JP2018035572A - ホイールローダおよびホイールローダの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】掘削した土砂等の掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータの操作を支援可能なホイールローダを提供する。
【解決手段】ホイールローダ１は、運転室６と、前輪３ａと、前輪３ａを回転可能に支持するフロントフレーム５ａと、バケット３２と、先端部がバケット３２に接続され、かつ基端部がフロントフレーム５ａに回転可能に支持されたブーム３１と、積込対象と前輪３ａとの間の距離を測定するためのセンサ４０と、ホイールローダ１の動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、ホイールローダ１が走行することによってセンサ４０によって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダ１に実行させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、ホイールローダおよびホイールローダの制御方法に関する。

自走式作業車両であるホイールローダは、車両を走行させるための走行装置と、掘削などの各種の作業を行うための作業機とを備えている。走行装置と作業機とは、エンジンからの駆動力によって駆動される。

特許文献１には、前輪側の車軸ケース上にバケットの下方を通してバケットの配設位置よりも前方の路面状態を撮像するビデオカメラまたはレーザ距離センサが設けられたホイールローダが開示されている。また、このホイールローダは、運転席に着座したオペレータから見える位置に、ビデオカメラが撮像した映像またはレーザ距離センサが測定した距離を表示する表示装置を備えている。これにより、オペレータは、作業機の下方に位置する路面の状態を監視することができる。

特許文献２には、２台のカメラで構成される視覚センサを備えた自動掘削機（たとえば、ホイールローダ）が開示されている。自動掘削機は、自動掘削のために、視覚センサを利用して、掘削対象またはダンプトラックまでの距離を測定する。

また、ホイールローダのオペレータは、作業機のバケットによって掬い取られた土砂をダンプトラックの荷台に積込むとき、アクセルペダルとブームレバーとを同時に操作する。これにより、ホイールローダは、前進するとともに、ブーム上げを実行する。なお、このような積込み作業は、「ダンプアプローチ」とも呼ばれている。

特開２００８−３０３５７４号公報 特開平１０−８８６２５号公報

ところで、積込み作業の際には、オペレータは、前輪の先端がダンプトラックの側面に衝突しないように、かつ、作業機（特に、ブームの下端部）がダンプトラックの側面（詳しくは、ベッセルの上部）に衝突しないように、ホイールローダを操作する必要がある。このように、オペレータは、上下の２箇所を同時に確認しながら、積込み作業を行う必要がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、掘削した土砂等の掘削物を積込対象（たとえば、ダンプトラック）に積み込む際におけるオペレータの操作を支援可能なホイールローダおよびホイールローダの制御方法を提供することにある。

本発明のある局面に従うと、掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダは、運転室と、前輪と、前輪を回転可能に支持するフロントフレームと、バケットと、先端部がバケットに接続され、かつ基端部がフロントフレームに回転可能に支持されたブームと、積込対象と前輪との間の距離を測定するためのセンサと、ホイールローダの動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、ホイールローダが走行することによってセンサによって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダに実行させる。

したがって、オペレータがブームの位置に注目しすぎるあまり、前輪の位置の確認が疎かになってしまった場合であっても、前輪が積込対象に衝突してしまうことを回避可能となる。よって、ホイールローダによれば、掘削した土砂等の掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータ操作を補助することができる。

好ましくは、センサは、運転室の屋根の第１の位置に設置されている。また好ましくは、第１の位置は、屋根の前端部である。

上記の構成によれば、センサが屋根の後端部に設置される場合に比べて、センサの設置位置の高さを低くすることができる。

好ましくは、センサは、ブームの支持位置よりもフロントフレームの前端部に近い、フロントフレームにおける第２の位置に設置されている。また好ましくは、第２の位置は、前輪の車軸の上方である。

上記の構成によれば、センサより前方に前輪が位置することになるため、センサによって前輪とダンプトラックとの間の距離を測定することができる。

好ましくは、所定の動作は、ホイールローダの走行を停止させる動作である。
上記の構成によれば、測定された距離が閾値以下になるとホールローダの走行が停止するため、前輪が積込対象に衝突してしまうことを回避可能となる。

好ましくは、所定の動作は、所定の報知音を出力する動作である。
上記の構成によれば、ブームが積込対象に衝突する前にオペレータが報知音を聞くことにより、オペレータは、積込対象との衝突を回避する操作を行うことが可能となる。

好ましくは、コントローラは、センサによって測定された距離が短くなるにつれて、報知音の音量を大きくするか、あるいは報知音の間隔を短くする。

上記の構成によれば、距離に関わらず一定の音量の報知音を連続的にまたは一定間隔で出力する構成に比べ、オペレータに対して、強い注意喚起を促すことができる。

好ましくは、ホイールローダは、ホイールローダを操作するための操作レバーをさらに備える。所定の動作は、操作レバーを振動させる動作である。

上記の構成によれば、ブームが積込対象に衝突する前にオペレータが操作レバーの振動を感知することにより、オペレータは、積込対象との衝突を回避する操作を行うことが可能となる。

好ましくは、コントローラは、ブームの角度が所定の値以上であることを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させる。

オペレータの注意が前輪の位置よりもブームの位置に対して払わるような状態にホイールローダがなったことを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させることができる。

好ましくは、コントローラは、ブームの先端部の位置が基端部の位置よりも高くなったことを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させる。

上記の構成によれば、センサによって測定された距離が閾値以下であって、かつブームが略水平状態になると、所定の動作をホイールローダに実行させることができる。

好ましくは、コントローラは、バケットのチルト角度が第１の値以上であることを条件に、所定の動作をホイールローダに実行させる。

上記の構成によれば、ホイールローダが積載対象に近づいている場合であっても、バケットに掘削物が積載されていないときには、衝突を回避するための所定の動作が実行されることを抑止することができる。

好ましくは、コントローラは、チルト角度が第１の値よりも小さい第２の値以下である場合、所定の動作を実行しない。

上記の構成によれば、ホイールローダは、ブーム上げの自動制御を停止するため、オペレータは、荷切をすることができる。

好ましくは、コントローラは、オペレータ操作に基づく所定の入力を受け付けた場合には、所定の動作の実行を停止させる。

上記の構成によれば、積載対象との距離が閾値以下になった場合に所定の動作を実行させるといった制御を、オペレータ操作によって強制的に停止させることが可能となる。

好ましくは、ホイールローダは、ホイールローダの前進と後進とを切り替える前後進切替レバーをさらに備える。オペレータ操作は、前後進切替レバーが前進位置から後進位置に切り替える操作である。

上記の構成によれば、積載対象との距離が閾値以下になった場合に所定の動作を実行させるといった制御を、前後進切替レバーの切替操作によって強制的に停止させることが可能となる。

好ましくは、コントローラは、ホイールローダが前進状態から後進状態に遷移すると、所定の動作の実行を停止させる。

上記の構成によれば、積載対象との距離が閾値以下になった場合に所定の動作を実行させるといった制御を、後進状態のときには停止させることが可能となる。

本発明の他の局面に従うと、制御方法は、掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダにおいて実行される。この制御方法は、積込対象とホイールローダの車輪との間の距離を測定するステップと、ホイールローダが走行することによって、測定された距離が閾値以下になることを検出するステップと、測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作をホイールローダに実行させるステップとを備える。

したがって、オペレータがブームの位置に注目しすぎるあまり、前輪の位置の確認が疎かになってしまった場合であっても、前輪が積込対象に衝突してしまうことを回避可能となる。よって、ホイールローダによれば、掘削した土砂等の掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータ操作を補助することができる。

上記の発明によれば、掘削物を積込対象に積み込む際におけるオペレータ操作を補助することができる。

ホイールローダの側面図である。 ホイールローダの上面図である。 ホイールローダの斜視図である。 センサのセンシング範囲を説明するための模式図である。 ダンプアプローチを説明するための図である。 ホイールローダのシステム構成を表したブロック図である。 ホイールローダの処理の流れを説明するためのフローチャートである。 ホイールローダの側面図である。 ホイールローダの上面図である。 ホイールローダの斜視図である。 センサのセンシング範囲を説明するための模式図である。 バケットのチルト角度θを説明するための図である。 荷切の状態を表した図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。実施形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

以下、ホイールローダについて、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。

また、以下では、掘削した掘削物を積載するための積込対象として、ダンプトラックを例に挙げて説明するが、これに限定されるものではなく、たとえば、土砂用コンテナ等の自走することができない積載対象であってもよい。

［実施の形態１］
＜全体構成＞
図１は、実施形態に基づくホイールローダ１の側面図である。図２は、ホイールローダ１の上面図である。

図１および図２に示されるように、ホイールローダ１は、本体５、作業機３０、車輪３ａ，３ｂ、および運転室６を備えている。ホイールローダ１は、車輪３ａ，３ｂが回転駆動されることにより自走可能であると共に、作業機３０を用いて所望の作業を行うことができる。

本体５は、フロントフレーム５ａとリアフレーム５ｂとを有している。フロントフレーム５ａとリアフレーム５ｂとは、センタピン８１により互いに左右方向に揺動可能に連結されている。

フロントフレーム５ａとリアフレーム５ｂとに渡って、一対のステアリングシリンダ８２が設けられている。ステアリングシリンダ８２は、図示しないステアリングポンプからの作動油によって駆動される油圧シリンダである。ステアリングシリンダ８２が伸縮することによって、フロントフレーム５ａがリアフレーム５ｂに対して揺動する。これにより、ホイールローダ１の進行方向が変更される。

フロントフレーム５ａには、作業機３０および一対の前輪３ａが取り付けられている。フロントフレーム５ａは、前輪３ａを回転可能に支持する。作業機３０は、本体５の前方に配設されている。作業機３０は、油圧ポンプ１１９（図３参照）からの作動油によって駆動される。作業機３０は、ブーム３１と、一対のリフトシリンダ３３と、バケット３２と、ベルクランク３４と、チルトシリンダ３５と、ベルクランク３４の先端部とバケット３２とを連結するチルトロッド３６とを有している。

ブーム３１は、フロントフレーム５ａに回転可能に支持されている。ブーム３１の基端部（基端部）が、ブームピン７によって、フロントフレーム５ａに揺動可能に取り付けられている。リフトシリンダ３３の一端はフロントフレーム５ａに取り付けられている。リフトシリンダ３３の他端は、ブーム３１に取り付けられている。フロントフレーム５ａとブーム３１とは、リフトシリンダ３３により連結されている。リフトシリンダ３３が油圧ポンプ１１９からの作動油によって伸縮することによって、ブーム３１がブームピン７を中心として上下に揺動する。

なお、図１では、リフトシリンダ３３のうちの一方のみを図示しており、他方を省略している。

バケット３２は、ブーム３１の先端に回転可能に支持されている。バケット３２は、バケットピン３９によって、ブーム３１の先端部に揺動可能に指示されている。チルトシリンダ３５の一端はフロントフレーム５ａに取り付けられている。チルトシリンダ３５の他端はベルクランク３４に取り付けられている。ベルクランク３４とバケット３２とは、図示しないリンク装置によって連結されている。フロントフレーム５ａとバケット３２とは、チルトシリンダ３５、ベルクランク３４およびリンク装置により連結されている。チルトシリンダ３５が、油圧ポンプ１１９からの作動油によって伸縮することによって、バケット３２がバケットピン３９を中心として上下に揺動する。

リアフレーム５ｂには、運転室６および一対の後輪３ｂが取り付けられている。運転室６は、本体５に搭載されている。運転室６には、オペレータが着座するシート、および後述する操作用の装置などが内装されている。

ホイールローダ１は、積込対象としてのダンプトラックと前輪３ａとの間の距離（以下、「距離Ｄ」とも称する）を測定するためのセンサ４０をさらに備えている。センサ４０は、運転室６の屋根６１に設置されている。詳しくは、センサ４０は、屋根６１の上に設置されている。より詳しくは、センサ４０は、屋根６１の前端部に設置されている。

後述するが、センサ４０は、ダンプトラックと前輪３ａの前端部との間の距離を測定する。センサ４０は、少なくとも、前輪３ａの前端部および前輪３ａの前方地形を含む領域をセンシングする。なお、センサ４０は、距離を測定するための装置であればよく、センサ４０としては、超音波センサ、レーザセンサ、赤外線センサ、カメラ等の各種のデバイスを利用できる。

図３は、ホイールローダ１の斜視図である。図３に示すように、オペレータ操作に基づいてブーム３１を上昇させることにより、バケット３２を上昇させることができる。バケットに掘削した土砂等の掘削物が積載されている状態で、オペレータがバケット３２のチルト角度（図１２の角度θ）を小さくすることにより、掘削物をダンプトラック等の積込対象に積み込むことが可能となる。

図４は、センサ４０のセンシング範囲を説明するための模式図である。図４に示されるように、センサ４０の光軸４８が水平面から角度δ＋φ／２だけ下向きとなるように、センサ４０が配置されている。角度δは、少なくとも、前輪３ａの前端部および前輪３ａの前方地形を含む領域をセンシングできる角度である。φは、センシング可能な範囲を表す角度（センサ４０がカメラの場合には画角）である。

このような配置により、センサ４０は、積込対象としてのダンプトラックと前輪３ａとの間の距離を測定することができる。なお、センサ４０によって得た情報は、ホイールローダ１の後述するコントローラ１１０（図８）に送れて、データ処理がなされる。

なお、上記においては、センサ４０が２つの前輪３ａをセンシング可能となる姿勢で屋根６１の上に設置されているが、これに限定されるものではない。２つの前輪３ａのうちいずれか一方をセンシング可能となるような姿勢で、センサ４０を屋根６１の上に設置してもよい。

センサ４０を屋根６１の下側に設置してもよい。このような構成の場合には、センサ４０は、運転室６のフロントガラス６２を介して、センサ４０の前方をセンシングすることになる。

＜ダンプアプローチ＞
図５は、ダンプアプローチを説明するための図である。図５（Ａ）は、ダンプアプローチ時における一般的なオペレータ操作を説明するための図である。図５（Ｂ）は、ダンプアプローチ時において、オペレータが、図５（Ａ）の状態よりもブーム３１を上昇させた場合を表した図である。

図５（Ａ）に示すように、オペレータは、区間Ｑ１１では、アクセル操作を行う。具体的には、オペレータは、図示しないアクセルペダルを踏む。さらに、オペレータは、区間Ｑ１１では、ブーム３１を上げるために、後述するブーム操作レバー１２２（図６）を操作する。これにより、区間Ｑ１１では、ホイールローダ１がダンプトラック９００に向かって走行するとともに、ブーム上げ操作が実行される。

なお、オペレータが区間Ｑ１１でアクセル操作を行う理由は、ホイールローダ１を走行させるためというよりは、リフトシリンダ３３に対して油量を十分に供給するための意味合いが濃い。エンジン回転数を上げて、油圧ポンプからの作動油の出力を確保している。したがって、区間Ｑ１１で車速を落とすために、オペレータがブレーキペダルを踏み込んだとしても、オペレータはアクセルペダルを踏み続けている。

区間Ｑ１１に続く区間Ｑ１２においては、オペレータは、アクセル操作をやめて、ブレーキ操作を行う。具体的には、オペレータは、アクセルペダルを踏むのを止めて、図示しないブレーキペダルを踏む。これにより、オペレータは、ホイールローダ１をダンプトラック９００の手前で停止させる。その後、オペレータは、後述するバケット操作レバー１２３（図６）を操作して、バケット３２によって掬い取られた土砂をダンプトラック９００の荷台に積み込む。

このような一連の操作を行った場合、バケット３２の通過軌跡は、典型的には、破線Ｌａとして表される。

図５（Ｂ）に示すように、オペレータは、区間Ｑ２１では、区間Ｑ１１と同様に、アクセル操作を行う。これにより、区間Ｑ２１では、区間Ｑ１１と同様に、ホイールローダ１がダンプトラック９００に向かって走行するとともに、ブーム上げ操作が実行される。区間Ｑ２１に続く区間Ｑ２２においては、区間Ｑ１２と同様に、オペレータは、アクセル操作をやめて、ブレーキ操作を行う。

ところで、区間Ｑ２１の最終位置では、区間Ｑ１１の最終位置のときよりも、ブーム３１のブーム角が大きくなっている。このため、区間Ｑ２１の最終位置では、区間Ｑ１１の最終位置のときよりも、バケット３２の高さが高くなっている。

図５（Ｂ）に示すように、区間Ｑ２１において、ブーム３１を図５（Ａ）に示した以上の高さまで上昇させた場合、区間Ｑ２２において、以下の事象が起こり得る。ブーム３１の下端部３１ａがダンプトラック９００のベッセル９０１に衝突することを避けるために、オペレータがブーム３１に視線を向けたままホイールローダ１を前進させていると、オペレータが目標としている位置にバケット３２が到達する前に、前輪３ａの前端部がダンプトラック９００の側面に衝突してしまう。そこで、本実施の形態では、このような事象をセンサ４０を用いて回避する。なお、図５（Ｂ）においては、バケット３２の通過軌跡を、破線Ｌｂとして表している。

ホイールローダ１は、センサ４０を用いて、ダンプトラック９００と前輪３ａとの間の距離Ｄを測定する。ホイールローダ１のコントローラ１１０は、ホイールローダ１が走行することによってセンサ４０によって測定された距離Ｄが閾値以下になると、ホイールローダ１の走行を停止させる。

したがって、オペレータがブーム３１の位置に注目しすぎるあまり、前輪３ａの位置の確認が疎かになってしまった場合であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突してしまうことを回避可能となる。よって、ホイールローダ１によれば、ダンプアプローチ時におけるオペレータ操作を補助することができる。

＜機能的構成＞
図６は、ホイールローダ１のシステム構成を表したブロック図である。図６に示すように、ホイールローダ１は、ブーム３１と、バケット３２と、リフトシリンダ３３と、チルトシリンダ３５と、センサ４０と、コントローラ１１０と、ブーム角度センサ１１２と、バケット角度センサ１１３と、エンジン１１８と、油圧ポンプ１１９と、操作レバー１２０と、操作弁１３１，１４１，１５３と、モニタ１５１と、スピーカ１５２と、ブレーキシリンダ１５４と、ブレーキ１５５とを備える。

操作レバー１２０は、前後進切替操作レバー１２１と、ブーム操作レバー１２２と、バケット操作レバー１２３と、バイブレータ１２４，１２５，１２６とを含んでいる。コントローラ１１０は、判定部１１０１を含んでいる。

コントローラ１１０は、ホイールローダ１の全体的な動作を制御する。コントローラ１１０は、図示しないアクセルペダルの操作に基づき、エンジン１１８の回転数等を制御する。また、コントローラは、操作レバー１２０によるオペレータ操作に基づく信号を受信し、当該操作に応じた動作をホイールローダ１に実行させる。

油圧ポンプ１１９は、エンジン１１８の出力によって駆動する。油圧ポンプ１１９は、操作弁１３１を介して、ブーム３１を駆動するリフトシリンダ３３に作動油を供給する。ブーム３１の上下動作は、運転室６に備えられたブーム操作レバー１２２の操作によって制御可能である。また、油圧ポンプ１１９は、操作弁１４１を介して、バケット３２を駆動するチルトシリンダ３５に作動油を供給する。バケット３２の動作は、運転室６に備えられたバケット操作レバー１２３の操作によって制御可能である。

コントローラ１１０は、図示しないブレーキペダルの操作に基づいた指令信号を操作弁１５３に送る。操作弁１５３は、当該指令信号に基づいた油圧の作動油を、油圧ポンプ１１９からブレーキシリンダ１５４に供給する。これにより、ブレーキペダルの操作に応じた力がブレーキ１５５に作用する。

コントローラ１１０は、センサ４０からセンシング結果を逐次受信する。コントローラ１１０の判定部１１０１は、ダンプアプローチの際に、センサ４０によって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下となったかないかを判定する。コントローラ１１０は、判定部１１０１によって距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になったと判定されると、ホイールローダ１の走行を停止させる制御を行う。

コントローラ１１０は、ブーム角度センサ１１２からブーム角度に応じた信号を受信する。コントローラ１１０は、バケット角度センサ１１３からチルト角度に応じた信号を受信する。ブーム角度センサ１１２およびバケット角度センサ１１３から出力される信号（センシング結果）の利用方法については後述する。

コントローラ１１０は、モニタ１５１に各種の画像を表示させる。コントローラ１１０は、スピーカ１５２に所定の音を出力させる。モニタ１５１およびスピーカ１５２の利用方法については後述する。

バイブレータ１２４は、前後進切替操作レバー１２１を振動させるための装置である。バイブレータ１２５は、ブーム操作レバー１２２を振動させるための装置である。バイブレータ１２６は、バケット操作レバー１２３を振動させるための装置である。バイブレータ１２４〜１２６の利用方法については後述する。

＜制御構造＞
図７は、ホイールローダ１の処理の流れを説明するためのフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ２において、コントローラ１１０は、前進中か否かを判断する。コントローラ１１０は、前進中であると判断した場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ４において、センサ４０によって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であるか否かを判断する。コントローラ１１０は、前進中でないと判断した場合（ステップＳ２においてＮＯ）、処理をステップＳ２に戻す。

コントローラ１１０は、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であると判断した場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ６において、ホイールローダ１の走行を停止させる。典型的には、コントローラ１１０は、オペレータがブレーキ操作を行わなくても、ブレーキをかける。コントローラ１１０は、距離Ｄが閾値Ｔｈよりも長いと判断した場合（ステップＳ４においてＮＯ）、処理をステップＳ２に戻す。

上記においては、コントローラ１１０は、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になった場合、ホイールローダ１の走行を停止させる制御を行う。このような制御を、オペレータ操作によって、強制的に停止させてもよい。このようなオペレータ操作としては、たとえば、図示しない所定のボタンの押下操作、ブーム操作レバー１２２を用いてブーム３１を下げる操作、前後進切替操作レバー１２１を前進位置から後進位置に切り替える操作が挙げられる。なお、ホイールローダ１においては、前後進切替操作レバー１２１を前進位置から後進位置に切り替える操作は、ホイールローダ１の前進時（停止していないとき）においても行われる。

＜利点＞
（１）以上のように、センサ４０は、運転室６の屋根６１の所定位置に設置されている。コントローラ１１０は、ホイールローダ１が走行することによってセンサ４０によって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、衝突回避のための所定の動作としてホイールローダ１の走行を停止させる。

これによれば、ホイールローダ１は、ダンプアプローチ時において、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突する前に、走行を停止する。それゆえ、オペレータが前輪３ａの位置の確認を怠った場合であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突してしまうことを回避可能となる。したがって、ホイールローダ１によれば、ダンプアプローチ時におけるオペレータ操作を補助することができる。

（２）詳しくは、上記所定位置は、屋根６１の前端部である。これによれば、センサ４０が屋根６１の後端部に設置される場合に比べて、センサ４０の設置位置の高さを低くすることができる。

［実施の形態２］
本実施の形態に係るホイールローダについて、図面を参照して説明する。なお、実施の形態１のホイールローダ１と異なる構成について説明し、ホイールローダ１と同様な構成については、その説明を繰り返さない。

図８は、実施形態に基づくホイールローダ１Ａの側面図である。図９は、ホイールローダ１Ａの上面図である。図１０は、ホイールローダ１Ａの斜視図である。

図８，９，１０に示されるように、ホイールローダ１Ａは、センサ４０の代わりにセンサ４０Ａを備える点以外は、ホイールローダ１Ａと同様のハードウェア構成を備える。

センサ４０Ａは、フロントフレーム５ａの上面に設置されている。センサ４０Ａは、ブーム３１の支持位置よりもフロントフレーム５ａの前端部５１（図１０参照）に近い所定位置に設置されている。詳しくは、ブームピン７の位置に寄りもフロントフレーム５ａの前端部に近い位置に設置されている。典型的には、センサ４０Ａは、前輪３ａの車軸５２の上方に配置されている。

センサ４０Ａは、図９のＹ方向において、上面視で、左のブーム３１と、チルトシリンダ３５との間に設置されている。センサ４０Ａは、図９の上面視において、光軸が左斜め前方を向くように配置されている。

センサ４０Ａは、センサ４０と同様に、ダンプアプローチ時においては、ダンプトラック９００と左側の前輪３ａとの間の距離Ｄを測定する。なお、センサ４０Ａは、距離Ｄを測定するための装置であればよく、センサ４０Ａとしては、超音波センサ、レーザセンサ、赤外線センサ、カメラ等の各種のデバイスを利用できる。

なお、図９のＹ方向において、上面視で、右のブーム３１とチルトシリンダ３５との間にセンサ４０Ａを設置してもよい。あるいは、図９の上面視において、チルトシリンダ３５の真下にセンサ４０Ａを設置してもよい。また、センサ４０Ａは、左側の前輪３ａとダンプトラック９００との間の距離Ｄを測定する構成である必要は必ずしもない。右側の前輪３ａおよび左側の前輪３ａの少なくとも一方と、ダンプトラック９００との間の距離を測るように、センサ４０を設置してもよい。

図１１は、センサ４０Ａのセンシング範囲を説明するための模式図である。図１１に示されるように、センサ４０Ａの光軸４９が左側の前輪３ａの前方に位置するように、センサ４０Ａが配置されている。なお、左側の前輪３ａの前方の所定領域をセンシング可能な程度に、光軸４９と左側の前輪３ａとが交差するように、センサ４０Ａを設置してもよい。

このような配置により、センサ４０Ａは、積込対象としてのダンプトラックと前輪３ａとの間の距離Ｄを測定することができる。なお、センサ４０Ａによって得た情報は、ホイールローダ１Ａのコントローラ１１０に送れて、データ処理がなされる。

ホイールローダ１Ａにおいても、ホイールローダ１と同様の制御が実行される。具体的には、コントローラ１１０は、ホイールローダ１Ａが走行することによってセンサ４０Ａによって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、衝突回避のための所定の動作としてホイールローダ１Ａの走行を停止させる。

これによれば、ホイールローダ１Ａは、ダンプアプローチ時において、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突する前に、走行を停止する。それゆえ、オペレータが前輪３ａの位置の確認を怠った場合であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突してしまうことを回避可能となる。したがって、ホイールローダ１Ａによれば、ダンプアプローチ時におけるオペレータ操作を補助することができる。

＜＜変形例＞＞
実施の形態１に係るホイールローダ１および実施の形態２に係るホイールローダ１Ａとの変形例については、図面を参照して説明する。

（１）衝突回避のための所定の動作について
上記の実施の形態１，２においては、コントローラ１１０は、ホイールローダ１Ａが走行することによってセンサ４０，４０Ａによって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、所定の動作としてホイールローダ１の走行を停止させる。しかしながら、所定の動作は、ホイールローダ１の走行を停止させる動作に限定されるものではない。

コントローラ１１０は、ホイールローダ１の走行を停止させる代わりに、スピーカ１５２から所定の報知音（警告音）を出力させてもよい。あるいは、コントローラ１１０は、モニタ１５１に所定の警告表示を行わせてもよい。これらによれば、オペレータは、異常に気付くことが可能となる。具体的には、オペレータは、ホイールローダ１，１Ａがダンプトラックに衝突しそうな状態となっていることに気付くことが可能となる。

スピーカ１５２から所定の報知音（警告音）を出力させる場合には、センサ４０，４０Ａによって測定された距離Ｄが短くなるにつれて報知音の音量を大きくするか、あるいは報知音の間隔を短くすることが、注意喚起の観点から好ましい。

コントローラ１１０は、バイブレータ１２４〜１２６に対して振動を開始する指令を送信してもよい。なお、バイブレータ１２４〜１２６の振動により、各操作レバー１２１，１２２，１２３は振動する。これによっても、オペレータは、異常に気付くことが可能となる。

なお、ブーム３１の上昇の動作と、スピーカ１５２からの所定の警告音の出力と、モニタ１５１における所定の警告表示と、バイブレータ１２４〜１２６とを、適宜組み合わせて実行するように、ホイールローダ１，１Ａを構成してもよい。

（２）ブーム角度を考慮した制御
ブーム３１の角度が所定の値未満である場合には、ブーム３１の角度が所定の値以上である場合よりも、ブーム３１と前輪３ａとの位置が近い。また、ブーム３１が上昇するにつれて、オペレータの注意が前輪３ａの位置よりもブーム３１およびバケット３２の位置に対して払わることになる。それゆえ、ブーム３１の角度が所定の値以上であることを条件に、上記所定の動作をホイールローダ１，１Ａに実行させるように、コントローラ１１０を構成してもよい。

たとえば、コントローラ１１０は、ブーム３１の先端部の位置がブーム３１の基端部の位置よりも高くなったことを条件に、上記所定の動作をホイールローダ１，１Ａに実行させる。これによれば、コントローラ１１０は、センサ４０，４０Ａによって測定された距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であって、かつブーム３１が略水平状態になると、所定の動作をホイールローダ１，１Ａに実行させることができる。

（３）チルト角度を考慮した制御
図１２は、バケット３２のチルト角度θを説明するための図である。なお、図１２では、ホイールローダ１を例示している。図１２に示すように、ダンプアプローチ時には、土砂等の掘削物がバケット３２に積載されているため、オペレータは、チルト角度θを所定の角度（以下、「角度θ１」とも称する）よりも大きくする必要がある。

そこで、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になった場合に、所定の動作を常に開始するのではなく、バケット３２のチルト角度が所定の角度θ１以上となったことを条件に、所定の動作を開始するように、ホイールローダ１，１Ａを構成してもよい。

これによれば、バケット３２に掘削物を積載している状態でホイールローダ１，１Ａがダンプトラック９００に近づいている状況の場合には、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になると、所定の動作が実行される。その一方で、バケット３２に掘削物を積載していない状態でホイールローダ１，１Ａがダンプトラック９００に近づいている状況の場合には、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になっても所定の動作が実行されることはない。

このように、ホイールローダ１、１Ａがダンプトラック９００に近づいている場合であっても、バケット３２に掘削物が積載されていないときには、所定の動作が実行されることを抑止することができる。

図１３は、荷切の状態を表した図である。なお、図１３では、ホイールローダ１を例示している。図１３に示すように、オペレータは、ダンプトラック９００のベッセル９０１に掘削物を積載していった場合、ベッセル９０１の高さを超えて掘削物がベッセル９０１に盛られた状態になり得る。このような場合、オペレータは、バケット３２のチルト角度を上記の角度θ１よりも小さい所定の角度（以下、「角度θ２」）以下にして、ベッセル９０１の上側の掘削物をバケット３２を操作して地面に落とす。典型的には、バケット３２のチルト角度θをゼロ度（刃先３２ａが本体５に対して水平となる状態）にして、ベッセル９０１から溢れた土砂を、ダンプトラック９００に対してホイールローダ１、１Ａとは反対側の地面に落とす。

オペレータがこのような荷切の処理を行なおうとしているときに、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下になったからといってホイールローダ１の走行が停止してしまうと、荷切が行えない。そこで、コントローラ１１０は、チルト角度θが角度θ１よりも小さい角度θ２以下である場合、ホイールローダ１の走行を停止させる制御を実行しない。これにより、オペレータは、荷切をすることができる。

（４）後進状態における制御停止
ホイールローダ１、１Ａの後進時には、距離Ｄが閾値Ｔｈ以下であっても、前輪３ａがダンプトラック９００に衝突することはないため、所定の動作を実行させる必要はない。そこで、ホイールローダ１，１Ａが前進状態から後進状態に遷移すると、上記所定の動作の実行を停止させるように、コントローラ１１０を構成してもよい。これによれば、不要な制御が実行されることを抑制できる。

今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ ホイールローダ、３ａ 前輪、３ｂ 後輪、５ 本体、５ａ フロントフレーム、５ｂ リアフレーム、６ 運転室、７ ブームピン、３０ 作業機、３１ ブーム、３１ａ 下端部、３２ バケット、３２ａ 刃先、３３ リフトシリンダ、３４ ベルクランク、３５ チルトシリンダ、３６ チルトロッド、３９ バケットピン、４０，４０Ａ センサ、４８，４９ 光軸、５１ 前端部、５２ 車軸、６１ 屋根、６２ フロントガラス、８１ センタピン、８２ ステアリングシリンダ、９００ ダンプトラック、９０１ ベッセル、Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ２１，Ｑ２２ 区間。

Claims (17)

1. 掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダであって、
   運転室と、
   前輪と、
   前記前輪を回転可能に支持するフロントフレームと、
   バケットと、
   先端部が前記バケットに接続され、かつ基端部が前記フロントフレームに回転可能に支持されたブームと、
   前記積込対象と前記前輪との間の距離を測定するためのセンサと、
   前記ホイールローダの動作を制御するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記ホイールローダが走行することによって前記センサによって測定された距離が閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、ホイールローダ。
2. 前記センサは、前記運転室の屋根の第１の位置に設置されている、請求項１に記載のホイールローダ。
3. 前記第１の位置は、前記屋根の前端部である、請求項２に記載のホイールローダ。
4. 前記センサは、前記ブームの支持位置よりも前記フロントフレームの前端部に近い、前記フロントフレームにおける第２の位置に設置されている、請求項１に記載のホイールローダ。
5. 前記第２の位置は、前記前輪の車軸の上方である、請求項４に記載のホイールローダ。
6. 前記所定の動作は、前記ホイールローダの走行を停止させる動作である、請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
7. 前記所定の動作は、所定の報知音を出力する動作である、請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
8. 前記コントローラは、前記センサによって測定された距離が短くなるにつれて、前記報知音の音量を大きくするか、あるいは報知音の間隔を短くする、請求項７に記載のホイールローダ。
9. 前記ホイールローダを操作するための操作レバーをさらに備え、
   前記所定の動作は、前記操作レバーを振動させる動作である、請求項１から５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
10. 前記コントローラは、前記ブームの角度が所定の値以上であることを条件に、前記所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、請求項１から９のいずれか１項に記載のホイールローダ。
11. 前記コントローラは、前記ブームの前記先端部の位置が前記基端部の位置よりも高くなったことを条件に、前記所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、請求項１０に記載のホイールローダ。
12. 前記コントローラは、前記バケットのチルト角度が第１の値以上であることを条件に、前記所定の動作を前記ホイールローダに実行させる、請求項１から９のいずれか１項に記載のホイールローダ。
13. 前記コントローラは、前記チルト角度が前記第１の値よりも小さい第２の値以下である場合、前記所定の動作を実行しない、請求項１２に記載のホイールローダ。
14. 前記コントローラは、オペレータ操作に基づく所定の入力を受け付けた場合には、前記所定の動作の実行を停止させる、請求項１から１３のいずれか１項に記載のホイールローダ。
15. 前記ホイールローダの前進と後進とを切り替える前後進切替レバーをさらに備え、
    前記オペレータ操作は、前記前後進切替レバーが前進位置から後進位置に切り替える操作である、請求項１４に記載のホイールローダ。
16. 前記コントローラは、前記ホイールローダが前進状態から後進状態に遷移すると、前記所定の動作の実行を停止させる、請求項１から１５のいずれか１項に記載のホイールローダ。
17. 掘削した掘削物を積込対象に積み込むホイールローダの制御方法であって、
    前記積込対象と前記ホイールローダの車輪との間の距離を測定するステップと、
    前記ホイールローダが走行することによって、測定された前記距離が閾値以下になることを検出するステップと、
    測定された前記距離が前記閾値以下になると、衝突回避のための所定の動作を前記ホイールローダに実行させるステップとを備える、ホイールローダの制御方法。