JP2020153384A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】自動ブレーキの作動時にオペレータへ注意喚起を促すことを可能としながら、自動ブレーキシステムの搭載にかかるコストを削減することができる作業車両を提供する。【解決手段】ＨＳＴ駆動方式のホイールローダ１において、コントローラ５は、車体が後進して障害物に接近中であり、ミリ波レーダ３１で測定された測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１に達したと判定された場合に、車体と障害物との間の距離Ｌが短くなるにつれて、ＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘが小さくなるように、またはＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎが大きくなるように傾転を制御し、傾転を制御する前段階および後段階のうち前段階では、車体と障害物との間の距離Ｌの変化に対するＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘの変化割合またはＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎの変化割合が後段階における変化割合に比べて大きく設定した。【選択図】図７

Description

本発明は、ＨＳＴ駆動方式の作業車両に関する。

ホイールローダ等の作業車両の一般的な走行駆動方式として、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して走行駆動力とするＨＳＴ駆動方式が知られている。このＨＳＴ駆動方式では、オペレータがインチングペダルを踏み込むことで開放するインチング弁を用いて油圧ポンプの容量や油圧モータの容量を制御することにより車両を減速させることができる（インチング技術）。

例えば、特許文献１には、油圧ブレーキ装置の操作を兼ねたインチングペダルを備えたＨＳＴ駆動方式のホイールローダが開示されている。このホイールローダでは、油圧ブレーキ装置への作動油の供給を制御するブレーキ弁がインチング弁に連結されており、インチングペダルの操作量が所定量に達するとブレーキ弁の操作が開始されてインチングペダルの操作量に応じて油圧ブレーキ装置の制動力が制御される。

近年、一般的な乗用車等では、周囲の障害物との衝突を未然に防止するため、センサ等を用いて障害物の接近を検知し、電磁弁等から構成されるアクチュエータをコントローラにより自動的に作動させてブレーキを駆動する自動ブレーキシステムが採用されている。そして、作業車両においても、このような自動ブレーキシステムを搭載することが求められている。

特許第５０７２９２６号公報

多くの作業車両では、ブレーキペダルの踏込力でブレーキ弁を開閉する純油圧式のブレーキシステムが採用されているため、作業車両に自動ブレーキシステムを搭載する場合においても特許文献１に記載のホイールローダと同様に、ブレーキ弁に対して何らかのハード機構の追加が必要となり、コストの大幅な増加につながる。

また、作業車両は一般的な乗用車よりも車体が大型であり、さらに、車体には種々の機器が搭載されていることから、運転室内のオペレータは後方が見えにくく、後方にある障害物に気づかないまま後進する可能性がある。したがって、自動ブレーキの作動にあたってはオペレータに対して障害物との衝突の可能性を気づかせるための注意喚起を行う必要がある。

そこで、本発明の目的は、自動ブレーキの作動時にオペレータへ注意喚起を促すことを可能としながら、自動ブレーキシステムの搭載にかかるコストを削減することができる作業車両を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、複数の車輪を有する車体と、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状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可変容量型の走行用油圧モータと、前記車体の前後進を切り換える前後進切換装置と、を備えた作業車両において、前記車体の後部に取り付けられて、前記車体の後方にある障害物を検知すると共に、前記車体と前記障害物との間の距離を測定する後方監視装置と、前記走行用油圧ポンプまたは前記走行用油圧モータを制御して前記車体の最高車速を制限するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記前後進切換装置が前記車体を後進させる後進位置に切り換えられ、前記車体が前記障害物に接近中である場合に、前記後方監視装置で測定された測定距離が、前記車体において制動動作を開始してから前記車体が停止するまでの所定の制動距離に所定の停止余裕距離を足し合わせた制動開始距離に達しているか否かを判定し、前記測定距離が前記制動開始距離に達したと判定された場合に、前記車体と前記障害物との間の距離が短くなるにつれて、前記走行用油圧ポンプの最大押しのけ容積が小さくなるように、または前記走行用油圧モータの最小押しのけ容積が大きくなるように傾転を制御し、前記傾転を制御する前段階および後段階のうち前段階では、前記車体と前記障害物との間の距離の変化に対する前記走行用油圧ポンプの最大押しのけ容積の変化割合または前記走行用油圧モータの最小押しのけ容積の変化割合を、前記後段階の変化割合に比べて大きく設定したことを特徴とする。

本発明によれば、自動ブレーキの作動時にオペレータへ注意喚起を促すことを可能としながら、自動ブレーキシステムの搭載にかかるコストを削減することができる。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。

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。 ホイールローダの駆動システム構成を示す図である。 アクセルペダル踏込量と目標エンジン回転数との関係を示すグラフである。 （ａ）はエンジン回転数とＨＳＴポンプの押しのけ容積との関係を示すグラフ、（ｂ）はエンジン回転数とＨＳＴポンプの入力トルクとの関係を示すグラフ、（ｃ）はエンジン回転数とＨＳＴポンプの吐出流量との関係を示すグラフである。 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。 車体と障害物との間の距離について説明する説明図である。 車体と障害物との間の距離とＨＳＴポンプの最大押しのけ容積との関係（第１制御特性）を示すグラフである。 車体と障害物との間の距離とＨＳＴモータの最小押しのけ容積との関係（第２制御特性）を示すグラフである。 車体と障害物との間の距離とエンジンの回転数との関係（第３制御特性）を示すグラフである。 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。

以下、本発明の実施形態に係る作業車両の一態様として、ホイールローダについて説明する。

（ホイールローダ１の全体構成）
まず、本発明の実施形態に係るホイールローダ１の全体構成について、図１を参照して説明する。

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。

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。

前フレーム１Ａには左右一対の前輪１１Ａが、後フレーム１Ｂには左右一対の後輪１１Ｂが、それぞれ設けられており、車体全体で４つの車輪を備える。なお、図１では、４つの車輪のうち、左側の前輪１１Ａおよび左側の後輪１１Ｂのみを示している。

ホイールローダ１は、例えば露天掘り鉱山等において、前フレーム１Ａに取り付けられた荷役作業装置２を用いて土砂や鉱物等を掘削してダンプトラック等へ積み込む荷役作業を行う作業車両である。

荷役作業装置２は、前フレーム１Ａに取り付けられたリフトアーム２１と、伸縮することによりリフトアーム２１を前フレーム１Ａに対して上下方向に回動させる２つのリフトアームシリンダ２２と、リフトアーム２１の先端部に取り付けられたバケット２３と、伸縮することによりバケット２３をリフトアーム２１に対して上下方向に回動させ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、２つのリフトアームシリンダ２２やバケットシリンダ２４へ圧油を導く複数の配管（不図示）と、を有している。なお、図１では、車体の左右方向に並ぶ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。

リフトアーム２１は、２つのリフトアームシリンダ２２それぞれのボトム室に作動油が供給されてロッド２２０が伸びることにより上方向に回動し、２つのリフトアームシリンダ２２それぞれのロッド室に作動油が供給されてロッド２２０が縮むことにより下方向に回動する。

同様にして、バケット２３は、バケットシリンダ２４のボトム室に作動油が供給されてロッド２４０が伸びることによりチルト（リフトアーム２１に対して上方向に回動）し、バケットシリンダ２４のロッド室に作動油が供給されてロッド２４０が縮むことによりダンプ（リフトアーム２１に対して下方向に回動）する。なお、バケット２３は、例えばブレード等の各種アタッチメントに交換することが可能であり、バケット２３を用いた掘削作業の他に、押土作業や除雪作業等の各種作業を行うこともできる。

また、後フレーム１Ｂには、オペレータが搭乗する運転室１２と、後述するエンジンやコントローラ、油圧ポンプ等の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荷役作業装置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。

このホイールローダ１には、自動的に車速を制動させるいわゆる自動ブレーキシステムが搭載されており、後進走行時における障害物との衝突を未然に防止している。具体的には、車体の後部（図１では、後フレーム１Ｂの後端部）にミリ波レーダ３１が取り付けられており、このミリ波レーダ３１が車体の後方にある障害物を検知し、車体が障害物に接近して障害物との間の距離が所定の距離に達すると、車体の後進走行が自動的に停止する。

ここで、「障害物」とは、例えばホイールローダ１の周囲に存在する他の作業車両や設置機器、作業員が含まれ、ホイールローダ１の動きに対して障害の対象となり得るものである。ホイールローダ１における自動ブレーキシステムの詳しい構成については後述する。

（ホイールローダ１の駆動システム）
次に、ホイールローダ１の駆動システムについて、図２〜４を参照して説明する。

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３は、アクセルペダル踏込量Ｖと目標エンジン回転数ＮＴとの関係を示すグラフである。図４（ａ）は、エンジン回転数ＮとＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積ｑ１との関係を示すグラフ、図４（ｂ）は、エンジン回転数ＮとＨＳＴポンプ４１の入力トルクＴとの関係を示すグラフ、図４（ｃ）は、エンジン回転数ＮとＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑとの関係を示すグラフである。

ホイールローダ１は、車体を走行駆動させるための油圧回路である走行用油圧回路ＨＣ１と、荷役作業装置２を駆動させるための油圧回路である荷役用油圧回路ＨＣ２と、を備え、走行用油圧ポンプとしてのＨＳＴポンプ４１と、ＨＳＴポンプ４１を制御するための作動油を補給するＨＳＴチャージポンプ４１Ａと、荷役作業装置２に作動油を供給する荷役用油圧ポンプ４２と、が共通のエンジン４により駆動されている。

荷役用油圧ポンプ４２は、作動油タンク４０から作動油を吸入して荷役用油圧回路ＨＣ２へ吐出する。荷役用油圧ポンプ４２から吐出された作動油は、荷役用油圧回路ＨＣ２を介して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にそれぞれ供給される。本実施形態では、荷役用油圧ポンプ４２は固定容量型の油圧ポンプであり、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のそれぞれに供給される作動油の流量は運転室１２（図１参照）内に設けられた荷役用操作レバー（不図示）によって調整される。なお、荷役用油圧ポンプ４２は、必ずしも固定容量型の油圧ポンプでなくてよく、可変容量型の油圧ポンプであってもよい。

走行用油圧回路ＨＣ１には、ＨＳＴポンプ４１と、ＨＳＴチャージポンプ４１Ａと、走行用油圧モータとしてのＨＳＴモータ４３と、が設けられており、ホイールローダ１はＨＳＴ駆動方式により走行駆動する。ＨＳＴポンプ４１とＨＳＴモータ４３とは、一対の接続管路４００Ａ，４００Ｂを介して閉回路状に接続され、コントローラ５により制御されている。

ＨＳＴポンプ４１は、傾転量（傾転角）に応じて押しの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。傾転量は、コントローラ５から出力された指令信号に基づいて、レギュレータ内の第１比例制御弁６１が制御されることにより調整される。

ＨＳＴモータ４３は、傾転量（傾転角）に応じて押しの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る。傾転量は、コントローラ５から出力された指令信号に基づいて、レギュレータ内の第２比例制御弁６２が制御されることにより調整される。

ＨＳＴ駆動方式では、まず、運転室１２（図１参照）内に設けられたアクセルペダル３２をオペレータが踏み込むとエンジン４が回転し、エンジン４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４３が回転し、ＨＳＴモータ４３からの出力トルクがアクスル１５を介して左右一対の前輪１１Ａおよび左右一対の後輪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。

より具体的には、まず、アクセルペダル３２に取り付けられた踏込量センサ６３によりアクセルペダル３２の踏込量Ｖ（以下、単に「アクセルペダル踏込量Ｖ」とする）が検出され、検出されたアクセルペダル踏込量Ｖがコントローラ５に入力される。次に、入力されたアクセルペダル踏込量Ｖに応じた目標エンジン回転数ＮＴに係る指令信号が、コントローラ５からエンジン４に対して出力される。そして、エンジン４は、この目標エンジン回転数ＮＴにしたがった回転数に制御される。エンジン４の回転数Ｎ（以下、単に「エンジン回転数Ｎ」とする場合がある）は、エンジン４の出力軸に設けられたエンジン回転数センサ６４で検出される。

図３に示すように、アクセルペダル踏込量Ｖと目標エンジン回転数ＮＴとは比例関係にあり、アクセルペダル踏込量Ｖが大きくなると目標エンジン回転数ＮＴは増加する。そして、アクセルペダル踏込量がＶ２に達すると目標エンジン回転数ＮＴが最高回転数ＮＴｍａｘとなる。アクセルペダル踏込量Ｖが０〜Ｖ１の範囲（例えば０％〜２０あるいは３０％の範囲）は、アクセルペダル踏込量Ｖにかかわらず、目標エンジン回転数ＮＴが所定の最低回転速度ＮＴｍｉｎで一定となる不感帯として設定されている。

図４（ａ）に示すように、エンジン回転数ＮがＮ１からＮ２（＞Ｎ１）までの間では、エンジン回転数ＮとＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積ｑ１とは比例関係にあり、エンジン回転数ＮがＮ１からＮ２になるまで増加するにつれて、押しのけ容積ｑ１は０から最大値ｑ１ｍａｘまで大きくなる。エンジン回転数ＮがＮ２以上では、ＨＳＴポンプ４１の押しのけ容積ｑ１は、エンジン回転数Ｎにかかわらず最大値ｑ１ｍａｘで一定となる。

次に、図４（ｂ）に示すように、エンジン回転数ＮがＮ１からＮ２までの間では、エンジン回転数ＮとＨＳＴポンプ４１の入力トルクＴとは比例関係にあり、エンジン回転数ＮがＮ１からＮ２になるまで増加するにつれて、入力トルクは０から最大値Ｔｃまで大きくなる。エンジン回転数ＮがＮ２以上では、ＨＳＴポンプ４１の入力トルクは、エンジン回転数Ｎにかかわらず最大値Ｔｃで一定となる。

そして、図４（ｃ）に示すように、エンジン回転数ＮがＮ１からＮ２までの間では、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑとエンジン回転数Ｎとは二次の比例関係にあり、エンジン回転数ＮがＮ１からＮ２になるまで増加するにつれて、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑは０からＱ１まで増加する。エンジン回転数ＮがＮ２以上では、エンジン回転数ＮとＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑとは一次の比例関係となる。

したがって、エンジン回転数Ｎが増大するとＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑが増え、ＨＳＴポンプ４１からＨＳＴモータ４３に流入する圧油の流量が増えるため、ＨＳＴモータ４３の回転数が増大し、ホイールローダ１の車速が速くなる。

反対に、エンジン回転数Ｎが減少するとＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑが減り、ＨＳＴポンプ４１からＨＳＴモータ４３に流入する圧油の流量が減るため、ＨＳＴモータ４３の回転数が減少し、ホイールローダ１の車速が制限される。なお、このとき、ＨＳＴモータ４３の押しのけ容積を大きくするとＨＳＴモータ４３の出力トルクが小さくなるため、ホイールローダ１の車速をより制限することができる。

このように、ＨＳＴ駆動方式では、ＨＳＴポンプ４１の吐出流量Ｑを連続的に増減させることにより車速を制御（変速）するため、ホイールローダ１は滑らかな発進や減速、衝撃の少ない停止が可能となる。

ここで、コントローラ５によってエンジン４、ＨＳＴポンプ４１、およびＨＳＴモータ４３をそれぞれ制御することで車速を制限することが可能であることを利用すると、コントローラ５に自動制動処理を実行させることによりホイールローダ１を自動で制動させることができる。これにより、ホイールローダ１のブレーキ機構に対して追加でハード機構を設ける必要がないため、ホイールローダ１に自動ブレーキシステムを搭載するにあたってコストの削減を図ることができる。なお、本実施形態では、運転室１２（図１参照）内に警報ブザー３４（図２参照）が設けられており、自動ブレーキシステムの作動にあたっては事前にオペレータに注意喚起を促すことが可能である。

車体の前後進の切り換えは、運転室１２（図１参照）内に設けられた前後進切換装置としての前後進切換レバー３３によって行う。前後進切換レバー３３が車体を前進させる前進位置に切り換わると、前進を示す切換信号がコントローラ５に入力される。ＨＳＴポンプ４１には電磁式の前後進切換弁（不図示）が接続されており、コントローラ５は、この前後進切換弁に前進を示す切換信号を出力する。これにより、ＨＳＴポンプ４１から吐出された圧油が一方の接続管路４００Ａを介してＨＳＴモータ４３に導かれ、ＨＳＴモータ４３が正転して車体が前進する。

他方、前後進切換レバー３３が車体を後進させる後進位置に切り換わると、後進を示す切換信号がコントローラ５に入力される。そして、コントローラ５は、前後進切換弁に後進を示す切換信号を出力する。これにより、ＨＳＴポンプ４１から吐出された圧油が他方の接続管路４００Ｂを介してＨＳＴモータ４３に導かれ、ＨＳＴモータ４３が反転して車体が後進する。

（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５〜９を参照して説明する。

図５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。図６は、車体と障害物との間の距離Ｌについて説明する説明図である。図７は、車体と障害物との間の距離ＬとＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘとの関係（第１制御特性）を示すグラフである。図８は、車体と障害物との間の距離ＬとＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎとの関係（第２制御特性）を示すグラフである。図９は、車体と障害物との間の距離Ｌとエンジン回転数Ｎとの関係（第３制御特性）を示すグラフである。

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、前後進切換レバー３３といった各種の操作装置、およびミリ波レーダ３１といった各種のセンサ等が入力Ｉ／Ｆに接続され、警報ブザー３４や第１比例制御弁６１および第２比例制御弁６２、エンジン４等が出力Ｉ／Ｆに接続されている。

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演算プログラム（ソフトウェア）をＣＰＵが読み出してＲＡＭ上に展開し、展開された演算プログラムを実行することにより、演算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。

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。

図５に示すように、コントローラ５は、データ取得部５１と、判定部５２と、算出部５３と、記憶部５４と、指令信号出力部５５と、を含む。

データ取得部５１は、ミリ波レーダ３１から出力された障害物検知信号、ミリ波レーダ３１で測定された車体と障害物との間の距離Ｌ（以下、単に「障害物との距離Ｌ」または「測定距離Ｌ」とする場合がある）、および前後進切換レバー３３から出力された切換信号に関するデータをそれぞれ取得する。本実施形態では、車体の後方にある障害物を検知すると共に、車体と障害物との間の距離Ｌを測定する後方監視装置としてミリ波レーダ３１を用いている。なお、後方監視装置としては、ミリ波レーダ３１に限らず、例えばステレオカメラ等を用いることも可能である。

判定部５２は、進行判定部５２Ａと、接近判定部５２Ｂと、距離判定部５２Ｃと、を含む。進行判定部５２Ａは、データ取得部５１で取得された切換信号に基づいて、前後進切換レバー３３が前進位置、後進位置、および中立位置のうちのいずれの位置に切り換わっているかを判定する。接近判定部５２Ｂは、進行判定部５２Ａで前後進切換レバー３３が後進位置に切り換わっていると判定された場合に、データ取得部５１で取得された測定距離Ｌの推移に基づいて車体が障害物に接近中であるか否かを判定する。距離判定部５２Ｃは、接近判定部５２Ｂで車体が障害物に接近中であると判定された場合に、データ取得部５１で取得された測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１および報知開始距離Ｌ２のそれぞれに達しているか否かを判定する。

図６に示すように、「制動開始距離Ｌ１」とは、車体において制動動作を開始してから車体が停止するまでの所定の制動距離（以下、単に「制動距離」とする）に、所定の停止余裕距離（以下、単に「停止余裕距離」とする）を足し合わせた距離である（制動開始距離Ｌ１＝制動距離＋停止余裕距離）。なお、「停止余裕距離」とは、車体が停止した際に障害物と接触しないように車体と障害物との間に持たせた隙間分の距離である。

また、「報知開始距離Ｌ２」とは、オペレータが障害物を認知して制動装置を動作させるまでの間に車体が走行する空走距離に相当する距離を制動開始距離Ｌ１に足し合わせた距離である（報知開始距離Ｌ２＝空走距離＋制動開始距離Ｌ１）。なお、「空走距離」は、例えば、オペレータが障害物に気づき体が反応してブレーキペダルを踏むまでの間に車体が走行する距離に相当する。本実施形態では、ホイールローダ１は自動で制動動作を開始するため、オペレータが障害物に気づいて制動装置を作動させる（ブレーキペダルを踏む）わけではないが、距離判定部５２Ｃでは、空走距離を考慮した報知開始距離Ｌ２を基準とした距離判定を行っている。

なお、制動開始距離Ｌ１および報知開始距離Ｌ２はそれぞれ、予め設定しておくことが可能であり、ホイールローダ１の仕様やオペレータの好み、作業現場の環境に合わせて適宜設定値を変更することが可能である。

算出部５３は、押しのけ容積算出部５３Ａと、エンジン回転数算出部５３Ｂと、を含む。押しのけ容積算出部５３Ａは、距離判定部５２Ｃで測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１に達したと判定された場合に、障害物との距離Ｌに応じたＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘおよびＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎをそれぞれ算出する。

ＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘは、図７に示す第１制御特性にしたがって算出される。第１制御特性は、障害物との間の距離Ｌが制動開始距離Ｌ１から短くなるにつれて、すなわち車体が障害物に近づくにつれて、ＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘが小さくなる制御特性であり、ＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘは、前段階および後段階の２段階で制御される。

より具体的には、第１制御特性は、コントローラ５が制動を開始してすぐの前段階では、障害物との間の距離Ｌの変化に対するＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘの変化割合が後段階の変化割合に比べて大きく設定されている。したがって、コントローラ５は、ホイールローダ１において制動動作が開始されると急激にＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘを小さくし、その後、障害物との間の距離Ｌの変化に対して緩やかにＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘを小さくするようにＨＳＴポンプ４１の傾転を制御する。

ＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎは、図８に示す第２制御特性にしたがって算出される。第２制御特性は、障害物との間の距離Ｌが制動開始距離Ｌ１から短くなるにつれて、すなわち車体が障害物に近づくにつれて、ＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎが大きくなる制御特性であり、ＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎは、ＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘと同様に、前段階および後段階の２段階で制御される。

より具体的には、第２制御特性は、コントローラ５が制動を開始してすぐの前段階では、障害物との間の距離Ｌの変化に対するＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎの変化割合が後段階の変化割合に比べて大きく設定されている。したがって、コントローラ５は、ホイールローダ１において制動動作が開始されると急激にＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎを大きくし、その後、障害物との間の距離Ｌの変化に対して緩やかにＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎを大きくするようにＨＳＴモータ４３の傾転を制御する。

エンジン回転数算出部５３Ｂは、障害物との距離Ｌに応じたエンジン４の最高回転数Ｎｍａｘ（以下、単に「エンジン最高回転数Ｎｍａｘ」とする）を算出する。具体的には、エンジン最高回転数Ｎｍａｘは、図９に示す第３制御特性にしたがって算出される。第３制御特性は、第１制御特性と同様に、障害物との間の距離Ｌが制動開始距離Ｌ１から短くなるにつれて、すなわち車体が障害物に近づくにつれて、エンジン最高回転数Ｎｍａｘが減少する制御特性であり、エンジン最高回転数Ｎｍａｘは、前段階および後段階の２段階で制御される。

第３制御特性は、コントローラ５が制動を開始してすぐの前段階（制御前段階）では、障害物との間の距離Ｌの変化に対するエンジン最高回転数Ｎｍａｘの変化割合が後段階（制御後段階）の変化割合に比べて大きく設定されている。したがって、コントローラ５は、ホイールローダ１において制動動作が開始されると急激にエンジン最高回転数Ｎｍａｘを少なくし、その後、障害物との間の距離Ｌの変化に対して緩やかにエンジン最高回転数Ｎｍａｘを少なくするようにエンジン４の最高回転数を制御する。

このように、障害物との距離Ｌに比例してＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘ、ＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎ、およびエンジン最高回転数Ｎｍａｘをそれぞれ制御することにより、車体が障害物に接近するにつれて車速が制動し、やがて車体は自動的に停止する。

さらに、ＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘ、ＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎ、およびエンジン最高回転数Ｎｍａｘはいずれも、障害物との距離Ｌに応じて制御され、制御の前段階では、制御特性の傾き（変化割合）が後段階における傾き（変化割合）よりも大きいため、コントローラ５によりホイールローダ１に自動制動力が掛かっていることをオペレータに体感で認識させることができ、車体が障害物と衝突する可能性を注意喚起することができる。

他方、制御の後段階では、制御特性の傾き（変化割合）が前段階における傾き（変化割合）よりも小さいため、車体の後進走行を滑らかに停止させることができ、制動に伴って発生する衝撃を緩和することができる。

なお、車速を制動させるには、少なくともＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘを小さくする、またはＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎを大きくすればよいが、本実施形態では、両者を制御すると共に、エンジン最高回転数Ｎｍａｘを少なくすることにより、障害物との距離Ｌに応じた車速の制動動作の精度を高めている。

記憶部５４は、予め設定された制動開始距離Ｌ１および報知開始距離Ｌ２、ならびに図７に示す第１制御特性、図８に示す第２制御特性、および図９に示す第３制御特性をそれぞれ記憶している。

指令信号出力部５５は、押しのけ容積算出部５３Ａで算出されたＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘに基づく指令信号を第１比例制御弁６１に対して出力し、押しのけ容積算出部５３Ａで算出されたＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎに基づく指令信号を第２比例制御弁６２に対して出力し、エンジン回転数算出部５３Ｂで算出されたエンジン最高回転数Ｎｍａｘに基づく指令信号をエンジン４に対して出力する。これにより、ホイールローダ１の最高車速が制限される。

また、指令信号出力部５５は、距離判定部５２Ｃで測定距離Ｌが報知開始距離Ｌ２に達したと判定された場合に、警報ブザー３４に対して報知を指令する報知指令信号を出力する。これにより、オペレータは、少なくとも制動開始距離Ｌ１よりも空走距離分だけ障害物から遠い報知開始距離Ｌ２の時点で、コントローラ５による制動動作処理の開始を事前に認知することができる。すなわち、警報ブザー３４は、コントローラ５による車体の最高車速の制限をオペレータに対して事前に報知する報知装置の一態様である。なお、報知装置は、警報ブザー３４に限らず、例えばモニター等の表示装置であってもよい。

警報ブザー３４は、少なくとも障害物との距離Ｌが報知開始距離Ｌ２に達した場合に報知すればよいが、仕様によっては、報知開始距離Ｌ２よりも長い距離、すなわち報知開始距離Ｌ２よりもさらに障害物から離れた地点で報知してもよい。

（コントローラ５内での処理）
次に、コントローラ５内で実行される具体的な処理の流れについて、図１０を参照して説明する。

図１０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。

まず、進行判定部５２Ａは、データ取得部５１で取得された前後進切換レバー３３からの切換信号に基づいて、前後進切換レバー３３が後進位置に切り換えられているか否かを判定する（ステップＳ５０１）。

ステップＳ５０１において前後進切換レバー３３が後進位置に切り換えられていると判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、データ取得部５１は、ミリ波レーダ３１で測定された障害物との距離Ｌを取得する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０１において前後進切換レバー３３が後進位置に切り換えられていないと判定された場合、すなわち前後進切換レバー３３が前進位置または中立位置に切り換えられている場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、コントローラ５は処理を終了する。

次に、接近判定部５２Ｂは、ステップＳ５０２で取得された測定距離Ｌに基づいて、車体が障害物に接近中か否かを判定する（ステップＳ５０３）。ステップＳ５０３において車体が障害物に接近中であると判定された場合（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、距離判定部５２Ｃは、測定距離Ｌが報知開始距離Ｌ２に達したか否か、すなわち測定距離Ｌが報知開始距離Ｌ２以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０４）。なお、ステップＳ５０３において車体が障害物に接近中であると判定された場合（ステップＳ５０３／ＹＥＳ）、運転室１２（図１参照）内に設けられたモニター等に「接近中」と表示しても良い。

ステップＳ５０４において測定距離Ｌが報知開始距離Ｌ２に達した（Ｌ≦Ｌ２）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＹＥＳ）、指令信号出力部５５は、警報ブザー３４に対して報知指令信号を出力する（ステップＳ５０５）。

続いて、距離判定部５２Ｃは、測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１に達したか否か、すなわち測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１以下であるか否かを判定する（ステップＳ５０６）。ステップＳ５０６において測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１に達した（Ｌ≦Ｌ１）と判定された場合（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）、算出部５３は、第１制御特性にしたがってＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘを、第２制御特性にしたがってＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎを、第３制御特性にしたがってエンジン最高回転数Ｎｍａｘを、それぞれ算出する（ステップＳ５０７）。

そして、指令信号出力部５５は、ステップＳ５０７で算出されたＨＳＴポンプ４１の最大押しのけ容積ｑ１ｍａｘに基づく指令信号を第１比例制御弁６１に対して出力し、ステップＳ５０７で算出されたＨＳＴモータ４３の最小押しのけ容積ｑ２ｍｉｎに基づく指令信号を第２比例制御弁６２に対して出力し、ステップＳ５０７で算出されたエンジン最高回転数Ｎｍａｘに基づく指令信号をエンジン４に対して出力する（ステップＳ５０８）。

コントローラ５は、ステップＳ５０８における処理を実行すると、ステップＳ５０１に戻って車体の後進走行が停止するまで処理を繰り返す。なお、ステップＳ５０１に戻って前後進切換レバー３３が中立位置に切り換えられた場合は、コントローラ５は処理を終了して車体の最高車速の制限を解除する。コントローラ５による車体の最高車速の制限が解除されていない場合には前後進切換レバー３３を前進位置に切り換えてもホイールローダ１は前進できないことになってしまうが、前後進切換レバー３３を後進位置から中立位置を介して前進位置に切り換えることによりこのような事態を回避することができる。

また、ステップＳ５０３において車体が障害物に接近中でないと判定された場合（ステップＳ５０３／ＮＯ）、ステップＳ５０４において測定距離Ｌが報知開始距離Ｌ２に達していない（Ｌ＞Ｌ２）と判定された場合（ステップＳ５０４／ＮＯ）、およびステップＳ５０６において測定距離Ｌが制動開始距離Ｌ１に達していない（Ｌ２＞Ｌ＞Ｌ１）と判定された場合（ステップＳ５０６／ＮＯ）はいずれも、コントローラ５は処理を終了する。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明した。なお、本発明は上記した実施形態や変形例に限定されるものではなく、様々な他の変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態および変形例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。

例えば、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について説明したが、これに限らず、例えばフォークリフトやトラクター等のホイール式の作業車両についても本発明を適用することが可能である。

１：ホイールローダ（作業車両）
４：エンジン
５：コントローラ
１１Ａ：前輪（車輪）
１１Ｂ：後輪（車輪）
３１：ミリ波レーダ（後方監視装置）
３３：前後進切換レバー（前後進切換装置）
３４：警報ブザー（報知装置）
４１：ＨＳＴポンプ（走行用油圧ポンプ）
４３：ＨＳＴモータ（走行用油圧モータ）
Ｌ：測定距離
Ｌ１：制動開始距離
Ｌ２：報知開始距離

Claims (5)

1. 複数の車輪を有する車体と、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状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可変容量型の走行用油圧モータと、前記車体の前後進を切り換える前後進切換装置と、を備えた作業車両において、
   前記車体の後部に取り付けられて、前記車体の後方にある障害物を検知すると共に、前記車体と前記障害物との間の距離を測定する後方監視装置と、
   前記走行用油圧ポンプまたは前記走行用油圧モータを制御して前記車体の最高車速を制限するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記前後進切換装置が前記車体を後進させる後進位置に切り換えられ、前記車体が前記障害物に接近中である場合に、前記後方監視装置で測定された測定距離が、前記車体において制動動作を開始してから前記車体が停止するまでの所定の制動距離に所定の停止余裕距離を足し合わせた制動開始距離に達しているか否かを判定し、
   前記測定距離が前記制動開始距離に達したと判定された場合に、前記車体と前記障害物との間の距離が短くなるにつれて、前記走行用油圧ポンプの最大押しのけ容積が小さくなるように、または前記走行用油圧モータの最小押しのけ容積が大きくなるように傾転を制御し、
   前記傾転を制御する前段階および後段階のうち前段階では、前記車体と前記障害物との間の距離の変化に対する前記走行用油圧ポンプの最大押しのけ容積の変化割合または前記走行用油圧モータの最小押しのけ容積の変化割合を、前記後段階の変化割合に比べて大きく設定した
   ことを特徴とする作業車両。
2. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラによる前記車体の最高車速の制限をオペレータに対して事前に報知する報知装置を備え、
   前記コントローラは、
   前記前後進切換装置が前記後進位置に切り換わっており、前記車体が前記障害物に接近中である場合に、前記測定距離が、前記オペレータが前記障害物を認知して制動装置を動作させるまでの間に前記車体が走行する空走距離に相当する距離を前記制動開始距離に足し合わせた報知開始距離に達しているか否かを判定し、
   前記測定距離が前記報知開始距離に達したと判定された場合に、前記報知装置に対して報知を指令する報知指令信号を出力する
   ことを特徴とする作業車両。
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、
   前記測定距離が前記制動開始距離に達したと判定された場合に、前記車体と前記障害物との間の距離が短くなるにつれて、前記エンジンの最高回転数が少なくなるように前記エンジンの最高回転数を制御する
   ことを特徴とする作業車両。
4. 請求項３に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記エンジンの最高回転数の制御を制御前段階および制御後段階で行い、
   前記制御前段階では、前記車体と前記障害物との間の距離の変化に対する前記エンジンの最高回転数の変化割合を前記制御後段階の変化割合に比べて大きく設定した
   ことを特徴とする作業車両。
5. 請求項１に記載の作業車両において、
   前記コントローラは、
   前記前後進切換装置が前記車体の進行を停止させる中立位置に切り換わった場合に、前記車体の最高車速の制限を解除する
   ことを特徴とする作業車両。

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