【0035】

バケット２１の駆動システムは、バケットシリンダ２２と、バケットシリンダ２２に作動油を供給する油圧ポンプであるメインポンプ４１と、メインポンプ４１とバケットシリンダ２２との間に設けられた方向制御弁４２と、メインポンプ４１と方向制御弁４２との間に設けられてメインポンプ４１への作動油の逆流を防止するチェック弁４３と、作動油を貯留するタンク４４と、を含んで構成されている。

【0036】

方向制御弁４２は、第１切換位置４２Ｌと、第２切換位置４２Ｒと、中立位置４２Ｎと、を有し、内部に設けられた軸状のスプールが変位して第１切換位置４２Ｌと第２切換位置４２Ｒと中立位置４２Ｎとが切り換わることでメインポンプ４１からバケットシリンダ２２に供給される作動油の流れ（方向および流量）を制御する。

【0037】

第１切換位置４２Ｌは、メインポンプ４１から吐出された作動油を第１接続管路４０１を介してバケットシリンダ２２のロッド室２２Ａに導き、バケットシリンダ２２のボトム室２４Ｂから排出された作動油を第２接続管路４０２を介してタンク４４に導く。これにより、バケットシリンダ２２のロッド２２０が縮んでバケット２１はダンプする。

【0038】

第２切換位置４２Ｒは、メインポンプ４１から吐出された作動油を第２接続管路４０２を介してバケットシリンダ２２のボトム室２２Ｂに導き、バケットシリンダ２２のロッド室２２Ａから排出された作動油を第１接続管路４０１を介してタンク４４に導く。これにより、バケットシリンダ２２のロッド２２０が伸びてバケット２１はチルトする。

【0039】

中立位置４２Ｎは、メインポンプ４１から吐出された作動油をそのままセンタバイパス回路４０３を介してタンク４４に導く。この場合、バケットシリンダ２２のロッド２２０が駆動せずバケット２１は停止する。

【0040】

第１切換位置４２Ｌ、第２切換位置４２Ｒ、および中立位置４２Ｎは、スプールの軸方向の一側から他側に向かって第１切換位置４２Ｌ、中立位置４２Ｎ、第２切換位置４２Ｒの順に並んでいる。そして、方向制御弁４２には、第１パイロット油室４２０Ｌが第１切換位置４２Ｌ側に、第２パイロット油室４２０Ｒが第２切換位置４２Ｒ側に、それぞれ設けられている。

【0041】

第１パイロット油室４２０Ｌは、第１パイロット管路５０１によってパイロットポンプ５０に接続されている。そして、第１パイロット管路５０１上には、すなわち第１パイロット油室４２０Ｌとパイロットポンプ５０との間には、第１電磁比例弁５１が設けられている。第１電磁比例弁５１は、コントローラ６から出力された信号にしたがって、パイロットポンプ５０から吐出されて第１パイロット油室４２０Ｌに作用されるパイロット圧を制御する。

【0042】

同様にして、第２パイロット油室４２０Ｒは、第２パイロット管路５０２によってパイロットポンプ５０に接続されている。そして、第２パイロット管路５０２上には、すなわち第２パイロット油室４２０Ｒとパイロットポンプ５０との間には、第２電磁比例弁５２が設けられている。第２電磁比例弁５２は、コントローラ６から出力された信号にしたがって、パイロットポンプ５０から吐出されて第２パイロット油室４２０Ｒに作用されるパイロット圧を制御する。

【0043】

このように、方向制御弁４２は、第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２により制御され、コントローラ６から出力される信号に比例して内部のスプールが変位する。そして、このスプールの変位量に比例してバケット角度が変化する。したがって、スプールが中立位置４２Ｎから第１切換位置４２Ｌに向かって移動すると、その変位量に応じた角度だけバケット２１はダンプ方向に回動し、スプールが中立位置４２Ｎから第２切換位置４２Ｒに向かって移動すると、その変位量に応じた角度だけバケット２１はチルト方向に回動する。

【0044】

なお、第１パイロット油室４２０Ｌおよび第２パイロット油室４２０Ｒはいずれも、タンク４４に接続されている。コントローラ６から第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２に対してそれぞれ出力される信号の大きさが、第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２のそれぞれに設けられたばねの付勢力よりも小さい場合には、第１パイロット油室４２０Ｌおよび第２パイロット油室４２０Ｒ内のパイロット圧油はタンク４４に排出される。

【0045】

＜コントローラ６の構成＞
次に、コントローラ６の構成について、図７を参照して説明する。

【0046】

図７は、コントローラ６が有する機能を示す機能ブロック図である。

【0047】

コントローラ６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、コントローラ６における後述の補正処理を有効にするためのスイッチ１２１や、バケット２１を操作するための電気式の操作装置としての操作レバー１２２といった各種の操作装置、ならびにバケット角度センサ３１、アーム角度センサ３２、および傾斜センサ３３といった各種のセンサなどが入力Ｉ／Ｆに接続され、第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２などが出力Ｉ／Ｆに接続されている。

【0048】

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６の機能を実現する。

【0049】

なお、本実施形態では、コントローラ６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。

【0050】

コントローラ６は、データ取得部６１と、傾斜判定部６２と、アーム角度判定部６３と、対地角度算出部６４と、補正角度算出部６５と、記憶部６６と、信号出力部６７と、を含む。

【0051】

データ取得部６１は、スイッチ１２１から出力された信号、操作レバー１２２から出力された操作信号、傾斜センサ３３で検出された傾斜角度θ、アーム角度センサ３２で検出されたリフトアーム角度α、およびバケット角度センサ３１で検出されたバケット角度βに関するデータをそれぞれ取得する。

【0052】

傾斜判定部６２は、データ取得部６１で取得された傾斜角度θに基づいて、車体が傾斜しているか否かを判定する。本実施形態では、傾斜判定部６２は、データ取得部６１で取得された傾斜角度の絶対値｜θ｜が、所定の傾斜角度閾値θｔｈ（＞０）（以下、単に「傾斜角度閾値θｔｈ」とする）以上であるか否かを判定する。

【0053】

ホイールローダ１が登坂する場合、すなわち、傾斜判定部６２において、車体の後部側が車体の前部側に比べて低くなって車体が後傾した状態にあると判定される場合には、データ取得部６１で取得された傾斜角度θは「正」となる（θ＞０）。他方、ホイールローダ１が降坂する場合、すなわち、傾斜判定部６２において、車体の前部側が車体の後部側に比べて低くなって車体が前傾した状態にあると判定される場合には、データ取得部６１で取得された傾斜角度θは「負」となる（θ＜０）。したがって、傾斜判定部６２は、データ取得部６１で取得された傾斜角度の絶対値｜θ｜を用いて車体の傾斜具合（後傾状態あるいは前傾状態）を判定している。

【0054】

この「傾斜角度閾値θｔｈ」は、リフトアーム２３が水平姿勢よりも高い位置にある状態で、バケット２１内の積荷がこぼれ始める時の車体の傾斜角度に基づいて設定された所定の角度閾値であり、例えば５°程度に設定される。ここで、「リフトアーム２３の水平姿勢」とは、例えば、運搬作業時におけるリフトアーム２３の姿勢であり、フルチルト状態のバケット２１が地面に接触しない高さとなる時のリフトアーム２３の姿勢である。このとき、２つのリフトアームシリンダ２４は、前フレーム１Ａから前方に向かって水平に延びた状態となっている。

【0055】

アーム角度判定部６３は、データ取得部６１で取得されたリフトアーム角度αが、所定のアーム角度閾値αｔｈ（以下、単に「アーム角度閾値αｔｈ」とする）よりも大きいか否かを判定する。この「アーム角度閾値αｔｈ」は、リフトアーム２３の水平姿勢でのリフトアーム角度に相当する値である。

【0056】

すなわち、アーム角度判定部６３では、データ取得部６１で取得されたリフトアーム角度αに対応するリフトアーム２３の高さが、リフトアーム２３の水平姿勢での高さよりも高いか否かについて判定される。換言すれば、アーム角度判定部６３では、データ取得部６１で取得されたリフトアーム角度αに対応するバケット２１の高さ位置が、所定高さよりも高いか否かについて判定される。本実施形態では、「所定高さ」は、リフトアーム２３が水平姿勢である場合のバケット２１の高さとなるが、これに限らず、作業現場の環境やホイールローダ１の仕様に応じて任意に設定することが可能である。

【0057】

対地角度算出部６４は、データ取得部６１で取得されたバケット角度βおよび傾斜角度θに基づいて、前輪１１Ａの接地面に対するバケット２１の角度γ（以下、「バケット対地角度γ」とする）を算出する。

【0058】

補正角度算出部６５は、対地角度算出部６４において算出されたバケット対地角度γが、ホイールローダ１の傾斜地走行の開始時の平地におけるバケット対地角度である基準対地角度γｔｈとなるような補正角度γｃを算出する。

【0059】

記憶部６６はメモリであり、傾斜角度閾値θｔｈ、アーム角度閾値αｔｈ、および基準対地角度γｔｈがそれぞれ記憶されている。

【0060】

信号出力部６７は、補正角度算出部６５において算出された補正角度γｃに係る補正信号を第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２のそれぞれに対して出力する。これにより、バケット２１がダンプ動作するようにバケットシリンダ２２が自動で伸長し、バケット２１の角度が補正角度γｃに補正される。また、この場合において、操作レバー１２２から操作量に応じた操作信号がデータ取得部６１に入力されると、信号出力部６７は、その操作信号に基づいた指令信号を第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２のそれぞれに対して出力する。

【0061】

＜コントローラ６内での処理＞
次に、コントローラ６内で実行される具体的な処理の流れについて、図８を参照して説明する。また、コントローラ６の処理によって奏する作用および効果について、図９および図１０を参照して説明する。

【0062】

図８は、コントローラ６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９は、コントローラ６で補正処理が実行された場合におけるバケット２１の動作について説明する説明図である。図１０は、図８に示すステップＳ６０５においてＮＯとなる場合のバケット２１の状態について説明する説明図である。

【0063】

図８に示すように、まず、コントローラ６は、データ取得部６１にスイッチ１２１からの有効信号が入力されてたか否か、すなわちスイッチ１２１が有効になったか否かを判定する（ステップＳ６０１）。このように、本実施形態では、オペレータがスイッチ１２１を操作することにより、コントローラ６における補正を有効にするか無効にするかを任意に選択することが可能となっている。

【0064】

ステップＳ６０１においてスイッチ１２１が有効になったと判定された場合（ステップＳ６０１／ＹＥＳ）、続いて、データ取得部６１は、傾斜センサ３３で検出された傾斜角度θを取得する（ステップＳ６０２）。一方、ステップＳ６０１においてスイッチ１２１が無効のままであると判定された場合（ステップＳ６０１／ＮＯ）、コントローラ５における処理が終了する。

【0065】

次に、傾斜判定部６２は、ステップＳ６０２で取得された傾斜角度の絶対値｜θ｜が傾斜角度閾値θｔｈ以上であるか否かを判定する（ステップＳ６０３）。ステップＳ６０３において傾斜角度の絶対値｜θ｜が傾斜角度閾値θｔｈ以上である（｜θ｜≧θｔｈ）と判定された場合（ステップＳ６０３／ＹＥＳ）、データ取得部６１は、アーム角度センサ３２で検出されたリフトアーム角度αを取得する（ステップＳ６０４）。

【0066】

次に、アーム角度判定部６３は、ステップＳ６０４で取得されたリフトアーム角度αがアーム角度閾値αｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ６０５）。ステップＳ６０５においてリフトアーム角度αがアーム角度閾値αｔｈよりも大きい（α＞αｔｈ）と判定された場合（ステップＳ６０５／ＹＥＳ）、データ取得部６１は、バケット角度センサ３１で検出されたバケット角度βを取得する（ステップＳ６０６）。

【0067】

続いて、対地角度算出部６４は、ステップＳ６０２で取得された傾斜角度θおよびステップＳ６０６で取得されたバケット角度βに基づいて、バケット対地角度γを算出する（ステップＳ６０７）。そして、補正角度算出部６５は、ステップＳ６０７で算出されたバケット対地角度γおよび記憶部６６に記憶されている基準対地角度γｔｈに基づいて、補正角度γｃを算出する（ステップＳ６０８）。

【0068】

次に、コントローラ６は、データ取得部６１に操作レバー１２２からの操作信号が入力されたか否かを判定する（ステップＳ６０９）。ステップＳ６０９において操作レバー１２２からの操作信号が入力されたと判定された場合（ステップＳ６０９／ＹＥＳ）、信号出力部６７は、入力された操作信号に基づく指令信号を第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２に対してそれぞれ出力して（ステップＳ６１０）、ステップＳ６０１に戻る。

【0069】

一方、ステップＳ６０９において操作レバー１２２からの操作信号が入力されていないと判定された場合（ステップＳ６０９／ＮＯ）、信号出力部６７は、ステップＳ６０８で算出された補正角度γｃに係る補正信号を第１電磁比例弁５１および第２電磁比例弁５２に対してそれぞれ出力して（ステップＳ６１１）、ステップＳ６０１に戻る。

【0070】

このように、コントローラ６でバケット２１の角度補正を行っている場合において、操作レバー１２２からデータ取得部６１に操作信号が入力されると、操作レバー１２２の操作が優先される。ホイールローダ１がダンプトラックやホッパーなどの積込み先の手前に到着してバケット２１内の積荷を排出したい場合に、バケット２１の角度補正を無効にしてオペレータによるバケット２１のダンプ操作を行うことができるようにしている。

【0071】

図９に示すように、ホイールローダ１がリフトアーム２３を上昇させながら登坂している場合、前述の通り、車体が後傾することによってバケット２１はチルト方向に傾きやすくなる（図９において破線で示す状態）。例えば、上り坂の傾斜角度が１０°であって（θ＝１０°）基準対地角度γｔｈが３０°であった（γｔｈ＝３０°）場合、コントローラ６は、バケット対地角度γが常に基準対地角度γｔｈ（＝３０°）に維持されるよう、バケットシリンダ２２を伸長方向に自動で制御してバケット２１をダンプ動作させることで（図９において矢印で示す）、特に、平地走行から傾斜地走行に切り換わる場面において、オペレータがバケット２１の角度を調整しなくとも、バケット２１からの荷こぼれを抑制することができる。

【0072】

なお、ホイールローダ１が傾斜地において積込み作業を行うとしては、上り坂が多いため、傾斜地が上り坂である場合について主に説明しているが、必ずしも上り坂である必要はない。作業現場の環境によっては、例えば、ホイールローダ１が登坂した後に降坂することもあり、降坂時には、コントローラ６の補正によってバケット２１をチルト方向に制御して、バケット２１からの荷こぼれを抑制したり、オペレータのチルト操作忘れを防止したりすることが可能である。

【0073】

また、本実施形態では、ステップＳ６０３において傾斜角度の絶対値｜θ｜が傾斜角度閾値θｔｈよりも小さい（｜θ｜＜θｔｈ）と判定された場合（ステップＳ６０３／ＮＯ）、バケット角度の補正処理は行われず、ステップＳ６０１に戻る。このように、車体が小石などに乗り上げて傾斜してしまった場合など軽微な傾斜の場合については、コントローラ６はバケット角度の補正を行わない。

【0074】

同様に、本実施形態では、ステップＳ６０５においてリフトアーム角度αがアーム角度閾値αｔｈ以下である（α≦αｔｈ）と判定された場合（ステップＳ６０５／ＮＯ）についても、バケット角度の補正処理は行われず、ステップＳ６０１に戻る。

【0075】

図１０に示すように、傾斜角度の異なる２つの第１上り坂Ｚ１および第２上り坂Ｚ２が連続し、ホイールローダ１から見てより前方に位置する第１上り坂Ｚ１の傾斜の角度θ１が手前に位置する第２上り坂Ｚ２の傾斜の角度θ２よりも急であって（θ１＞θ２）、リフトアーム２３の高さが水平姿勢時の高さ以下である（すなわち、α≦αｔｈ）場合、コントローラ６の補正によりバケット２１がダンプ方向に制御されてしまうと、バケット２１が第１上り坂Ｚ１に突き刺さってしまう可能性がある（図１０において一点鎖線で示す）。このような事態を回避すべく、車体が傾斜しており、リフトアーム２３の高さが水平姿勢時の高さ以下である場合については、コントローラ６はバケット角度の補正を行わない。

【0076】

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、本発明は上記した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、本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、本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、本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。

【0077】

例えば、上記実施形態では、コントローラ６は、スイッチ１２１が有効となり、傾斜角度の絶対値｜θ｜が傾斜角度閾値θｔｈ以上であり（｜θ｜≧θｔｈ）、かつリフトアーム角度αがアーム角度閾値αｔｈよりも大きい（α＞αｔｈ）場合にバケット２１の角度を補正しているが、これに限らず、少なくともバケット２１が所定高さ以上に位置した場合に、車体の傾斜角度θに応じてバケット２１の角度を補正すればよい。

【0078】

また、上記実施形態では、バケット角度センサ３１には、リフトアーム２３に対するバケット２１の角度を検出するものを用いており、コントローラ６は、バケット角度センサ３１で検出されたバケット角度βおよび傾斜センサ３３で検出された傾斜角度θに基づいてバケット対地角度γを算出しているが、これに限らず、バケット対地角度γを直接的に検出可能なバケット角度センサ３１を用いてもよく、その場合には、コントローラ６は、バケット角度センサ３１で検出されたバケット対地角度γから補正角度γｃを算出すればよい。

【0079】

また、上記実施形態では、作業車両の一態様としてホイールローダ１について説明したが、これに限らず、バケット２１を備えた他の作業車両に本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0080】

１：ホイールローダ（作業車両）
６：コントローラ
１１Ａ：前輪
１１Ｂ：後輪
２１：バケット
２２：バケットシリンダ
２３：リフトアーム（アーム部材）
３２：アーム角度センサ（高さセンサ）
３３：傾斜センサ
４１：油圧ポンプ
４２：方向制御弁
５１：第１電磁比例弁
５２：第２電磁比例弁
１２１：スイッチ
１２２：操作レバー（操作装置）
θｔｈ：傾斜角度閾値（所定の角度閾値）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】