特許 7523394 ホイールローダ

(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】2024-07-18

(45)【発行日】2024-07-26

(54)【発明の名称】ホイールローダ

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20240719BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 H

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021049707

(22)【出願日】2021-03-24

(65)【公開番号】P2022148140

(43)【公開日】2022-10-06

【審査請求日】2023-12-05

(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】日暮 昌輝

(72)【発明者】

【氏名】井村 進也

(72)【発明者】

【氏名】関根 和也

(72)【発明者】

【氏名】堤 芳明

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０１３０７３９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１２７１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５５２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４３７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０２９４３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２０３１０６４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前輪および後輪が取り付けられた車体と、前記車体の前部に設けられたバケットと、前記バケットを保持するリフトアームと、前記リフトアームを駆動するリフトアームシリンダと、前記車体の駆動源であるエンジンと、前記エンジンの回転数を制御する制御装置と、を備えたホイールローダにおいて、
前記リフトアームの角度を検出する角度センサと、
前記リフトアームシリンダの油圧室と接続され、前記油圧室との間で圧油の流出入が可能なアキュムレータと、
前記アキュムレータの圧力を検出する圧力センサと、を備え、
前記制御装置は、
前記角度センサにて検出された前記リフトアームの角度が、前記エンジンの回転数を減速する減速制御条件を満たす場合、前記圧力センサにて検出された前記アキュムレータの圧力に基づいて、前記エンジンの回転数を減速する
ことを特徴とするホイールローダ。

【請求項2】

請求項１に記載のホイールローダにおいて、
前記制御装置は、
前記圧力センサにて検出された前回の前記アキュムレータの圧力と、前記圧力センサにて検出された今回の前記アキュムレータの圧力との差圧を算出し、
前記差圧が設定圧を超えると、前記エンジンの回転数の減速を開始し、前記差圧が前記設定圧以下になって設定時間が経過すると、前記エンジンの回転数の減速を終了する
ことを特徴とするホイールローダ。

【請求項3】

請求項２に記載のホイールローダにおいて、
前記設定時間は、前記ホイールローダの車速および前記前輪と前記後輪との間の距離に基づいて予め定められる
ことを特徴とするホイールローダ。

【請求項4】

請求項１に記載のホイールローダにおいて、
前記制御装置は、
前記圧力センサにて検出された前回の前記アキュムレータの圧力と、前記圧力センサにて検出された今回の前記アキュムレータの圧力との差圧を算出し、前記差圧が大きくなるほど、前記エンジンの回転数を減速する
ことを特徴とするホイールローダ。

【請求項5】

請求項４に記載のホイールローダにおいて、
前記制御装置は、
今回取得した前記差圧が前回取得した前記差圧より大きい場合には、前記差圧が大きくなるほど前記エンジンの回転数を減速し、今回取得した前記差圧が前回取得した前記差圧以下の場合には、前回取得した前記差圧に対応する前記エンジンの回転数を維持する
ことを特徴とするホイールローダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バケットを有するホイールローダに関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、例えば特許文献１には、ブームシリンダのボトム室の圧力変動を吸収する目的でスイッチ操作された場合に、コントローラは、ライドコントロールバルブがアキュムレータとブームシリンダのボトム室とを連通するように信号を送信する構成のホイールローダが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００７－１８６９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ホイールローダが走行する走行路面の状態は作業場によって様々であり、走行路面上に段差が連続するような悪路も存在する。走行路面上に段差が連続すると、リフトアームシリンダ（ブームシリンダ）のボトム室の圧力変動をアキュムレータで十分に吸収できず、その結果、振動によりバケット内の土砂等がこぼれ落ちる可能性がある。特許文献１では、アキュムレータによる振動を吸収する構成に留まっており、段差が連続するような悪路をホイールローダが走行した場合には、振動が増幅してしまって振動を吸収できない可能性がある。振動を吸収できない状態で走行すると、移動させる必要のある土砂等がバケットからこぼれ落ちてしまう。

【0005】

そこで、本発明は、悪路を走行した場合にも、車速を調整することを必要としないで、バケットから土砂等がこぼれ落ちにくくするホイールローダ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】

【0006】

上記の目的を達成するために、代表的な本発明は、前輪および後輪が取り付けられた車体と、前記車体の前部に設けられたバケットと、前記バケットを保持するリフトアームと、前記リフトアームを駆動するリフトアームシリンダと、前記車体の駆動源であるエンジンと、前記エンジンの回転数を制御する制御装置と、を備えたホイールローダにおいて、前記リフトアームの角度を検出する角度センサと、前記リフトアームシリンダの油圧室と接続され、前記油圧室との間で圧油の流出入が可能なアキュムレータと、前記アキュムレータの圧力を検出する圧力センサと、を備え、前記制御装置は、前記角度センサにて検出された前記リフトアームの角度が、前記エンジンの回転数を減速する減速制御条件を満たす場合、前記圧力センサにて検出された前記アキュムレータの圧力に基づいて、前記エンジンの回転数を減速することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、バケットから土砂等がこぼれ落ちにくいホイールローダを提供できる。しかも、本発明によれば、悪路を走行した場合にも、車速を調整することを必要としない。なお、前述した以外の課題、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】

【0008】

【図1A】本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図である。

【図1B】本発明の実施形態に係るホイールローダの斜視図である。

【図2】ホイールローダの駆動システム構成を示す図である。

【図3】走行振動抑制油圧回路のシステム構成を示す図である。

【図4】ホイールローダが段差を乗り越えた場合のリフトアームシリンダのボトム室の圧力変動とリフトアームシリンダのシリンダ長の変化を示す図である。

【図5】ホイールローダが連続する段差を同じ車速で乗り越えた場合のリフトアームシリンダのボトム室の圧力変動を示す図である。

【図6】異なる車速でホイールローダが段差を乗り越えた場合のリフトアームシリンダのボトム室の圧力変動を比較して示した図である。

【図7】ホイールローダが最初に段差を乗り越えた後、減速して次の段差を乗り越えた場合におけるリフトアームシリンダのボトム室の圧力変動を示す図である。

【図8】メインコントローラのハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。

【図9】ホイールローダの電気的構成を示すブロック図である。

【図10】メインコントローラの機能ブロック図である。

【図11】減速制御判定部の処理手順を示すフローチャートである。

【図12】減速ゲイン算出部の処理手順を示すフローチャートである。

【図13】参照圧と減速ゲインとの関係を示すマップ図である。

【図14】時間の経過に伴う参照圧の変化を示す図である。

【図15】指令回転数算出部の処理手順を示すフローチャートである。

【図16】アクセルペダルの踏込量とエンジン要求回転数との関係を示すマップ図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係るホイールローダの実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0010】

図１Ａは、本発明の実施形態に係るホイールローダの側面図、図１Ｂ、本発明の実施形態に係るホイールローダの斜視図である。

【0011】

図１Ａ，Ｂに示すように、ホイールローダ１は、リフトアーム１１、バケット３、一対の前輪５等を有する前フレーム（車体）６と、運転室４、エンジン室２０、一対の後輪７等を有する後フレーム（車体）８とで構成されている。エンジン室２０にはエンジン１００が搭載されており、後フレーム８の後方にはカウンタウェイト２１が取り付けられている。前フレーム６と後フレーム８とはセンタピン９により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ１０の伸縮により後フレーム８に対し前フレーム６が左右に屈折する。なお、以下の説明において、前輪５および後輪７をまとめて「車輪５，７」とする場合がある。

【0012】

リフトアーム１１は一対のリフトアームシリンダ１２の駆動により上下方向に回動（俯仰動）し、バケット３はバケットシリンダ１６の駆動により上下方向に回動（クラウドまたはダンプ）する。バケットシリンダ１６とバケット３の間にはベルクランク１５およびプッシュロッド１４を含むリンク機構が介設されており、このリンク機構を介してバケットシリンダ１６はバケット３を回動させる。なお、これらリフトアーム１１、バケット３、一対のリフトアームシリンダ１２、バケットシリンダ１６、ベルクランク１５、プッシュロッド１４等によって作業機２が構成されている。

【0013】

リフトアーム１１と前フレーム６の連結部分にはリフトアーム角度センサ（角度センサ）１８が取り付けられており、このリフトアーム角度センサ１８によってリフトアーム１１の回動角度が検出される。また、ベルクランク１５の所定位置には、リフトアーム１１に対するバケット３の角度を検出するバケット角度センサ１９が取り付けられている。

【0014】

後フレーム８の前部に搭載された運転室４には、オペレータが座る運転席、ホイールローダ１の操舵角を制御するステアリングホイール１１７、ホイールローダ１を始動・停止させるキースイッチ、オペレータへの情報を提示するモニタ、ホイールローダ１の動作全体の制御を行うメインコントローラ（制御装置）１２１等が設けられている。

【0015】

なお、図１Ａは、ホイールローダ１の運搬作業時の姿勢を示している。運搬作業時には、バケット３が前方のオペレータの視界を遮らない程度の高さまでリフトアーム１１を上昇させて、土砂等を掬い込んだバケット３が走行時に地面と接触しないようにしている。

【0016】

図２は、ホイールローダ１の駆動システム構成を示す図である。図２に示すように、エンジン１００の出力軸１００ａは、トルクコンバータ１０１、油圧ポンプ１０２、ブレーキポンプ１０３に直結されており、エンジン１００の出力軸１００ａの回転数は、エンジンコントローラ（制御装置）１０４の電気信号１０５により制御され、エンジンコントローラ１０４は、メインコントローラ１２１からの回転数指令１２７に基づき、電気信号１０５を出力している。メインコントローラ１２１は、アクセルペダル１０６の踏込量に基づき、回転数指令１２７を出力している。

【0017】

トルクコンバータ１０１の出力軸は、トランスミッション１０７を介してドライブシャフト１０８に接続されており、エンジン１００の駆動力は、トルクコンバータ１０１、トランスミッション１０７、ドライブシャフト１０８を介して車輪５，７に伝達される。その結果、車輪５，７が回転する。

【0018】

トルクコンバータ１０１は、インペラ、タービン、およびステータで構成された流体クラッチである。トルクコンバータ１０１からトランスミッション１０７に伝達される駆動力は、トルクコンバータ１０１の出力回転数に対しエンジン１００の出力軸１００ａの回転数が大きいほど増大する構造であり、アクセルペダル１０６の踏込量でエンジン１００の回転数を上げることで、トルクコンバータ１０１が出力する駆動力は大きくなる。トルクコンバータ１０１の出力回転数と、エンジン１００の出力軸１００ａの回転数に差が無い時、トルクコンバータ１０１が出力する駆動力は０となる。

【0019】

車輪５，７に作用する走行抵抗が一定の平地を走行している際、エンジン１００の出力軸１００ａの回転数が一定ならば走行速度も一定となる。エンジン１００の出力軸１００ａの回転数を上昇させると、ホイールローダ１は加速し、エンジン１００の出力軸１００ａの回転数を下げると、減速する。

【0020】

トランスミッション１０７は、トランスミッションコントローラ１０９の電気信号１１０により、トルクコンバータ１０１の出力とドライブシャフト１０８の接続を遮断して車輪５，７の駆動力を落としたり、回転方向を反転させて駆動力の方向を変えたりする。

【0021】

具体的には、トランスミッション１０７は、前進走行または後進走行において、例えば１～４速度段の何れかに対応したギア比となるように、複数のギアの組合せが制御される。これにより、設定された速度段に応じて、トルクコンバータ１０１の出力軸のトルクや回転数、回転方向が、車輪５，７へ伝達される。

【0022】

なお、トランスミッションコントローラ１０９の電気信号１１０は、オペレータの前後進指示スイッチ１１１がニュートラルの時と、ブレーキペダル１１２の踏込量が一定以上の時、接続を遮断するように出力される。

【0023】

また、トランスミッション１０７にはドライブシャフト１０８の回転数を計測する車速センサ（図示せず）が取り付けられており、トランスミッションコントローラ１０９が車速センサに基づいてホイールローダ１の車速を測定している。なお、車速センサの代わりに、車輪５，７の回転数を直接検出してホイールローダ１の車速を測定しても良い。

【0024】

油圧ポンプ１０２は、エンジン１００の出力軸１００ａが１回転する毎に、一定流量の圧油を出力する。なお、本実施形態において、油圧ポンプ１０２は、傾転角に応じて押し退け容積が制御される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型油圧ポンプであるが、固定容量型の油圧ポンプを用いても良い。

【0025】

油圧ポンプ１０２から出力された圧油は、作業機制御油圧回路１１３を介して、リフトアームシリンダ１２とバケットシリンダ１６に供給され、リフトアームシリンダ１２とバケットシリンダ１６を伸縮する。

【0026】

油圧ポンプ１０２から出力される圧油の量は、エンジン１００の出力軸１００ａの回転数が大きいほど増加するので、アクセルペダル１０６の踏込量でエンジン１００の回転数を上げると、リフトアームシリンダ１２とバケットシリンダ１６の伸縮速度は速くなる。

【0027】

作業機制御油圧回路１１３は、オペレータによるリフトレバー１１４の操作により、油圧ポンプ１０２の出力とリフトアームシリンダ１２の接続を遮断してリフトアーム１１の動作を停止したり、伸縮方向を反転し、リフトアーム１１の上下方向の動作を切り換えたりする。

【0028】

作業機制御油圧回路１１３は、オペレータによるバケットレバー１１５の操作により、油圧ポンプ１０２の出力とバケットシリンダ１６の接続を遮断してバケット３の動作を停止したり、伸縮方向を反転し、バケット３の角度の前後方向の動作を切り換えたりする。

【0029】

油圧ポンプ１０２から出力された圧油は、ステアリング制御油圧回路１１６を介して、左右のステアリングシリンダ１０に接続され、左右のステアリングシリンダ１０を伸縮する。

【0030】

ステアリング制御油圧回路１１６は、オペレータがステアリングホイール１１７を右回転させた時は、油圧ポンプ１０２から出力された圧油を右ステアリングシリンダ１０Ｒが縮む方向と、左ステアリングシリンダ１０Ｌが伸びる方向に接続し、ホイールローダ１を右旋回させ、オペレータがステアリングホイール１１７を左回転させた時は、油圧ポンプ１０２から出力された圧油を右ステアリングシリンダ１０Ｒが伸びる方向と、左ステアリングシリンダ１０Ｌが縮む方向に接続し、ホイールローダ１を左旋回させる。

【0031】

ブレーキポンプ１０３から出力された圧油はアキュムレータ１１８に蓄圧され、アキュムレータ１１８に蓄圧された圧油はブレーキ制御油圧回路１１９を介して、車輪５，７のブレーキ力を制御する。

【0032】

ブレーキ制御油圧回路１１９は、オペレータによるブレーキペダル１１２の踏込量で制御圧が調整される。

【0033】

図３は、図２に示す走行振動抑制油圧回路１２３のシステム構成を示す図である。図３に示すように、制御バルブ電磁弁２０１は、メインコントローラ１２１からの励磁信号（電気信号）３０５で駆動される。励磁状態のときは、制御バルブ電磁弁２０１が位置２０１ａに切り換わり、パイロット油圧源２０２の圧力を切換弁２０３に作用させる。すると、切換弁２０３が連通位置２０３ａに切り換わる。一方、非励磁状態のときは、制御バルブ電磁弁２０１が位置２０１ｂに切り換わり、切換弁２０３が非連通位置２０３ｂに切り換わる。

【0034】

切換弁２０３が連通位置２０３ａにあるとき、リフトアームシリンダ１２のボトム室（油圧室）１２ｂとアキュムレータ１２４とが連通し、両者の間を圧油が流出入する。また、リフトアームシリンダ１２のロッド室１２ｃとタンク２０４とが連通し、ロッド室１２ｃ内の圧油がタンク２０４に導かれる。一方、切換弁２０３が非連通位置２０３ｂにあるとき、アキュムレータ１２４とリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂとの連通が遮断され、リフトアームシリンダ１２のロッド室１２ｃとタンク２０４との連通が遮断される。

【0035】

アキュムレータ圧力センサ２０５は、アキュムレータ１２４の圧力を計測し、圧力信号２０６をメインコントローラ１２１に出力する。

【0036】

メインコントローラ１２１は、走行振動抑制制御切換スイッチ１２６がＯＮで、リフトアーム角度センサ１８の検出値が所定値であって、車速が一定速度以上の時、制御バルブ電磁弁２０１に励磁信号３０５を出力し、それ以外の場合は励磁をしない（詳細後述）。

【0037】

なお、図示していないが、メインコントローラ１２１とエンジンコントローラ１０４とトランスミッションコントローラ１０９とは、すべて通信ネットワークで接続されている。

【0038】

図４は、ホイールローダ１が段差を乗り越えた場合のリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動とリフトアームシリンダ１２のシリンダ長の変化を示す図である。図４において、上段はリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力を、下段はリフトアームシリンダ１２のシリンダ長の変化をそれぞれ示している。

【0039】

なお、切換弁２０３が連通位置２０３ａにあるときは、アキュムレータ１２４とリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂとが連通しているため、アキュムレータ１２４の圧力変動はリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動と等しい。そのため、アキュムレータ圧力センサ２０５にて検出されたアキュムレータ圧力は、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力Ｐとみなすことができる。

【0040】

ホイールローダ１の前輪５が段差に乗り上げると、区間１ａに示すように、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力Ｐが上昇する。リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力Ｐの上昇をアキュムレータ１２４が吸収することで、リフトアームシリンダ１２のシリンダ長Ｌは縮小する。

【0041】

区間１ｂでは、アキュムレータ１２４に蓄圧された圧油がリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂに導かれるため、リフトアームシリンダ１２のシリンダ長Ｌが伸長する。

【0042】

ホイールローダ１の前輪５が段差を乗り越えて着地すると、区間１ｃに示すように、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力Ｐが上昇する。リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力Ｐの上昇をアキュムレータ１２４が吸収することで、リフトアームシリンダ１２のシリンダ長Ｌは縮小する。その後、リフトアームシリンダ１２のシリンダ長Ｌは伸縮しながら、アキュムレータ１２４の圧力Ｐの変動は減衰していく。

【0043】

このように、アキュムレータ１２４がリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂに発生する圧力変動を吸収することで、リフトアーム１１の先端に接続されたバケット３に作用する衝撃が緩和され、土砂等がバケット３からこぼれ落ちることが抑制される。

【0044】

次に、段差が連続する場合について説明する。図５は、ホイールローダ１が連続する段差を同じ車速で乗り越えた場合のリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動を示す図である。なお、図５において、区間１ａ～１ｃはホイールローダ１の前輪５が最初の段差を乗り越えた状態を示しており、図４における区間１ａ～１ｃと同じである。

【0045】

区間２ａは、前輪５が最初の段差を乗り越えた後、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動の減衰が終わる前に、前輪５が２番目の段差を乗り越えた状態である。

【0046】

図５に示すように、区間２ａにおいて、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動が増幅され、バケット３への衝撃も増幅されるため、土砂等がバケット３からこぼれ落ちてしまう。

【0047】

図６は、異なる車速でホイールローダ１が段差を乗り越えた場合のリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動を比較して示した図である。図６において、区間１ａ～１ｃは図４と同じ車速で前輪５が段差を乗り上げた状態、区間３ａ～３ｃは区間１ａ～１ｃより低速で前輪５が段差を乗り上げた状態をそれぞれ示す。図６の区間３ａ～３ｃに示すように、ホイールローダ１の車速を抑えることで、前輪５が地面から受ける衝撃が弱くなるため、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動が小さくなる。

【0048】

図７は、ホイールローダ１が最初に段差を乗り越えた後、減速して次の段差を乗り越えた場合におけるリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動を示す図である。図７の区間４ａにおいて、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動は増幅されるものの、低速で２番目の段差を乗り越えているため、図５の区間２ａと比べて、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動は抑制される。その結果、バケット３への衝撃も弱くなり、土砂等がバケット３からこぼれるのを防止できる。

【0049】

このように、ホイールローダ１が連続する段差を乗り越える際に、土砂等がバケット３からこぼれるのを防止するためには、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動の増幅を抑えることが重要となる。

【0050】

図８はメインコントローラ１２１のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。図８に示すように、メインコントローラ１２１は、車体の動作全体を制御するための各種演算を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１Ａと、ＣＰＵ１２１Ａによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１Ｂ等の記憶装置と、ＣＰＵ１２１Ａがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１Ｃと、外部装置との間で各種の情報や信号の入出力を行う入出力インターフェース１２１Ｄとを含むハードウェアから構成されている。

【0051】

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ１２１Ｂに格納されたプログラムがＲＡＭ１２１Ｃに読み出され、ＣＰＵ１２１Ａの制御に従って動作することによりプログラム（ソフトウェア）とハードウェアとが協働して、後述するメインコントローラ１２１の機能を実現する機能ブロックが構成される。

【0052】

なお、エンジンコントローラ１０４、トランスミッションコントローラ１０９も、メインコントローラ１２１と同様の構成となっている。

【0053】

図９は、ホイールローダ１の電気的構成を示すブロック図である。図９に示すように、メインコントローラ１２１は、トランスミッションコントローラ１０９からの車速情報３０１と、走行振動抑制制御切換スイッチ１２６のＯＮ情報３０２と、リフトアーム角度センサ１８の角度情報３０３と、アキュムレータ圧力センサ２０５の圧力信号２０６と、アクセルペダル１０６の踏込量３０４とが入力されており、エンジンコントローラ１０４に回転数指令１２７と制御バルブ電磁弁２０１に励磁信号３０５を出力している。

【0054】

図１０は、メインコントローラ１２１の機能ブロック図である。図１０に示すように、走行振動抑制判定部４０１は、ホイールローダ１の車速情報３０１と、走行振動抑制制御切換スイッチ１２６のＯＮ情報３０２と、リフトアーム１１の角度情報３０３とに基づいて、走行振動抑制油圧回路１２３の制御バルブ電磁弁２０１を励磁するために励磁信号３０５を設定する。

【0055】

具体的には、ホイールローダ１が所定の速度で走行中であって、走行振動抑制制御切換スイッチ１２６がＯＮ、かつ、リフトアーム１１が所定の角度範囲内にある場合（即ち、バケット３が地面からある程度上昇した「運搬姿勢」である場合）に、走行振動抑制判定部４０１は、励磁信号３０５を設定する。ここで、「運搬姿勢」とは、バケット３に土砂等が収容された状態で、リフトアーム１１によりバケット３が地面からすこし高い位置に保持された姿勢のことであり、例えば図１Ａに示す姿勢が本実施形態における運搬姿勢である。

【0056】

なお、本実施形態では、ホイールローダ１の車速情報３０１と、走行振動抑制制御切換スイッチ１２６のＯＮ情報３０２と、リフトアーム１１の角度情報３０３とに基づいて、走行振動抑制油圧回路１２３の制御バルブ電磁弁２０１を励磁するために励磁信号３０５を設定したが、少なくともリフトアーム１１の角度情報３０３に基づいて励磁信号３０５を出力すれば良い。なお、ダンプ積み作業や、掘削作業等の車速が低速となる場面では、走行振動抑制制御が作動すると車体が不安定になってしまいダンプ積み作業や掘削作業等に支障が出てしまう可能性がある。そこで、走行振動抑制判定部４０１は、車速情報３０１を常時監視して、ダンプ積み作業や掘削作業等に対応した所定車速以下となる場合には、走行振動抑制制御をキャンセルすべく、エンジン回転数を自動で減速させる本制御を実行させないようにするのが好ましい。

【0057】

減速制御判定部４０２は、励磁信号３０５と、アキュムレータ１２４の圧力信号２０６とに基づき、後述する減速制御判定信号４０３および差圧４０４を設定する。

【0058】

図１１は、減速制御判定部４０２の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１１に示す処理は所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に繰り返し行われる。

【0059】

図１１に示すように、Ｓ１０１において励磁信号３０５がＯＦＦの場合、即ち、制御バルブ電磁弁２０１を非励磁にする場合（Ｓ１０１／Ｎｏ）、減速制御判定部４０２は、基準圧にアキュムレータ１２４の圧力信号２０６の値（検出圧）を設定し（Ｓ１０８）、差圧４０４に０を設定し（Ｓ１０９）、減速制御判定信号４０３（減速制御）にＯＦＦを設定する（Ｓ１１０）。つまり、エンジン回転数の減速制御を行わない（車速を減速しない）。

【0060】

一方、Ｓ１０１において励磁信号３０５がＯＮの場合、減速制御判定部４０２は、差圧４０４に圧力信号２０６の値（検出圧）から基準圧（前回値）を引いた値を設定し（Ｓ１０２）、Ｓ１０３において差圧４０４が設定圧より大きい場合は（Ｓ１０３／Ｙｅｓ）、タイマに０を設定し（Ｓ１０４）、減速制御判定信号４０３にＯＮに設定する（Ｓ１０５）。つまり、エンジン回転数の減速制御を行う（車速を減速する）。

【0061】

ここで、Ｓ１０３は、バケット３から土砂等がこぼれ落ちる可能性があるか否かを判定するための処理であり、別言すれば、エンジン回転数を減速する制御を行うか否かを判定するための処理である。つまり、Ｓ１０３の判定により、バケット３から土砂等がこぼれ落ちる可能性があればエンジン回転数を減速し、そうでなければエンジン回転数を減速しない。そのため、Ｓ１０３における設定値は、ホイールローダ１が段差を乗り越える際、バケット３から土砂等がおぼれ落ちるとみなせるリフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力の差（差圧）に基づいて定められている。

【0062】

Ｓ１０３において差圧４０４が設定値以下の場合（Ｓ１０３／Ｎｏ）、減速制御判定部４０２は、タイマに、タイマ（前回値）に１を加算した値を設定し（Ｓ１０６）、タイマが設定時間未満の場合（Ｓ１０７／Ｙｅｓ）には、減速制御判定信号４０３にＯＮを設定する（Ｓ１０５）。つまり、エンジン回転数の減速制御を行う（車速を減速する）。

【0063】

一方、タイマが設定時間以上の場合（Ｓ１０７／Ｎｏ）、減速制御判定部４０２は、減速制御判定信号４０３にＯＦＦを設定する（Ｓ１１０）。つまり、エンジン回転数の減速制御を行わない（車速を減速しない）。

【0064】

ここで、Ｓ１０７における設定時間を設ける理由は、Ｓ１０３において差圧４０４が設定圧以下の場合に直ちに減速制御をＯＦＦ（Ｓ１１０）にすると、ホイールローダ１がハンチングする可能性があるからである。即ち、Ｓ１０６，Ｓ１０７の処理を行うことで、ホイールローダ１のハンチングを防止している。

【0065】

また、この設定時間を長くすると、車速が減速するので、作業効率が悪くなる可能性がある一方、設定時間が短すぎると、バケット３から土砂等がこぼれる可能性がある。そこで、本実施形態では、前輪５が段差（特定位置）を乗り越えた後、後輪７が段差を乗り越えるまでの時間（例えば１秒）を設定時間に設定している。即ち、車速とホイールベース（前輪５と後輪７との距離）とに基づいて設定時間が定められている。

【0066】

次に、図１０の減速ゲイン算出部４０５は、減速制御判定信号４０３と差圧４０４の入力に基づき、減速ゲイン４０６を設定する。

【0067】

図１２は、減速ゲイン算出部４０５の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１２に示す処理は所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に繰り返し行われる。

【0068】

図１２に示すように、減速制御判定信号４０３がＯＦＦの場合（Ｓ２０１／Ｎｏ）、減速ゲイン算出部４０５は、参照圧に０を設定し（Ｓ２０６）、減速ゲイン４０６に１を設定する（Ｓ２０７）。即ち、アクセルペダル１０６の踏込量３０４に応じた車速になる。

【0069】

Ｓ２０１において、減速制御判定信号４０３がＯＮ場合（Ｓ２０１／Ｙｅｓ）には、減速ゲイン算出部４０５は、差圧４０４と参照圧（前回値）との大小を比較し（Ｓ２０２）、差圧４０４が参照圧（前回値）以下の場合（Ｓ２０２／Ｎｏ）には、参照圧に参照値（前回値）を設定し（Ｓ２０５）、減速ゲイン４０６にマップ（図１３）を参照して得られた減速ゲイン（マップ値）を設定する（Ｓ２０４）。

【0070】

図１３は、参照圧と減速ゲインとの関係を示すマップ図である。図１３に示すように、参照圧が大きくなるほど減速ゲインが小さくなる特性のマップデータがＲＯＭ１２１Ｂに記憶されている。これにより、差圧４０４が大きくなるほど減速ゲインが小さくなり、エンジン回転数が減速される。例えば、参照圧がＰｒ１の場合には、減速ゲイン算出部４０５は、参照圧Ｐｒ１に対応する減速ゲインＧ１（０＜Ｇ１＜１）を図１３に示すマップデータから取得する。

【0071】

一方、図１２のＳ２０２において、差圧４０４が参照圧（前回値）より大きい場合（Ｓ２０２／Ｙｅｓ）は、減速ゲイン算出部４０５は、参照圧に差圧４０４を設定し（Ｓ２０３）、減速ゲイン４０６にマップ（図１３）を参照して得られた減速ゲイン（マップ値）を設定する（Ｓ２０４）。

【0072】

このように、本実施形態では、差圧４０４が参照圧（前回値）より大きい場合には、参照圧を差圧に設定するため（Ｓ２０３）、減速ゲイン（－）が大きくなる。一方、差圧４０４が前回の参照圧以下の場合には、参照圧を参照圧（前回値）に設定するため（Ｓ２０５）、前回の減速ゲインが維持される。

【0073】

これについて図１４を参照して詳しく説明する。図１４は時間の経過に伴う参照圧の変化を示す図である。図１４に示すように、減速制御がＯＮになる時間ｔ１において、参照圧がＰｒ１まで上昇し、時間ｔ１から時間ｔ２まで時間の経過に伴って参照圧が徐々に上昇する。参照圧の上昇に伴って減速ゲインが増加する（エンジン回転数が減速する）。時間ｔ２において差圧４０４が参照圧（前回値）以下になると、差圧４０４（一点鎖線）は下がるが参照圧は前回値Ｐｒ２に維持される。よって、前回値Ｐｒ２に対応する減速ゲインが維持される。そして、減速制御がＯＦＦになる時間ｔ３において、参照圧がゼロになる。このように、時間ｔ１～時間ｔ２は減速ゲインが徐々に大きくなり、時間ｔ２～時間ｔ３は一定の減速ゲイン（一定のエンジン回転数）となる。

【0074】

図１０に示す指令回転数算出部４０７は、減速ゲイン４０６と、アクセルペダル１０６の踏込量３０４との入力に基づき、回転数指令１２７を設定する。

【0075】

図１５は、指令回転数算出部４０７の処理手順を示すフローチャートである。なお、図１５に示す処理は所定時間（例えば１０ミリ秒）毎に繰り返し行われる。図１５に示すように、指令回転数算出部４０７は、エンジン要求回転数に、図１４に示すマップを参照して得られたエンジン要求回転数（マップ値）を設定する（Ｓ３０１）。

【0076】

図１６は、アクセルペダル１０６の踏込量３０４とエンジン要求回転数（ｒｐｍ）との関係を示すマップ図である。図１６に示すように、踏込量３０４が大きくなるほどエンジン要求回転数が大きくなる特性のマップデータがＲＯＭ１２１Ｂに記憶されている。これにより、アクセルペダル１０６を踏み込むほど、車速が増加する。例えば、踏込量３０４がＶ１である場合には、指令回転数算出部４０７は、踏込量Ｖ１に対応するエンジン要求回転数Ｎ１を図１６に示すマップデータから取得する。

【0077】

次いで、指令回転数算出部４０７は、エンジン目標回転数に、エンジン要求回転数に減速ゲイン（４０６）を掛けた値を設定する（Ｓ３０２）。指令回転数算出部４０７は、エンジン目標回転数と予め設定されたエンジン最低回転数との大小を比較し（Ｓ３０３）、Ｓ３０３においてエンジン目標回転数がエンジン最低回転数以下の場合（Ｓ３０３／Ｎｏ）には、回転数指令１２７にエンジン最低回転数を設定し（Ｓ３０５）、Ｓ３０３においてエンジン目標回転数がエンジン最低回転数より大きい場合（Ｓ３０３／Ｙｅｓ）には、回転数指令１２７にエンジン目標回転数を設定する。ここで、エンジン最低回転数は、例えばアイドリング時のエンジン回転数である。

【0078】

以上説明したように、本実施形態によれば、メインコントローラ１２１が、リフトアーム１１の角度情報３０３が、エンジン１００の減速制御条件を満たす場合に、アキュムレータ１２４の圧力信号２０６に基づいて、エンジン１００の回転数を減速する構成としたので、ホイールローダ１が連続する段差を乗り越える場合において車速を抑えることができるため、バケット３の土砂等がこぼれ落ちるのを防止できる。より詳細には、車速が減速することで、リフトアームシリンダ１２のボトム室１２ｂの圧力変動が抑えられるため、バケット３の姿勢が安定する。その結果、バケット３から土砂等がこぼれ落ちにくくなる。

【0079】

また、アキュムレータ１２４の差圧が設定圧以下になった後（Ｓ１０３／Ｎｏ）、設定時間が経過すると（Ｓ１０７／ＮＯ）、エンジン１００の減速制御が終了する（Ｓ１１０）構成としたので、ホイールローダ１のハンチングが防止される。ここで、設定時間を、ホイールローダ１の車速および前輪５と後輪７との間の距離に基づいて予め設定しているので、前輪５が段差を乗り越えて後輪７が段差を乗り越えるまでの間、確実にエンジン１００の減速制御を行うことができる。

【0080】

また、アキュムレータ１２４の差圧４０４が大きくなるほど、エンジン回転数を減速する構成（図１３参照）としているため、バケット３から土砂等がこぼれ落ちることがより一層防止される。

【0081】

また、今回取得したアキュムレータ１２４の差圧４０４が前回取得した差圧より大きい場合には、差圧４０４が大きくなるほどエンジン回転数を減速し、今回取得した差圧４０４が前回取得した差圧４０４以下の場合には、前回取得した差圧４０４に対応するエンジン回転数を維持する構成（図１４参照）としたので、バケット３から土砂等がこぼれ落ちることがより一層防止される。

【0082】

このように、本実施形態によれば、土砂等をバケット３に掬い込んで運搬する際、段差が連続する路面を走行する場合でも、オペレータが車速を微調整せずとも、バケット３からの土砂等がこぼれ落ちるのを防止できる。よって、運搬作業の操作が容易になり、不慣れなオペレータの作業効率が改善する。

【0083】

なお、本発明は上記した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【0084】

例えば、オペレータが搭乗せず遠隔で運搬作業を行う無人のホイールローダに対しても、本発明を適用すれば、凹凸が連続する走行路面をホイールローダが走行する際、バケット内の土砂等がこぼれ落ちることを防止できる。即ち、本発明は、無人運転のホイールローダに対しても好適である。

【0085】

なお、上記した実施形態では、エンジン１００の駆動力を、トルクコンバータ１０１およびトランスミッション１０７を介して車輪５，７に伝達する構成を例示したが、本発明は、いわゆるＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）式のホイールローダにも適用できる。

【符号の説明】

【0086】

１ ホイールローダ
２ 作業機
３ バケット
５ 前輪
６ 前フレーム（車体）
７ 後輪
８ 後フレーム（車体）
１１ リフトアーム
１２ リフトアームシリンダ
１２ｂ ボトム室（油圧室）
１６ バケットシリンダ
１８ リフトアーム角度センサ（角度センサ）
１００ エンジン
１０１ トルクコンバータ
１０４ エンジンコントローラ（制御装置）
１０７ トランスミッション
１０９ トランスミッションコントローラ
１２１ メインコントローラ（制御装置）
１２４ アキュムレータ
１２６ 走行振動抑制制御切換スイッチ
２０５ アキュムレータ圧力センサ（圧力センサ）

【図1A】

【図1B】

【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】

【図16】