特許 7545863 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】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】作業車両

(51)【国際特許分類】

   F16H 61/47 20100101AFI20240829BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

F16H61/47

E02F9/22 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020177418

(22)【出願日】2020-10-22

(65)【公開番号】P2022068632

(43)【公開日】2022-05-10

【審査請求日】2023-10-12

(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】武樋 公志

(72)【発明者】

【氏名】川原 章禄

(72)【発明者】

【氏名】中尾 文栄

(72)【発明者】

【氏名】石田 一雄

【審査官】倉田 和博

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－３１１４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９１０６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１２００１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ６１／３８－６１／６４

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の車輪が設けられた車体と、
前記車体を構成するフレームに取り付けられた作業装置と、
前記フレーム上に載置された運転室と、
前記運転室内における運転席の左右の一側に設けられて前記作業装置を操作するための作業装置用操作装置と、
前記車体に搭載されたエンジンと、
前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
前記走行用油圧ポンプと閉回路接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する可変容量型の走行用油圧モータと、
前記走行用油圧ポンプと前記走行用油圧モータとをそれぞれ制御するコントローラと、
を備えた作業車両において、
前記車体の走行速度の上限値を制限するモードを切り替えるためのモード切替装置と、
前記車体の走行速度の前記上限値を設定するための上限車速設定装置と、
を有し、
前記コントローラは、
前記モード切替装置により前記モードが前記車体の走行速度の前記上限値を制限する制限モードに切り替えられ、かつ前記作業装置用操作装置が操作されているときに、前記車体の走行速度の前記上限値が前記上限車速設定装置で設定された設定値となるように、前記走行用油圧ポンプの押しのけ容積または前記走行用油圧モータの押しのけ容積を制御する
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、
前記モード切替装置は、前記作業装置用操作装置に設けられている
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、
前記作業装置は、
先端部にアタッチメントを取り付け可能なアーム部材を有し、
前記作業装置用操作装置は、
前記アーム部材を操作するための第１操作レバーと、
前記アーム部材の前記先端部に前記アタッチメントが取り付けられている場合に前記アタッチメントを操作するための第２操作レバーと、
を有し、
前記第１操作レバーおよび前記第２操作レバーはいずれも、傾けることにより操作入力を行うことが可能なジョイスティックレバーであって、
前記モード切替装置は、
前記第２操作レバーの上部または側部に設けられ、オン状態へ操作されることで前記制限モードに切り替わるオンオフスイッチである
ことを特徴とする作業車両。

【請求項4】

請求項３に記載の作業車両において、
前記上限車速設定装置は、
前記第１操作レバーの上部または側部に設けられ、スライドさせることで前記設定値を無段階で調整することが可能なスイッチである
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、
前記運転室内に設けられて前記複数の車輪を操舵するステアリング用操作装置を備え、
前記モード切替装置は、前記ステアリング用操作装置に設けられている
ことを特徴とする作業車両。

【請求項6】

請求項５に記載の作業車両において、
前記ステアリング用操作装置は、
前記運転席の前方において回転可能に設けられて回転量に応じて前記複数の車輪を操舵するステアリングホイールと、
前記ステアリングホイール上に前記運転席側に向かって突出して設けられて前記ステアリングホイールと共に回転するステアリングノブと、
を有し、
前記モード切替装置は、
前記ステアリングノブの上部または側部に設けられ、オン状態へ操作されることで前記制限モードに切り替わるオンオフスイッチである
ことを特徴とする作業車両。

【請求項7】

複数の車輪が設けられた車体と、
前記車体を構成するフレームに取り付けられた作業装置と、
前記フレーム上に載置された運転室と、
前記運転室内における運転席の左右の一側に設けられて前記作業装置を操作するための作業装置用操作装置と、
前記車体に搭載されたエンジンと、
前記エンジンにより駆動される発電機と、
前記発電機に接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する電動モータと、
前記エンジンと前記電動モータとを制御するコントローラと、
を備えた作業車両において、
前記車体の走行速度の上限値を制限するモードを切り替えるためのモード切替装置と、
前記車体の走行速度の前記上限値を設定するための上限車速設定装置と、
を有し、
前記コントローラは、
前記モード切替装置により前記モードが前記車体の走行速度の前記上限値を制限する制限モードに切り替えられ、かつ前記作業装置用操作装置が操作されているときに、前記車体の走行速度の前記上限値が前記上限車速設定装置で設定された設定値となるように、前記電動モータの回転数を制御する
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、無段変速式の走行駆動システムを搭載した作業車両に関する。

【背景技術】

【0002】

ホイールローダなどの作業車両の中には、滑らかな発進および停止を可能とする無段変速式の走行駆動システムが搭載されたものがある。この無段変速式の走行駆動システムとしては、例えば、エンジンで油圧ポンプを駆動させることによって発生した油圧を油圧モータで回転力に変換するＨＳＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）式もしくはＨＭＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）式、およびエンジンで発電機を駆動させることによって発生した電力を電動モータで回転力に変換するＥＭＴ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）式などが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、連続無段変速機としてのＨＳＴ装置と、ＨＳＴ装置の変速切換制御を行うコントローラと、ＨＳＴ装置の変速比を切り換えるシフトスイッチと、変速比を段階的に切り換える第１モードと第１モードよりも小刻みに設定した段階ずつ変速比を切り換える第２モードとの間で、シフトスイッチによる変速切換のモードを切り換えるシフトモード切換スイッチと、を備えたブルドーザが開示されている。

【0004】

このブルドーザでは、シフトスイッチがジョイスティック仕様の走行レバーの上部に設けられており、走行レバーを操作しながらシフトスイッチを操作することが可能となっている。また、シフトモード切換スイッチは、運転席の前方に設けられたモニタパネルの右側に配置されている。

【0005】

コントローラは、シフトスイッチの操作により検出される変速操作信号と、シフトモード切換スイッチの切換により検出されるモードを示すモード信号と、に基づいて、目標車速の設定を行う車速設定部を含み、この車速設定部において、シフトモード切換スイッチにより第１モードに切り換えられた場合にシフトスイッチが操作される度に変速比を１段変化させる目標車速が設定され、シフトモード切換スイッチにより第２モードに切り換えられた場合にシフトスイッチの操作時間に対応する値だけ変速比を連続的に変化させる目標車速が設定される。これにより、ＨＳＴの特徴を生かしたきめ細かな無段階変速を迅速に行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第４９５６００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載のブルドーザは、走行レバーの上部にシフトスイッチが設けられていることで、オペレータは走行レバーから手を離すことなく容易に走行レバーとシフトスイッチとを同時に操作することができるといった利便性を有するが、一方で、オペレータが走行レバーを操作する際にシフトスイッチを誤操作してしまう可能性がある。例えば、除雪用のアタッチメントを装着した作業車両は、交差点の進入時に、減速しながらもアタッチメントを道路の路肩側から中央側に向けて動作させる必要があり、この場合において、シフトスイッチが誤操作されるとオペレータの意図したタイミングで車速を制限することができなくなる。

【0008】

そこで、本発明の目的は、オペレータの意図したタイミングで、アクセルペダルの踏込量にかかわらず車速を迅速に制限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】

【0009】

上記の目的を達成するために、本発明は、複数の車輪が設けられた車体と、前記車体を構成するフレームに取り付けられた作業装置と、前記フレーム上に載置された運転室と、前記運転室内における運転席の左右の一側に設けられて前記作業装置を操作するための作業装置用操作装置と、前記車体に搭載されたエンジンと、前記エンジンにより駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプと閉回路接続されて前記エンジンの駆動力を前記複数の車輪に伝達する可変容量型の走行用油圧モータと、前記走行用油圧ポンプと前記走行用油圧モータとをそれぞれ制御するコントローラと、を備えた作業車両において、前記車体の走行速度の上限値を制限するモードを切り替えるためのモード切替装置と、前記車体の走行速度の前記上限値を設定するための上限車速設定装置と、を有し、前記コントローラは、前記モード切替装置により前記モードが前記車体の走行速度の前記上限値を制限する制限モードに切り替えられ、かつ前記作業装置用操作装置が操作されているときに、前記車体の走行速度の前記上限値が前記上限車速設定装置で設定された設定値となるように、前記走行用油圧ポンプの押しのけ容積または前記走行用油圧モータの押しのけ容積を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、オペレータの意図したタイミングで、アクセルペダルの踏込量にかかわらず車速を迅速に制限することができる。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】

【0011】

【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】プラウが装着された状態のホイールローダを上から見た上面図である。

【図3】運転室内を上から見た図である。

【図4】運転席の前側に配置された各機器を拡大して示した図である。

【図5】第１操作レバーおよび第２操作レバーの一構成例を示す斜視図である。

【図6】第１実施形態に係る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】第２実施形態に係る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10】第３実施形態に係る駆動システムの一構成例を示すシステム構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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、土砂や鉱物などの作業対象物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と共に、路面に積もった雪を取り除く除雪作業を行うことが可能なホイールローダを例に挙げて説明する。

【0013】

＜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および図２を参照して説明する。

【0014】

図１は、本発明の各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。図２は、プラウ２２が装着された状態のホイールローダ１を上から見た上面図である。

【0015】

以下の説明において、ホイールローダ１の車体の左右方向のうち、ホイールローダ１に搭乗したオペレータが前方を向いた状態での左手の方向を「左方向」とし、右手の方向を「右方向」とする。また、以下の説明では、「車体の左右方向」を単に「左右方向」とし、「車体の前後方向」を単に「前後方向」とし、「車体の上下方向」を単に「上下方向」とする場合がある。

【0016】

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するアーティキュレート式の作業車両である。具体的には、車体の前部を構成する前フレーム１Ａと車体の後部を構成する後フレーム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。

【0017】

図２に示すように、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、左側の前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂのみを示している。

【0018】

前フレーム１Ａの前部には、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、荷役作業に用いる荷役作業具としてのバケット２１またはバケット２１と交換可能なアタッチメントとしてのプラウ２２と、バケット２１またはプラウ２２を駆動させる作業具シリンダ２３と、バケット２１またはプラウ２２が先端部に取り付けられるアーム部材としてのリフトアーム２４と、リフトアーム２４を駆動させる２つのリフトアームシリンダ２５と、リフトアーム２４に回動可能に連結されてバケット２１またはプラウ２２と作業具シリンダ２３とのリンク機構を構成するベルクランク２６と、を有している。

【0019】

リフトアーム２４は、基端部が前フレーム１Ａに回動可能に取り付けられており、図１に示すように、ホイールローダ１が荷役作業を行う際には先端部にバケット２１が装着され、図２に示すように、ホイールローダ１が除雪作業を行う際には先端部にプラウ２２が装着される。

【0020】

２つのリフトアームシリンダ２５は、作動油が供給されてロッド２５０が伸縮することによりリフトアーム２４を駆動する。リフトアーム２４は、２つのリフトアームシリンダ２５の各ロッド２５０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２５０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２５のうち、左側に配置されたリフトアームシリンダ２５のみを破線で示している。

【0021】

作業具シリンダ２３は、作動油が供給されてロッド２３０が伸縮することによりバケット２１またはプラウ２２を駆動する。バケット２１は、土砂や鉱物などを掬って積込み先に放土したり地面を均したりするための作業具であり、作業具シリンダ２３のロッド２３０が伸びることによりチルト（リフトアーム２４に対して上方向に回動）し、ロッド２５０が縮むことによりダンプ（リフトアーム２４に対して下方向に回動）する。

【0022】

他方、プラウ２２は、雪を路肩へかき寄せたりするための作業具であり、図２に示すように、連結部材２２０を介してリフトアーム２４の先端部に取り付けられる。プラウ２２は、作業具シリンダ２３のロッド２３０が伸びることにより後傾し、ロッド２３０が縮むことにより前傾する。

【0023】

図２に示すプラウ２２は、いわゆるマルチプラウであって、左右方向の中央に配置されて上下方向に延びる軸部２２１と、軸部２２１から左側に延在する左プレート２２２と、軸部２２１から右側に延在する右プレート２２３と、を有する。左プレート２２２および右プレート２２３はそれぞれ、連結部材２２０の左右の側部にそれぞれ取り付けられたオプションシリンダ２７（図２では不図示、図６参照）によって軸部２２１に対して前後方向に回動する。

【0024】

具体的には、左プレート２２２は、左側のオプションシリンダ２７のロッド２７０が伸びると軸部２２１を中心軸として前方向に回動して左端部が軸部２２１よりも前側に位置し、右斜め前を向くように傾斜する。また、左プレート２２２は、左側のオプションシリンダ２７のロッド２７０が縮むと軸部２２１を中心軸として後方向に回動して左端部が軸部２２１よりも後側に位置し、左斜め前を向くように傾斜する（図２に示す状態）。

【0025】

同様にして、右プレート２２３は、右側のオプションシリンダ２７のロッド２７０が伸びると軸部２２１を中心軸として前方向に回動して右端部が軸部２２１よりも前側に位置し、左斜め前を向くように傾斜する。また、右プレート２２３は、右側にオプションシリンダ２７のロッド２７０が縮むと軸部２２１を中心軸として後方向に回動して右端部が軸部２２１よりも後側に位置し、右斜め前を向くように傾斜する（図２に示す状態）。

【0026】

このように、プラウ２２では、左プレート２２２と右プレート２２３とが独立して駆動するため、１枚のプレートで形成されたプラウよりも多種多様な作業姿勢をとることが可能となっている。なお、プラウ２２は、必ずしもマルチプラウである必要はなく、例えば、アングリングプラウやサイドスライドアングリングプラウなどであってもよく、プラウの種類については特に制限はない。

【0027】

図１に示すように、後フレーム１Ｂには、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カウンタウェイト１２と、オペレータが搭乗する運転室１３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１４と、が設けられている。後フレーム１Ｂにおいて、カウンタウェイト１２は後部に、運転室１３は前部に、機械室１４はカウンタウェイト１２と運転室１３との間に、それぞれ配置されている。

【0028】

＜運転室１３の構成＞
次に、運転室１３の構成について、図３～５を参照して説明する。

【0029】

図３は、運転室１３内を上から見た図である。図４は、運転席３１の前側に配置された各機器を拡大して示した図である。図５は、第１操作レバー３５１および第２操作レバー３５２の一構成例を示す斜視図である。

【0030】

図３に示すように、運転室３の内部には、オペレータが着座する運転席３１が中央に設けられている。運転席３１の前方には、４つの車輪１１を操舵するステアリング用操作装置３２と、ホイールローダ１の運転に係る各種機器が取り付けられたフロントコンソール３３と、車体の走行操作および停止操作を行うためのペダル装置３４と、が設けられている。また、運転席３１の右側には、作業装置２を操作するための作業装置用操作装置３５が設けられている。

【0031】

運転席３１は、座面３１１と、背もたれとなるバックレスト３１２と、バックレスト３１２の上部に取り付けられた枕状のヘッドレスト３１３と、オペレータの左腕を載せるための左アームレスト３１４Ｌと、オペレータの右腕を載せるための右アームレスト３１４Ｒと、を有している。

【0032】

ステアリング用操作装置３２は、運転席３１の前方に回転可能に設けられて回転量（具体的には、回転角度）に応じて４つの車輪を操舵するステアリングホイール３２１と、ステアリングホイール３２１上に運転席３１に向かって突出して設けられてステアリングホイール３２１と共に回転するステアリングノブ３２２と、を有している。

【0033】

ステアリングノブ３２２は、ステアリングホイール３２１を操作するにあたっての補助具である。したがって、オペレータは、ステアリングホイール３２１を持ってステアリング操作を行ってもよいし、ステアリングノブ３２２を掴んでステアリング操作を行ってもよい。

【0034】

オペレータがステアリングホイール３２１またはステアリングノブ３２２を右方向（時計回り）に回転させると車体は右方向に曲がり、オペレータがステアリングホイール３２１またはステアリングノブ３２２を左方向（反時計回り）に回転させると車体は左方向に曲がる。

【0035】

ホイールローダ１に設けられたステアリング用操作装置３２では、ステアリングノブ３２２とステアリングホイール３２１とは一体に形成されている。なお、ステアリングホイール３２１とステアリングノブ３２２とは、必ずしも一体に形成されている必要はなく、例えば、ボルト締結などによってステアリングノブ３２２がステアリングホイール３２１に着脱可能に固定されていてもよい。また、ステアリング用操作装置３２は、必ずしもホイール（ハンドル）式である必要はなくレバー式であってもよい。

【0036】

図４に示すように、フロントコンソール３３は、車体の走行状態などを表示するメインモニタ３３１と、車体の設定を変更するためのスイッチなど各種の操作スイッチが取り付けられた設定パネル３３２と、を含んで構成される。設定パネル３３２は、メインモニタ３３１の左右両側にそれぞれ設けられており、複数の操作スイッチが上下方向に間隔を空けて並んでいる。

【0037】

右側の設定パネル３３２には、車体の上限車速を設定するための上限車速設定装置としての上限車速設定スイッチ３３２Ａが一番上に取り付けられている。この上限車速設定スイッチ３３２Ａは、上限車速を無段階で調整することが可能なダイヤル式のスイッチである。

【0038】

作業装置用操作装置３５は、バケット２１もしくはプラウ２２、およびリフトアーム２４を操作するための第１操作レバー３５１と、プラウ２２の左プレート２２２および右プレート２２３を操作するための第２操作レバー３５２と、車体の駆動に係る操作を行うための複数の操作ボタン３５３と、を有する。図３では、作業装置用操作装置３５は、運転席３１の右側に載置された操作ユニット３６に右アームレスト３１４Ｒと共に搭載されている。なお、作業装置用操作装置３５は、必ずしも運転席３１の右側に設けられている必要はなく、運転室３の仕様によっては運転席３１の左側に設けられていてもよい。

【0039】

第１操作レバー３５１および第２操作レバー３５２はいずれも、傾けることにより操作入力を行うことが可能な二軸のジョイスティックレバーである。具体的には、図５に示すように、オペレータが第１操作レバー３５１を前後方向に倒すとリフトアーム２４が動作し、オペレータが第１操作レバー３５１を左右方向に倒すとバケット２１もしくはプラウ２２が動作する。また、オペレータが第２操作レバー３５２を前後方向に倒すとプラウ２２の右プレート２２３が動作し、オペレータが第２操作レバー３５２を左右方向に倒すとプラウ２２の左プレート２２２が動作する。

【0040】

ホイールローダ１を用いて除雪作業を行うにあたってプラウ２２を操作する場合には、オペレータは、第１操作レバー３５１を左右方向に操作してプラウ２２の前傾および後傾を調整しつつ、第２操作レバー３５２を操作して左プレート２２２および右プレート２２３を調整する。また、路面の形状によっては、第１操作レバー３５１を前後方向に操作してリフトアーム２４を上昇または下降させながらプラウ２２を動作させることがある。したがって、オペレータは、第１操作レバー３５１および第２操作レバー３５２を同時に操作する場合がある。

【0041】

なお、プラウ２２がアングリングプラウやサイドスライドアングリングプラウである場合には、オペレータが第２操作レバー３５２を前後方向に倒すとブレードがアングリングし、オペレータが第２操作レバー３５２を左右方向に倒すとブレードが左右方向にスライドする。

【0042】

図５に示すように、第２操作レバー３５２の上部には、車体の車速を制限するモードを切り替えるためのモード切替装置としてのモード切替スイッチ３５２Ａが設けられている。モードには、上限車速を制限しない通常モードと上限車速を制限する制限モードとがある。このモード切替スイッチ３５２Ａは、オペレータによってオン状態に操作（押下）されることで制限モードに切り替わるオンオフスイッチである。したがって、オペレータがモード切替スイッチ３５２Ａをオン状態に操作すると通常モードから制限モードに切り替わり、オペレータがモード切替スイッチ３５２Ａをオフ状態に操作すると制限モードから通常モードにモードが切り替わる。すなわち、モード切替スイッチ３５２Ａが操作されることで、通常モードおよび制限モードのいずれかが選択される。

【0043】

このように、モード切替スイッチ３５２Ａが第２操作レバー３５２の上部に設けられていることにより、オペレータは、第２操作レバー３５２から手を離さずにモード切替スイッチ３５２Ａを操作することができる。したがって、オペレータは、プラウ２２の操作をしながらモードを制限モードに切り替えることができる。

【0044】

なお、図５では、モード切替スイッチ３５２Ａは、第２操作レバー３５２の上部に設けられていたが、これに限らず、例えば、第２操作レバー３５２の側部に設けられていてもよい。また、モード切替スイッチ３５２Ａは、ステアリングノブ３２２の上部または側部に設けられていてもよい。この場合には、オペレータは、ステアリングノブ３２２を操作しながらモードを制限モードに切り替えることができる。

【0045】

また、第１操作レバー３５１の側部（後方に対向する側）には、スライドさせることで設定値などを無段階で調整することが可能なプロポーショナルスイッチ３５１Ａが設けられている。図３および図４では、上限車速設定スイッチ３３２Ａは、フロントコンソール３３の右側の設定パネル３３２内に設けられていたが、例えば、このプロポーショナルスイッチ３５１Ａを上限車速設定スイッチ３３２Ａとしてもよい。この場合、上限車速設定スイッチ３３２Ａは、スライドさせることで上限車速を無段階で調整することができ、ダイヤル式の場合と比べてオペレータの手元で簡単に操作することが可能となる。

【0046】

ホイールローダ１が、除雪作業などを行う場合には、車速を制限して低速で走行しながら作業装置２を動作させることになるため、モード切替スイッチ３５２Ａや上限車速設定スイッチ３３２Ａ（少なくともモード切替スイッチ３５２Ａ）が作業装置用操作装置３５に設けられていることで、オペレータは作業装置用操作装置３５（第１操作レバー３５１および第２操作レバー３５２）から手を離すことなく、車速の制限と作業装置２の操作とを同時に行うことができる。以下、ホイールローダ１の駆動システムについて、実施形態ごとに説明する。

【0047】

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るホイールローダ１の駆動システム４について、図６～８を参照して説明する。

【0048】

（駆動システム４の構成）
まず、駆動システム４の構成について、図６を参照して説明する。

【0049】

図６は、第１実施形態に係る駆動システム４の一構成例を示すシステム構成図である。

【0050】

ホイールローダ１の駆動システム４は、閉回路の油圧回路を有したＨＳＴ走行駆動装置４０１と、作業装置２を駆動する油圧式の荷役駆動装置４０２と、を含んで構成される。

【0051】

ＨＳＴ走行駆動装置４０１は、エンジン４０と、エンジン４０により駆動される走行用油圧ポンプとしてのＨＳＴポンプ４１と、ＨＳＴポンプ４１を制御するための圧油を補給するＨＳＴチャージポンプ４１Ａと、一対の管路４００Ａ，４００Ｂを介してＨＳＴポンプ４１と閉回路接続された走行用油圧モータとしてのＨＳＴモータ４２と、エンジン４０やＨＳＴポンプ４１およびＨＳＴモータ４２などを制御するコントローラ５と、を有する。

【0052】

ＨＳＴポンプ４１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の油圧ポンプである。傾転角は、コントローラ５から出力された信号にしたがってポンプ用レギュレータ４１０により調整される。

【0053】

ＨＳＴモータ４２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の油圧モータであり、エンジン４０の駆動力を車輪１１（前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂ）に伝達する。傾転角は、ＨＳＴポンプ４１の場合と同様に、コントローラ５から出力された信号にしたがってモータ用レギュレータ４２０により調整される。

【0054】

ＨＳＴ走行駆動装置４０１では、まず、運転室１３内に設けられたアクセルペダル（ペダル装置３４に含まれる）をオペレータが踏み込むと、アクセルペダルの踏込量に応じてエンジン４０が回転し、エンジン４０の駆動力によりＨＳＴポンプ４１が駆動する。そして、ＨＳＴポンプ４１から吐出した圧油によりＨＳＴモータ４２が回転し、ＨＳＴモータ４２からの出力トルクがアクスル１５を介して前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂに伝達されることにより、ホイールローダ１が走行する。

【0055】

具体的には、アクセルペダルの踏込量が大きくなると、エンジン４０の回転数が増加してＨＳＴポンプ４１の吐出流量が増え、ＨＳＴポンプ４１からＨＳＴモータ４２に流入する圧油の流量が増える。これにより、ＨＳＴモータ４２の回転数が増加し、車速が速くなる。一方、アクセルペダルの踏込量が小さくなると、エンジン４０の回転数が減少してＨＳＴポンプ４１の吐出流量が減り、ＨＳＴポンプ４１からＨＳＴモータ４２に流入する圧油の流量が減る。これにより、ＨＳＴモータ４２の回転数が減少し、車速が遅くなる。

【0056】

このように、ＨＳＴ走行駆動装置４０１では、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量を連続的に増減させることにより車速を調整（変速）するため、ホイールローダ１は滑らかな発進、および衝撃の少ない停止が可能となる。なお、必ずしもＨＳＴポンプ４１側において吐出流量を調整することで車速を制御する必要はなく、ＨＳＴモータ４２側において押しのけ容積を調整することで車速を制御してもよい。したがって、コントローラ５によりＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積またはＨＳＴモータ４２の押しのけ容積を制御することで、アクセルペダルの踏込量にかかわらず（エンジン４０の回転数にかかわらず）車速を調整することができる。

【0057】

本実施形態では、上限車速を１～４速度段に選択する速度段スイッチ３３２Ｂが設けられている。この速度段スイッチ３３２Ｂは、ホイールローダ１の前進走行に対して主に使用される。１～４速度段のうち、１速度段および２速度段が「低速度段」に、３速度段および４速度段が「中～高速度段」に、それぞれ相当する。例えば、「低速度段」は、積込作業や除雪作業など、ゆっくり走行しながら作業装置２を動作させるような作業の場合に選択される。他方、「中～高速度段」は、ホイールローダ１が空荷の状態で道路を走行するような場合に選択される。なお、前述した上限車速設定スイッチ３３２Ａは、１～４速度段における各上限車速の値を設定する。

【0058】

荷役駆動装置４０２は、エンジン４０により駆動されて作業具シリンダ２３、リフトアームシリンダ２５、およびオプションシリンダ２７のそれぞれに作動油を供給する荷役用油圧ポンプ４３と、作動油を貯留する作動油タンク４４と、各シリンダ２３，２５，２７と荷役用油圧ポンプ４３との間に設けられて荷役用油圧ポンプ４３から各シリンダ２３，２５，２７のそれぞれに供給される作動油の流れ（方向および流量）を制御するコントロールバルブ４５と、コントローラ５から出力された指令信号にしたがってコントロールバルブ４５を制御する電磁比例弁４６と、を有する。

【0059】

なお、図６では、リフトアームシリンダ２５およびオプションシリンダ２７はいずれも、２つのうちの片方のみを図示している。また、コントロールバルブ４５は、実際には、各シリンダ２３，２５，２７に対応してそれぞれ設けられており、電磁比例弁４６は、各コントロールバルブ４５に対して一対設けられているが、図６では図示を省略している。

【0060】

荷役用油圧ポンプ４３は、固定容量式の油圧ポンプであり、エンジン４０の回転数に応じた吐出流量の作動油が吐出する。荷役用油圧ポンプ４３から吐出された作動油は、コントロールバルブ４５を介して各シリンダ２３，２５，２７に流入する。これにより、各シリンダ２３，２５，２７のロッド２３０，２５０，２７０が伸縮する。なお、荷役用油圧ポンプ４３は、必ずしも固定容量式の油圧ポンプである必要はなく、可変容量型の油圧ポンプであってもよい。

【0061】

（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７を参照して説明する。

【0062】

図７は、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。

【0063】

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、モード切替スイッチ３５２Ａ、上限車速設定スイッチ３３２Ａ、第１操作レバー３５１、および第２操作レバー３５２といった各種の操作装置などが入力Ｉ／Ｆに接続され、ポンプ用レギュレータ４１０およびモータ用レギュレータ４２０がそれぞれ出力Ｉ／Ｆに接続されている。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

コントローラ５は、データ取得部５１と、モード判定部５２と、操作判定部５３と、信号出力部５４と、含む。

【0067】

データ取得部５１は、モード切替スイッチ３５２Ａから出力されたモード切替信号、第１操作レバー３５１および第２操作レバー３５２のそれぞれから出力された操作信号、および上限車速設定スイッチ３３２Ａから出力された設定値に関するデータを取得する。

【0068】

モード判定部５２は、データ取得部５１で取得されたモード切替信号に基づいて、モード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったか否か、すなわちオン状態となったか否かを判定する。

【0069】

操作判定部５３は、データ取得部５１で取得された操作信号に基づいて、第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されたか否か、すなわち作業装置２が動作しているか否かを判定する。

【0070】

信号出力部５４は、モード判定部５２においてモード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったと判定され、かつ、操作判定部５３において第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されたと判定された場合に、上限車速がデータ取得部５１で取得された値となるように、ポンプ用レギュレータ４１０およびモータ用レギュレータ４２０に対して制限信号を出力する。

【0071】

このように、コントローラ５は、モード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わること、および、第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されることの２つの条件が成立した場合に限り、上限車速を制限する。なお、コントローラ５は、上限車速を制限している場合においても、アクセルペダルの踏込量に応じたエンジン目標回転数のままとなるように、エンジン４０の回転数を制御する。

【0072】

例えば、ホイールローダ１が道路で除雪作業を行う場合に、交差点では、進行方向の道路に対して交差する道路上に雪を溜めないようにする必要がある。ホイールローダ１は、交差点に差し掛かる前には除雪する対象の雪を車体の左側方へ除雪すべく、プラウ２２を上面視において左傾斜させた状態（プラウ２２の左端部がプラウ２２の右端部よりも後方となる姿勢）で前進している。そして、ホイールローダ１が交差点に差し掛かると、オペレータは、プラウ２２を上述した上面視左傾斜させた状態から上面視左右平行な状態となるように操作する。

【0073】

このとき、ホイールローダ１は、交差点進入にあたって車速を制限しながらも、プラウ２２を動作させる必要がある。ここで、仮に、モード切替スイッチ３５２Ａをオンにしただけで上限車速に制限をかけると、必要のない場面においても上限車速が制限されてしまい、除雪作業の効率の低下につながる。また、交差点で上限車速を制限させないと、プラウ２２が上面視左右平行な状態になったときには、ホイールローダ１は交差点を通過した後となってしまう。

【0074】

しかしながら、本実施形態では、コントローラ５は、プラウ２２を上面視左傾斜させた状態から上面視左右平行な状態にすべく第２操作レバー３５２が操作されたことを判定しているため、除雪作業に適したオペレータの意図するタイミングで迅速に車速を制限することができる。すなわち、このホイールローダ１では、走行しながら作業装置２を用いて作業を行っている際に、オペレータは、第２操作レバー３５２（またはステアリングノブ３２２）から手を離すことなく、必要な場面に限って、車速を制限させて低速走行しつつ、作業装置２の駆動力を増大させる操作を行うことができる。一方で、ホイールローダ１が走行しながら作業装置２を用いて作業を行っている際において、車速制限が不要な場面では、車速は制限されない。したがって、オペレータの意図したタイミングや作業場面に合わせて、アクセルペダルの踏込量にかかわらずに（作業装置２の駆動力を低下させることなく）車速を制限することができ、作業効率の向上につながる。

【0075】

なお、本実施形態では、コントローラ５は、ポンプ用レギュレータ４１０およびモータ用レギュレータ４２０の両方を制御することにより上限車速を制限しているが、上限車速の大きさによっては、ポンプ用レギュレータ４１０およびモータ用レギュレータ４２０のうちのいずれかを制御してもよい。

【0076】

（コントローラ５内における処理）
次に、コントローラ５内で実行される処理について、図８を参照して説明する。

【0077】

図８は、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。

【0078】

コントローラ５は、まず、データ取得部５１が、上限車速設定スイッチ３３２Ａで設定された設定値を取得する（ステップＳ５０１）。続いて、データ取得部５１は、モード切替スイッチ３５２Ａから出力されたモード切替信号を取得する（ステップＳ５０２）。

【0079】

次に、モード判定部５２は、ステップＳ５０２において取得されたモード切替信号に基づいて、モード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったか否かを判定する（ステップＳ５０３）。

【0080】

ステップＳ５０３においてモード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったと判定された場合（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、データ取得部５１は、第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２から出力された操作信号を取得する（ステップＳ５０４）。他方、ステップＳ５０３においてモード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わっていない、すなわちモード切替スイッチ３５２Ａがオフ状態であると判定された場合（ステップＳ５０３／ＮＯ）、ステップＳ５０２に戻って繰り返す。

【0081】

次に、操作判定部５３は、ステップＳ５０４において取得された操作信号に基づいて、第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されたか否かを判定する（ステップＳ５０５）。

【0082】

ステップＳ５０５において第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されたと判定された場合（ステップＳ５０５／ＹＥＳ）、信号出力部５４は、上限車速がステップＳ５０１で取得された値となるように、ポンプ用レギュレータ４１０およびモータ用レギュレータ４２０に対して制限信号を出力し（ステップＳ５０６）、コントローラ５における処理が終了する。

【0083】

他方、ステップＳ５０５において第１操作レバー３５１および第２操作レバー３５２のいずれも操作されなかった、すなわち作業装置２が動作していないと判定された場合（ステップＳ５０５／ＮＯ）、ステップＳ５０２に戻って繰り返す。

【0084】

なお、ステップＳ５０３でＮＯとなった場合およびステップＳ５０５でＮＯとなった場合はいずれも、上限車速は制限されず、速度段スイッチ３３２Ｂで選択された速度段に対応した上限車速となる。また、コントローラ５における上限車速の制限制御は、主に、速度段スイッチ３３２Ｂで低速度段（１速度段または２速度段）が選択されている場合に行われる。

【0085】

図８では、ステップＳ５０３においてモード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったか否かを判定した後に、ステップＳ５０５において第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されたか否かを判定しているが、これに限らず、例えば、第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作されたか否かを判定した後にモード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったか否かを判定してもよいし、両者を同時並行で判定してもよい。

【0086】

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るホイールローダ１の駆動システム４Ａについて、図９を参照して説明する。図９において、第１実施形態に係るホイールローダ１の駆動システム４について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。以下、第３実施形態についても同様とする。

【0087】

図９は、第２実施形態に係る駆動システム４Ａの一構成例を示すシステム構成図である。

【0088】

本実施形態に係る駆動システム４Ａは、ＨＭＴ走行駆動装置４０１Ａと、荷役駆動装置４０２と、を含んで構成される。ＨＭＴ走行駆動装置４０１Ａは、ＨＳＴポンプ４１およびＨＳＴモータ４２が一対の管路４００Ａ，４００Ｂを介して閉回路接続されたＨＳＴ走行駆動装置４０１と、機械伝動部８０と、を備えており、エンジン４０の駆動力が遊星歯車機構８１を経由してＨＳＴ走行駆動装置４０１および機械伝動部８０へパラレルに伝達される。

【0089】

遊星歯車機構８１は、入力軸８２に固定されたサンギア８１１と、サンギア８１１の外周に歯合された複数のプラネタリギア８１２と、複数のプラネタリギア８１２をそれぞれ軸支する遊星キャリア８１３と、複数のプラネタリギア８１２の外周に歯合されたリングギア８１４と、リングギア８１４の外周に歯合されたポンプ入力ギア８１５と、を有している。

【0090】

エンジン４０の出力トルクは、前進用油圧クラッチ８３Ａ、後進用油圧クラッチ８３Ｂ、およびクラッチシャフト８３Ｃを有するクラッチ装置８３を経由して入力軸８２に伝達され、入力軸８２から遊星歯車機構８１に伝達される。

【0091】

ここで、遊星歯車機構８１の遊星キャリア８１３は出力軸８４に固定されており、これにより、エンジン４０の駆動力が機械伝動部８０に伝達される。機械伝動部８０に伝達されたエンジン４０の駆動力は、出力軸８４に接続されたプロペラシャフト８５を介してアクスル１５に伝達され、これにより、複数の車輪１１（前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂ）が駆動される。

【0092】

また、遊星歯車機構８１のポンプ入力ギア８１５はＨＳＴポンプ４１の回転軸に固定されており、エンジン４０の駆動力がＨＳＴ走行駆動装置４０１にも伝達される。ＨＳＴモータ４２の回転軸には、モータ出力ギア８６が固定されており、モータ出力ギア８６は、出力軸８４のギア８４０に歯合している。したがって、ＨＳＴ走行駆動装置４０１に伝達されたエンジン４０の駆動力についても、出力軸８４に接続されたプロペラシャフト８５を介してアクスル１５に伝達され、これにより、複数の車輪１１（前輪１１Ａおよび後輪１１Ｂ）が駆動される。

【0093】

このように、ＨＳＴ走行駆動装置４０１と機械伝動部８０とを組み合わせて変速機を構成することにより、第１実施形態で説明したＨＳＴ式の走行駆動システムよりも伝達効率を高めることができる。なお、図９では、遊星歯車機構８１からの出力をＨＳＴ走行駆動装置４０１へ入力する入力分割型のＨＭＴ式の走行駆動システムを示しているが、これに限らず、ＨＳＴ走行駆動装置４０１からの出力を遊星歯車機構８１に入力する出力分割型のＨＭＴ式の走行駆動システムであってもよい。

【0094】

本実施形態においても、第１実施形態で記載した作用および効果と同様の作用および効果を得ることができる。

【0095】

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るホイールローダ１の駆動システム４Ｂについて、図１０を参照して説明する。

【0096】

図１０は、第３実施形態に係る駆動システム４Ｂの一構成例を示すシステム構成図である。

【0097】

本実施形態に係る駆動システム４Ｂは、ＥＭＴ走行駆動装置４０１Ｂと、荷役駆動装置４０２と、を含んで構成される。ＥＭＴ走行駆動装置４０１Ｂでは、前述したＨＭＴ走行駆動装置４０１Ａにおいて、ＨＳＴポンプ４１に代えて発電機９１が、ＨＳＴモータ４２に代えて電動モータ９２が、それぞれ設けられている。

【0098】

本実施形態では、コントローラ５は、モード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わり、かつ第１操作レバー３５１または第２操作レバー３５２が操作された場合に、電動モータ９２の回転数を減少させて上限車速を制限する。なお、電動モータ９２の回転数は、電動モータ９２への電流値又は電圧値を変化させることにより調整する。

【0099】

具体的には、図８に示すステップＳ５０６に相当するステップにおいて、信号出力部５４は、上限車速がステップＳ５０１で取得された値となるように、電動モータ９２へ制限信号（制限に係る電流値又は電圧値）を出力する。これにより、本実施形態においても、第１実施形態で記載した作用及び効果と同様の作用及び効果を得ることができる。

【0100】

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。

【0101】

例えば、上記実施形態では、バケット２１とバケット２１以外の作業具であるプラウ２２とを交換することにより、荷役作業および除雪作業を行うことが可能なホイールローダ１について説明したが、これに限らず、荷役作業具と荷役作業具以外のアタッチメントとを交換可能することにより、荷役作業および荷役作業以外の種々の作業を行うことが可能な作業車両であればよい。

【0102】

また、上記実施形態では、オペレータの手動操作によりモード切替スイッチ３５２Ａが制限モードに切り替わったが、これに限らず、例えば、車体に取り付けられたＧＰＳセンサを用いてホイールローダ１の位置データを取得し、コントローラ５がホイールローダ１の交差点への進入を判定した場合にモード切替スイッチ３５２Ａを制限モードに切り替える仕組みを構築しても良い。この場合、モード切替スイッチ３５２Ａは、作業装置用操作装置３５やステアリング用操作装置３２に設けられていなくとも良い。

【符号の説明】

【0103】

１：ホイールローダ（作業車両）
１Ａ：前フレーム
１Ｂ：後フレーム
２：作業装置
５：コントローラ
１１：車輪
１３：運転室
２１：バケット（荷役作業具）
２２：プラウ（アタッチメント）
２４：リフトアーム（アーム部材）
３１：運転席
３２：ステアリング用操作装置
３５：作業装置用操作装置
４０：エンジン
４１：ＨＳＴポンプ（走行用油圧ポンプ）
４２：ＨＳＴモータ（走行用油圧モータ）
９１：発電機
９２：電動モータ
３２１：ステアリングホイール
３２２：ステアリングノブ
３３２Ａ：上限車速設定スイッチ（上限車速設定装置）
３５１：第１操作レバー
３５２：第２操作レバー
３５２Ａ：モード切替スイッチ（モード切替装置）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】