JP2022092241A - 作業機械、作業機械の制御装置、および作業機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業に支障をきたすことなく自動ブレーキ保持機能を実現できる作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、走行する車体と、車体に支持された作業機と、車体の走行速度を増加するために操作されるアクセル操作装置と、車体の走行速度を減少するために操作されるブレーキ操作装置と、コントローラとを備えている。コントローラは、ブレーキ操作装置の操作により車体の走行速度が閾値以下となったときに制動力を保持して車体の走行停止状態を維持し、アクセル操作装置の操作により制動力の保持を解除する、自動ブレーキ保持制御を実行する。コントローラは、作業機による作業中であるか否かを判別し、作業中の場合には自動ブレーキ保持制御を無効とする。
【選択図】図６

Description

本開示は、作業機械、作業機械の制御装置、および作業機械の制御方法に関する。

特開２０００－３３８５９号公報（特許文献１）には、ドライバーによって操作可能なスイッチ手段と、車両のブレーキ状態を保持するブレーキ保持手段とを備え、車輪が停止しかつスイッチ手段の操作状態がＯＮであるときにブレーキ保持手段の作動を許可し、スイッチ手段の操作状態がＯＦＦであるときにブレーキ保持手段の作動を禁止する、停車ブレーキ装置が開示されている。

特開２０００－３３８５９号公報

走行しながら作業を行うモータグレーダなどの作業機械では、作業に影響を及ぼすことなく、自動ブレーキ保持機能を用いることが好ましい。

本開示では、作業に支障をきたすことなく自動ブレーキ保持機能を実現できる、作業機械、作業機械の制御装置、および作業機械の制御方法が提案される。

本発明者らは、作業機械に自動ブレーキ保持機能を適用するにあたり、乗用車と同様の機能を単に取り入れただけでは、微速で走行しながらの作業の制約要因になることを見出した。本発明者らは、自動ブレーキ保持機能を備える作業機械であっても作業を円滑に実行できるようさらに検討を進め、以下の構成を案出した。

すなわち、本開示に従うと、走行する車体と、車体に支持された作業機と、車体の走行速度を増加するために操作されるアクセル操作装置と、車体の走行速度を減少するために操作されるブレーキ操作装置と、コントローラとを備える、作業機械が提案される。コントローラは、ブレーキ操作装置の操作により車体の走行速度が閾値以下となったときに制動力を保持して車体の走行停止状態を維持し、アクセル操作装置の操作により制動力の保持を解除する、自動ブレーキ保持制御を実行する。コントローラは、作業機による作業中であるか否かを判別し、作業中の場合には自動ブレーキ保持制御を無効とする。

本開示に従えば、作業に支障をきたすことなく、作業機械の自動ブレーキ保持機能を実現することができる。

実施形態に基づくモータグレーダの構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示されるモータグレーダの側面図である。 実施形態に基づくモータグレーダのキャブ内部の構成を示す平面図である。 実施形態に基づくモータグレーダにおける走行輪の駆動制御に関する構成を概略的に示す図である。 モータグレーダのシステム構成を示すブロック図である。 自動ブレーキ保持機能のＯＮおよびＯＦＦを切り替える制御ロジックの一例を示す模式図である。 自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態における処理の流れを示すフロー図である。 自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態における処理の流れを示すフロー図である。 自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態における処理の流れを示すフロー図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１は、実施形態に基づくモータグレーダ１の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示されるモータグレーダ１の側面図である。

図１および図２に示されるように、実施形態に基づくモータグレーダ１は、走行輪である前輪１１と、走行輪である後輪１２と、車体フレーム２と、キャブ３と、作業機４とを主に備えている。前輪１１は、左右の片側において一輪ずつを有している。後輪１２は、左右の片側において二輪ずつを有している。図においては、片側一輪ずつの２つの前輪１１と片側二輪ずつの４つの後輪１２とからなる全６輪の走行輪が示されているが、前輪および後輪の数および配置はこれに限られない。

モータグレーダ１は、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品を備えている。作業機４は、ブレード４２を含んでいる。モータグレーダ１は、ブレード４２で整地作業、除雪作業、軽切削、材料混合などの作業を行なうことができる。

以下の図の説明において、モータグレーダ１が直進走行する方向を、モータグレーダ１の前後方向という。モータグレーダ１の前後方向において、作業機４に対して前輪１１が配置されている側を、前方向とする。モータグレーダ１の前後方向において、作業機４に対して後輪１２が配置されている側を、後方向とする。モータグレーダ１の左右方向、または側方とは、平面視において前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。モータグレーダ１の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

図においては、前後方向を図中矢印Ｘ、左右方向を図中矢印Ｙ、上下方向を図中矢印Ｚで示している。

図１，２に示される車体フレーム２は、前後方向（図２においては図中の左右方向）に延びている。車体フレーム２は、リアフレーム２１と、フロントフレーム２２とを含んでいる。リアフレーム２１は、フロントフレーム２２の後方に配置されている。リアフレーム２１は、外装カバー２５と、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品とを支持している。外装カバー２５はエンジン室６を覆っている。リアフレーム２１には、上記のたとえば片側二輪の後輪１２の各々が取り付けられている。４つの後輪１２の各々は、エンジンからの駆動力によって回転駆動可能である。

フロントフレーム２２は、リアフレーム２１の前方に配置されている。フロントフレーム２２には、上記のたとえば片側一輪の前輪１１が回転可能に取り付けられている。フロントフレーム２２の後端部が、キャブ３の下方に配置され上下方向に延びる図示しない連結軸により、リアフレーム２１の前端部と連結されている。リアフレーム２１は、フロントフレーム２２に回動可能に連結されている。

モータグレーダ１は、リアフレーム２１に対してフロントフレーム２２を両方向に回動させるアーティキュレート動作が可能である。フロントフレーム２２とリアフレーム２１との間に、アーティキュレートシリンダ５４が連結されている。リアフレーム２１に対するフロントフレーム２２の回動は、キャブ３からの操作により、アーティキュレートシリンダ５４を伸縮させることで行なわれる。

フロントフレーム２２をリアフレーム２１に対して回動させる（アーティキュレートさせる）ことで、モータグレーダ１の旋回時の旋回半径をより小さくすること、および、オフセット走行による溝掘や法切作業が可能である。オフセット走行とは、フロントフレーム２２をリアフレーム２１に対して回動させる方向と、前輪１１をフロントフレーム２２に対して旋回させる方向とをそれぞれ逆方向とすることにより、モータグレーダ１を直進走行させることをいう。

車体フレーム２の前端には、カウンタウェイト５１が取り付けられている。カウンタウェイト５１は、フロントフレーム２２に取り付けられるアタッチメントの一例である。カウンタウェイト５１は、前輪１１に負荷される下向きの荷重を増加して、操舵を可能にするとともにブレード４２の押付荷重を増加するために、フロントフレーム２２に装着されている。

キャブ３は、フロントフレーム２２に搭載されている。キャブ３は、オペレータが搭乗するための室内空間を有しており、フロントフレーム２２の後端に配置されている。キャブ３は、リアフレーム２１に搭載されていてもよい。

キャブ３の内部には、キャブ３に搭乗したオペレータが着座するための運転席３１が配置されている。運転席３１は、前後方向および左右方向においてキャブ３の略中央に配置されている。キャブ３は、運転席３１を上方から覆う屋根部３Ｒと、屋根部３Ｒを支持する複数のピラーとを有している。屋根部３Ｒは、運転席３１の上方に配置されている。各々のピラーは、キャブ３の床部と屋根部３Ｒとに連結されている。

キャブ３は、ＩＳＯ３４７１として規格化されているＲＯＰＳ（転倒時保護構造）およびＩＳＯ３４４９として規格化されているＦＯＰＳ（落下物保護構造）に適合した、高剛性な構造を有している。モータグレーダ１の転倒時またはキャブ３への落下物の飛来時にもキャブ３に搭乗しているオペレータが保護されるように、キャブ３の変形が効果的に抑制されている。

作業機４は、ドローバ４０と、旋回サークル４１と、ブレード４２と、旋回モータ４９と、各種の油圧シリンダとを主に有している。

ドローバ４０は、フロントフレーム２２の下方に配置されている。ドローバ４０の前端部は、玉軸部を用いて、フロントフレーム２２の先端部に揺動可能に連結されている。ドローバ４０の後端部は、一対のリフトシリンダ４４，４５によってフロントフレーム２２に支持されている。一対のリフトシリンダ４４，４５の同期した伸縮によって、ドローバ４０の後端部がフロントフレーム２２に対して上下に昇降可能である。リフトシリンダ４４，４５の異なった伸縮によって、ドローバ４０は車両進行方向に沿った軸を中心に上下に揺動可能である。

フロントフレーム２２とドローバ４０の側端部とには、ドローバシフトシリンダ４６が取り付けられている。このドローバシフトシリンダ４６の伸縮によって、ドローバ４０の後端部が、フロントフレーム２２に対して左右に移動可能である。

旋回サークル４１は、フロントフレーム２２の下方に配置されている。旋回サークル４１は、ドローバ４０の下方に配置されている。旋回サークル４１は、ドローバ４０の後端部に支持されている。旋回モータ４９は、たとえば油圧モータである。旋回サークル４１は、旋回モータ４９によって、ドローバ４０に対し車両上方から見て時計方向または反時計方向に旋回駆動可能である。旋回サークル４１は、ドローバ４０に対して相対回転可能である。旋回サークル４１の旋回駆動によって、平面視におけるフロントフレーム２２に対するブレード４２の傾斜角度が調整される。

旋回サークル４１の旋回中心に、スイベルジョイント４３が配置されている。スイベルジョイント４３を介して、ドローバ４０から旋回サークル４１に油圧が送られている。

ブレード４２は、旋回サークル４１に支持されている。ブレード４２は、旋回サークル４１およびドローバ４０を介して、フロントフレーム２２に支持されている。

図示しないブレードシフトシリンダが、旋回サークル４１およびブレード４２に取り付けられており、ブレード４２の長手方向に沿って配置されている。このブレードシフトシリンダによって、ブレード４２は旋回サークル４１に対して、ブレード４２の長手方向に移動可能である。

チルトシリンダ４８は、旋回サークル４１およびブレード４２に取り付けられている。このチルトシリンダ４８を伸縮させることによって、ブレード４２は旋回サークル４１に対してブレード４２の長手方向に延びる軸を中心に揺動して、上下方向に向きを変更することができる。チルトシリンダ４８は、車両進行方向に対するブレード４２の傾斜角度を変更することができる。

以上のように、ブレード４２は、ドローバ４０と旋回サークル４１とを介して、車両に対する上下の昇降、車両進行方向に沿った軸を中心とする揺動、前後方向に対する傾斜角度の変更、ブレード４２の長手方向の移動、および、ブレード４２の長手方向に延びる軸を中心とする揺動を行なうことが可能に構成されている。

図３は、実施形態に基づくモータグレーダ１のキャブ３内部の構成を示す平面図である。モータグレーダ１は、キャブ３内に、図２にも示される運転席３１およびステアリングホイール３４に加えて、右側コンソール３２Ｒと、左側コンソール３２Ｌと、操作レバーと、右側アームレスト３３Ｒと、左側アームレスト３３Ｌと、アクセルペダル３６と、ブレーキペダル３７とを主に有している。

オペレータは、運転席３１に着座し、前方を向いてモータグレーダ１を操作する。キャブ３の運転席３１の前方に、オペレータがモータグレーダ１の走行方向を操作するためのステアリングホイール３４が配置されている。ステアリングホイール３４は、ステアリングコンソール３２Ｆに取り付けられており、ステアリングコンソール３２Ｆによって支持されている。オペレータがステアリングホイール３４を回転操作することにより前輪１１の向きが変更され、モータグレーダ１は進行方向を変更することが可能である。

運転席３１の側方には、右側コンソール３２Ｒおよび左側コンソール３２Ｌの各々が配置されている。具体的には、運転席３１の右側には右側コンソール３２Ｒが配置されており、運転席３１の左側には左側コンソール３２Ｌが配置されている。

右側コンソール３２Ｒおよび左側コンソール３２Ｌの各々の上部には、操作レバーが支持されている。操作レバーは、電気式のレバーである。右側コンソール３２Ｒの上部に支持された操作レバーは、少なくとも１つの作業機レバー３５Ｒを有している。左側コンソール３２Ｌの上部に支持された操作レバーは、少なくとも１つの作業機レバー３５Ｌと、ステアリング操作レバー５とを有している。ステアリング操作レバー５は、作業機レバー３５Ｌの後方に配置されている。

作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒの各々は、たとえば前後に動かすことによって操作することができる。ステアリング操作レバー５は、たとえばジョイスティックレバーである。ステアリング操作レバー５の操作方向は、作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒの各々の操作方向と交差する方向（たとえば直交する方向）である。ステアリング操作レバー５は、たとえば左右に動かすことによって操作することができる。

作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒは、オペレータが作業機４を操作するための、実施形態の作業機操作部に相当する。ステアリング操作レバー５は、ステアリングホイール３４と同様に、オペレータがモータグレーダ１の走行方向を操作するために用いられる。ステアリングホイール３４とステアリング操作レバー５とは、実施形態のステアリング操作部を構成する。なお、ステアリング操作レバー５は、主に作業機４を操作しながらの操舵、すなわち作業中の操舵のために用いられ、ステアリングホイール３４は、主に非作業中（回送中）の操舵のために用いられる。

運転席３１の右側に、右側アームレスト３３Ｒが配置されている。右側アームレスト３３Ｒは、運転席３１に着座したオペレータが右肘を載せるための部分である。運転席３１の左側に、左側アームレスト３３Ｌが配置されている。左側アームレスト３３Ｌは、運転席３１に着座したオペレータが左肘を載せるための部分である。右側アームレスト３３Ｒおよび左側アームレスト３３Ｌの各々は、運転席３１の座部および背もたれ部の双方の側方に位置している。

右側アームレスト３３Ｒは、右側コンソール３２Ｒ上に配置されており、右側コンソール３２Ｒに支持されている。左側アームレスト３３Ｌは、左側コンソール３２Ｌ上に配置されており、左側コンソール３２Ｌに支持されている。

アクセルペダル３６、ブレーキペダル３７およびフットレスト３８は、キャブ３の床面３０に配置されている。図３に示されるように、アクセルペダル３６とブレーキペダル３７とは、ステアリングコンソール３２Ｆの右側に配置されている。フットレスト３８は、ステアリングコンソール３２Ｆの左側に配置されている。

アクセルペダル３６は、エンジンの回転数を所望の回転数に設定するためにオペレータが右足で踏む操作具である。アクセルペダル３６は、モータグレーダ１の走行速度を増加するために操作される実施形態のアクセル操作装置に相当する。ブレーキペダル３７は、後輪１２を制動するためにオペレータが右足で踏む操作具である。ブレーキペダル３７は、モータグレーダ１の走行速度を減少させるために操作される実施形態のブレーキ操作装置に相当する。フットレスト３８は、オペレータが左足を載せ置くための台である。

キャブ３の内壁に、作業機ロックスイッチ６１と、ブレーキ保持スイッチ６２とが取り付けられている。典型的には、作業機ロックスイッチ６１とブレーキ保持スイッチ６２とは、前後方向におけるキャブ３の中央部に配置された左右一対のピラー（いわゆるＢピラー）のうち、右側のピラーに取り付けられている。作業機ロックスイッチ６１とブレーキ保持スイッチ６２とは、たとえばステアリング操作レバー５をロックするためのスイッチなどの他の種類のスイッチと一体に、スイッチボックスに設けられてもよく、そのスイッチボックスが、右側のＢピラーに取り付けられてもよい。

作業機ロックスイッチ６１は、作業機４の動作を制限するためにオペレータによって操作されるスイッチである。作業機ロックスイッチ６１がＯＮにされると、作業機４の動作に用いられる油圧アクチュエータに供給される油圧の制御が制限される。これにより、作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒが操作されても油圧アクチュエータに供給される油圧が変更されなくなり、作業機４の動作が制限される。作業機ロックスイッチ６１は、実施形態の作業機ロック装置に相当する。

実施形態のモータグレーダ１は、オペレータによるブレーキペダル３７の操作により走行速度が閾値以下となったときに、オペレータがブレーキペダル３７から足を離しても制動力を保持して走行停止状態を維持する、自動ブレーキ保持機能を有している。オペレータがアクセルペダル３６を操作するまでの間、制動力が保持される。オペレータによるアクセルペダル３６の操作により、制動力の保持が解除される。

ブレーキ保持スイッチ６２は、自動ブレーキ保持機能を有効にするか無効にするかを選択するためにオペレータによって操作されるスイッチである。ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮにされると、自動ブレーキ保持機能が有効にされる。ブレーキ保持スイッチ６２がＯＦＦにされると、自動ブレーキ保持機能が無効にされる。

ブレーキ保持スイッチ６２の配置は、上述した右側のＢピラーのほか、右側コンソール３２Ｒであってもよく、ステアリングホイール３４付近であってもよい。ブレーキ保持スイッチ６２をＢピラーに配置すれば、運転席３１に着座したオペレータがブレーキ保持スイッチ６２を操作するには手を伸ばす必要があるので、ブレーキ保持スイッチ６２の誤操作が抑制される点で好ましい。

図４は、実施形態に基づくモータグレーダ１における走行輪の駆動制御に関する構成を概略的に示す図である。実施形態のモータグレーダ１は、エンジン７１の駆動力が後輪１２に伝達され後輪１２を駆動輪とする、後輪駆動車である。エンジン７１は、リアフレーム２１に支持されている。オペレータによるアクセルペダル３６の操作に従ってエンジン７１への燃料の供給量が制御されることにより、エンジン７１の回転数が制御される。エンジン７１の回転数は、エンジン回転数センサ７９によって検出される。

図４に示されるように、エンジン７１からの駆動力を後輪１２に伝達するための動力伝達装置は、トルクコンバータ７２と、変速機７３と、終減速装置７４と、タンデム装置７５Ｌ，７５Ｒとを有している。

トルクコンバータ７２は、エンジン７１の出力側に接続されている。トルクコンバータ７２は、オイルを媒体としてエンジン７１からの駆動力を伝達する流体クラッチである。トルクコンバータ７２には、トルクコンバータ７２の入力側と出力側とを直結するロックアップクラッチが設けられていてもよい。オペレータの選択によって、流体クラッチとロックアップクラッチとのいずれを介して動力を伝達するかが切り替えられてもよい。

変速機７３は、複数の速度段に対応した複数のクラッチを有している。各クラッチの連結状態および非連結状態が切り替えられることにより、変速機７３は減速比を複数段階に切り替えることができる。変速機７３の出力軸には速度センサ７６Ｖが設けられている。速度センサ７６Ｖは、変速機７３の出力軸の回転数を検出する。

変速機７３の出力軸に、終減速装置７４が接続されている。変速機７３から出力された駆動力は、終減速装置７４を介して、左右のタンデム装置７５Ｌ，７５Ｒに伝達される。左のタンデム装置７５Ｌには、一対の左後輪１２Ｌが接続されている。右のタンデム装置７５Ｒには、一対の右後輪１２Ｒが接続されている。エンジン７１は、トルクコンバータ７２、変速機７３、終減速装置７４およびタンデム装置７５Ｌ，７５Ｒを介して、左後輪１２Ｌと右後輪１２Ｒとを回転駆動する。

回転速度センサ７６Ｌは、左後輪１２Ｌの回転速度を検出する。回転速度センサ７６Ｌは、たとえばタンデム装置７５Ｌにおける回転軸の回転速度を測定することにより、左後輪１２Ｌの回転速度を測定する。回転速度センサ７６Ｒは、右後輪１２Ｒの回転速度を検出する。回転速度センサ７６Ｒは、たとえばタンデム装置７５Ｒにおける回転軸の回転速度を測定することにより、右後輪１２Ｒの回転速度を測定する。

変速機７３の出力軸に、パーキングブレーキ７８が設けられている。パーキングブレーキは、モータグレーダ１の走行停止状態を維持するために用いられるブレーキである。パーキングブレーキ７８は、たとえばネガティブ式のブレーキである。キャブ３内に配置されたパーキングブレーキスイッチをオペレータが操作することにより、パーキングブレーキ７８の制動状態と非制動状態とが切り替えられる。パーキングブレーキスイッチは、右側コンソール３２Ｒに設けられていてもよい。パーキングブレーキスイッチは、作業機レバー３５Ｒの後方に配置されていてもよい。

終減速装置７４とタンデム装置７５Ｌ，７５Ｒとの間に、オペレータによるブレーキペダル３７の操作により駆動するサービスブレーキ７７が設けられている。サービスブレーキ７７は、モータグレーダ１の走行中に走行速度を減少させるために用いられるブレーキである。サービスブレーキ７７の制動力は、ブレーキペダル３７の操作量に応じて調整可能である。サービスブレーキ７７は、たとえばポジティブ式のブレーキである。

図５は、モータグレーダ１のシステム構成を示すブロック図である。実施形態のモータグレーダ１は、コントローラ８０を備えている。コントローラ８０は、モータグレーダ１全体の動作を制御するコントローラであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、不揮発性メモリ、タイマなどにより構成されている。

ステアリング操作部を構成するステアリング操作レバー５およびステアリングホイール３４と、作業機操作部に相当する作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒと、アクセルペダル３６と、ブレーキペダル３７とは、キャブ３内に配置されており、キャブ３に搭乗したオペレータによって操作される。ステアリング操作レバー５、ステアリングホイール３４、作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒ、アクセルペダル３６およびブレーキペダル３７の各々の操作方向および操作量を検出するセンサが設けられている。センサにより検出された検出信号が、コントローラ８０に入力される。

作業機ロックスイッチ６１、ブレーキ保持スイッチ６２およびパーキングブレーキスイッチ６３は、キャブ３内に配置されており、キャブ３に搭乗したオペレータによって操作される。作業機ロックスイッチ６１、ブレーキ保持スイッチ６２およびパーキングブレーキスイッチ６３の各々の操作状態を検出するセンサが設けられている。センサにより検出された検出信号が、コントローラ８０に入力される。

速度センサ７６Ｖは、変速機７３の出力軸の回転数を検出することにより、モータグレーダ１の移動時（走行時）の移動速度（モータグレーダ１の走行速度）を検出する。速度センサ７６Ｖは、たとえばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）を利用して、モータグレーダ１の移動速度を検出してもよい。回転速度センサ７６Ｌ，７６Ｒは、左後輪１２Ｌおよび右後輪１２Ｒの回転速度をそれぞれ検出する。エンジン回転数センサ７９は、エンジン７１の回転数を検出する。速度センサ７６Ｖ、回転速度センサ７６Ｌ，７６Ｒおよびエンジン回転数センサ７９により検出された検出信号が、コントローラ８０に入力される。

コントローラ８０は、ブレーキ制御部８２を有している。ブレーキ制御部８２は、自動ブレーキ保持制御を実行する。メモリには、モータグレーダ１の走行速度に係る閾値が記憶されている。ブレーキ制御部８２は、ブレーキ保持スイッチ６２が操作されて自動ブレーキ保持機能を有効にする設定がされている状態で、オペレータによるブレーキペダル３７の操作によりモータグレーダ１の走行速度が閾値以下となったときに、制動力を保持してモータグレーダ１の走行停止状態を維持する。ブレーキ制御部８２は、モータグレーダ１の走行停止状態を維持しているときにオペレータによりアクセルペダル３６が操作されると、制動力の保持を解除する。

コントローラ８０は、無効化部８４を有している。無効化部８４は、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを判別する。無効化部８４は、モータグレーダ１が作業機４による作業中の場合には、自動ブレーキ保持制御を無効とする。

コントローラ８０は、オペレータによる作業機操作部（作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒ）の操作に従って、各種の油圧アクチュエータ、具体的にはリフトシリンダ４４，４５、ドローバシフトシリンダ４６、チルトシリンダ４８および旋回モータ４９を動作させる制御信号を出力する。油圧アクチュエータが制御されることにより、作業機４の動作が制御される。

より詳細には、モータグレーダ１は、エンジン７１の駆動力を受けて駆動される図示しない油圧ポンプと、図示しないメインバルブとを備え、油圧ポンプから吐出された作動油がメインバルブを介して各種の油圧アクチュエータに供給されるように構成されている。メインバルブは、ロッド状のスプールを軸方向に動かして油圧アクチュエータへの作動油の供給量を調整するスプール方式の弁である。コントローラ８０は、メインバルブのスプールを移動させる制御信号を、メインバルブに送信する。これにより、各種の油圧アクチュエータの動作が制御される。

コントローラ８０はまた、オペレータによる作業機ロックスイッチ６１の操作に従って、作業機４をロック状態とする制御信号を出力する。コントローラ８０は、メインバルブのスプールを停止させて油圧アクチュエータへの作動油の供給量が変動しないように制御することで、オペレータが作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒを操作しても作業機４が動作しないロック状態とする。

コントローラ８０は、オペレータによるステアリング操作部およびアクセルペダル３６の操作に従った制御信号を、エンジン７１および変速機７３に送信する。エンジン７１および変速機７３が制御されることにより、モータグレーダ１の走行動作が制御される。

コントローラ８０は、オペレータによるパーキングブレーキスイッチ６３の操作に従った制御信号を、パーキングブレーキ７８に送信する。パーキングブレーキ７８が制御されることにより、モータグレーダ１が走行停止状態に維持され、またはモータグレーダ１が走行可能な状態となる。

コントローラ８０は、オペレータによるブレーキペダル３７の操作に従った制御信号を、サービスブレーキ７７に送信する。サービスブレーキ７７が作動することにより、モータグレーダ１の走行速度が減少することになる。

コントローラ８０は、通知部９０に制御信号を送信する。通知部９０は、モータグレーダ１の運転状態に関する情報を、オペレータに通知する。通知部９０はたとえば、作業機ロックスイッチ６１の操作により作業機４がロックされているときに点灯し作業機４のロックが解除されると消灯する、作業機ロック表示灯を含んでもよい。通知部９０はたとえば、ブレーキ保持スイッチ６２の操作により自動ブレーキ保持機能が有効であるときに点灯し自動ブレーキ保持機能が無効であるときに消灯する、自動ブレーキ保持表示灯を含んでもよい。

作業機ロック表示灯および自動ブレーキ保持表示灯は、各々、作業機ロックスイッチ６１およびブレーキ保持スイッチ６２に設けられてもよい。または、通知部９０は、モニタを含んでもよく、作業機ロック表示灯および自動ブレーキ保持表示灯はモニタに表示されてもよい。作業機ロック表示灯および自動ブレーキ保持表示灯が点灯するときに、モニタにポップアップ表示されてもよい。

モニタには、モータグレーダ１の走行速度、燃料残量、作動油温度などの車体情報が表示されてもよい。車体後方の視認用のリアビューカメラなどの撮像装置をモータグレーダ１が備えている場合に、撮像装置による撮像画像がモニタに表示されてもよい。

図６は、自動ブレーキ保持機能のＯＮおよびＯＦＦを切り替える制御ロジックの一例を示す模式図である。図７は、自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態における処理の流れを示すフロー図である。

エンジン７１が始動されると（ステップＳ１１）、自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態とされる（ステップＳ１２）。自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態において、コントローラ８０は、第１条件が成立したか否かを判定する。

第１条件は、ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮとされていることと、作業機４による作業中でないことと、の全てが成立することである。第１条件が成立することは、自動ブレーキ保持機能を有効にしたい、かつ、作業機４による作業はしない、というオペレータの意図が示されることであると言える。ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮであり（ステップＳ１３においてＹＥＳ）、かつ、作業機４による作業中でなければ（ステップＳ１４においてＮＯ）、第１条件が成立し、自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態から、自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態へと変更される（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４の判断において、コントローラ８０は、たとえば、作業機ロックスイッチ６１の操作状態に基づいて、作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。具体的には、モータグレーダ１の回送走行中には作業機４がロックされるので、作業機ロックスイッチ６１がＯＮとされ作業機４がロック状態であるならば、作業中ではなく走行中であると判別され、作業機ロックスイッチ６１がＯＦＦとされ作業機４のロックが解除されているならば、作業中であると判別されてもよい。

ステップＳ１４の判断において、コントローラ８０は、たとえば、作業機操作部（作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒ）の操作状態に基づいて、作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。作業中にはオペレータが作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒを操作するので、いずれか１つまたは複数の作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒを操作していることを示す電気信号がコントローラ８０に入力されていれば、作業中であると判別されてもよい。作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒにオペレータが触れていることを検出するタッチセンサを設け、タッチセンサによりオペレータが作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒに触れていることが検出されれば、作業中であると判別されてもよい。

ステップＳ１４の判断において、コントローラ８０は、作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒの操作状態に加えて、ステアリング操作部の操作状態に基づいて作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。たとえば、一定時間（一例として６０秒間）オペレータによる作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒの操作がなく、かつ、その一定時間が経過した時点でステアリング操作部が操作されていることを示す電気信号がコントローラ８０に入力されていれば、作業中でないと判別されてもよい。

ブレーキ保持スイッチ６２がＯＦＦであるか（ステップＳ１３においてＮＯ）、または、作業機４による作業中であれば（ステップＳ１４においてＹＥＳ）、第１条件は不成立であり、ステップＳ１３の判断に戻り、自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態のままとされる。

図８は、自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態における処理の流れを示すフロー図である。自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態とは、作業に関する条件と、ブレーキ保持スイッチ６２に関する条件は成立したが、モータグレーダ１が走行を停止していないので、モータグレーダ１の走行停止状態を維持する制御を実行できていないものの、モータグレーダ１が走行を停止したならば直ちにモータグレーダ１の走行停止状態を維持する制御を実行できる状態、であると言える。自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態において、コントローラ８０はまず、第２条件が成立したか否かを判定する。

第２条件は、ブレーキ保持スイッチ６２がＯＦＦとされていることと、作業機４による作業中であることと、のいずれかが成立することである。第２条件が成立することは、オペレータのいずれかの操作によって、ブレーキ保持機能を解除したいというオペレータの意図が示されることであると言える。ブレーキ保持スイッチ６２がＯＦＦであるか（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、または、作業機４による作業中であれば（ステップＳ２２においてＹＥＳ）、第２条件が成立し、自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態から、自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態に移り（ステップＳ２３）、自動ブレーキ保持制御は解除される。作業機４による作業中であると判別された場合には、自動ブレーキ保持制御が無効化される。

ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮであり（ステップＳ２１においてＮＯ）、かつ、作業機４による作業中でなければ（ステップＳ２２においてＮＯ）、第２条件は不成立であり、コントローラ８０は続いて、第３条件が成立したか否かを判定する。

第３条件は、モータグレーダ１の走行速度が所定の閾値（一例として１．０ｋｍ／ｈ）以下となり停車したと判断されることと、ブレーキペダル３７の操作が所定時間（一例として３秒間）以上継続していることと、アクセルペダル３６の操作量が所定の閾値（一例として０％）以下であることと、の全てが成立することである。第３条件が成立することは、モータグレーダ１の走行を停止させようとするオペレータの意図が示されることであると言える。走行速度の閾値は０ｋｍ／ｈであってもよく、モータグレーダ１が完全停止したときにのみ自動ブレーキ保持制御ＯＮとなってもよい。

オペレータがブレーキペダル３７を操作することで、走行速度が閾値以下になり（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、ブレーキペダル３７の操作時間が所定時間継続され（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、かつ、アクセルペダル３６の操作量が閾値以下であれば（ステップＳ２６においてＹＥＳ）、第３条件が成立し、自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態から、自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態へと変更される（ステップＳ２７）。

走行速度が閾値より大きいか（ステップＳ２４においてＮＯ）、ブレーキペダル３７の操作時間が所定時間継続しないか（ステップＳ２５においてＮＯ）、または、アクセルペダル３６の操作量が閾値より大きければ（ステップＳ２６においてＮＯ）、第３条件は不成立であり、ステップＳ２１の判断に戻り、自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態のままとされる。

自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態で、コントローラ８０は、パーキングブレーキ７８を制動状態にする、またはサービスブレーキ７７を制動状態にすることで、制動力を保持してモータグレーダ１の走行停止状態を維持する。この際、コントローラ８０は、燃費向上およびブレーキ保護のため、変速機７３をニュートラルに変速してもよい。モニタに速度段設定が表示される場合には、自動ブレーキ保持制御に伴って変速機７３の設定がニュートラルに変更されても、モニタの表示は変更せずに元の速度段設定の表示のままにしてもよい。オペレータがブレーキペダル３７を操作することで点灯する制動灯を、ブレーキペダル３７から足を離しても点灯したままとしてもよい。自動ブレーキ保持機能が有効であることを、モニタに表示するなどして、オペレータに通知してもよい。

図９は、自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態における処理の流れを示すフロー図である。自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態において、コントローラ８０はまず、第２条件が成立したか否かを判定する。

ブレーキ保持スイッチ６２がＯＦＦであるか（ステップＳ３１においてＹＥＳ）、または、作業機４による作業中であれば（ステップＳ３２においてＹＥＳ）、第２条件が成立し、自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態から自動ブレーキ保持制御ＯＦＦの状態に移り、自動ブレーキ保持制御は解除されることになる。ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮであり（ステップＳ３１においてＮＯ）、かつ、作業機４による作業中でなければ（ステップＳ３２においてＮＯ）、第２条件は不成立であり、コントローラ８０は続いて、第４条件が成立したか否かを判定する。

第４条件は、ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮとされていることと、作業機４による作業中でないことと、アクセルペダル３６の操作量が所定の閾値以上であることと、の全てが成立することである。第４条件が成立することは、自動ブレーキ保持機能は有効としたままでモータグレーダ１を走行させようとするオペレータの意図が示されることであると言える。なお、第４条件に含まれる３つの条件のうち、作業機４による作業中でないことと、ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮとされていることとは、第１条件にも含まれる条件である。

ブレーキ保持スイッチ６２がＯＮであり、かつ、作業機４による作業中でないことは、第２条件が不成立であることの判定において判断済みである。さらに、アクセルペダル３６の操作量が閾値以上であれば（ステップＳ３４においてＹＥＳ）、第４条件が成立し、自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態から、自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態へと変更される（ステップＳ３５）。つまり、オペレータがアクセルペダル３６を操作することで、制動力の保持が解除され、モータグレーダ１は走行可能な状態となる。

なお、ステップＳ２７でコントローラ８０が変速機７３をニュートラルに変速していた場合には、第４条件が成立して自動ブレーキ保持制御ＲＥＡＤＹの状態に移ったときに、コントローラ８０は変速機７３を元の速度段設定に復帰させる。

アクセルペダル３６の操作量が閾値より小さければ（ステップＳ３４においてＮＯ）、第４条件は不成立であり、ステップＳ３１の判断に戻り、自動ブレーキ保持制御ＯＮの状態のままとされる。

上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。

図５に示されるように、コントローラ８０は、ブレーキ制御部８２と、無効化部８４とを有している。ブレーキ制御部８２は、ブレーキペダル３７の操作によりモータグレーダ１の走行速度が閾値以下となったときに制動力を保持してモータグレーダ１の走行停止状態を維持し、アクセルペダル３６の操作により制動力の保持を解除する、自動ブレーキ保持制御を実行する。図６～９に示されるように、無効化部８４は、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを判別し、作業中の場合には自動ブレーキ保持制御を無効とする。

モータグレーダ１に自動ブレーキ保持制御を適用することにより、モータグレーダ１を操作するオペレータの疲労を軽減することができる。モータグレーダ１が作業中の場合には自動ブレーキ保持制御が無効にされるので、モータグレーダ１が微速で走行しながらの作業に支障をきたすことがない。したがって、モータグレーダ１の操作性を向上することができる。

図３，５に示されるように、モータグレーダ１は、作業機４の動作を制限する作業機ロックスイッチ６１をさらに備えている。コントローラ８０は、作業機ロックスイッチ６１の操作状態に基づいて、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。モータグレーダ１の回送走行中には作業機４がロックされるので、作業機ロックスイッチ６１がＯＮとされ作業機４がロック状態であるならば、作業中ではなく走行中であると判別され、作業機ロックスイッチ６１がＯＦＦとされ作業機４のロックが解除されているならば、作業中であると判別されてもよい。これにより、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを精度よく判別することができる。

図３，５に示されるように、モータグレーダ１は、オペレータが作業機４を操作するための作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒをさらに備えている。コントローラ８０は、作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒの操作状態に基づいて、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。作業中にはオペレータが作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒを操作するので、オペレータが作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒを操作している、またはオペレータが作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒに触れていることが検出されれば、作業中であると判別されてもよい。これにより、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを精度よく判別することができる。

図３，５に示されるように、モータグレーダ１は、オペレータがモータグレーダ１の走行方向を操作するためのステアリング操作部をさらに備えている。コントローラ８０は、ステアリング操作部の操作状態に基づいて、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。たとえば、所定の期間内におけるステアリングホイール３４の操作の頻度が、ステアリング操作レバー５の操作の頻度を大幅に下回ったときに作業中であると判別されてもよい。または、オペレータによる作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒの操作がなく、かつ、ステアリングホイール３４が操作されていることが検出されれば、作業中ではなく回送走行中であると判別されてもよい。これにより、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを精度よく判別することができる。

図３，５に示されるように、モータグレーダ１は、自動ブレーキ保持制御を有効にする設定を選択するために操作されるブレーキ保持スイッチ６２をさらに備えている。図９に示されるように、コントローラ８０は、ブレーキ保持スイッチ６２の操作により自動ブレーキ保持制御を有効にする設定がされている状態で、モータグレーダ１が作業機４による作業中であるか否かを判別し、作業中でないと判別した場合に、自動ブレーキ保持制御を実行する。これにより、モータグレーダ１の作業に影響を及ぼすことなく自動ブレーキ保持機能を用いることができる。

上記の実施形態では、自動ブレーキ保持機能を有効にするか無効にするかを選択するためにオペレータによって操作されるブレーキ保持スイッチ６２を備える例について説明した。ブレーキ保持スイッチ６２に替えて、自動ブレーキ保持機能の有効と無効とを、タッチパネルであるモニタを操作して選択可能とするなど、他の任意の手段を適用してもよい。

実施形態では、作業機レバー３５Ｌ，３５Ｒが電気式のレバーである例について説明した。オペレータが作業機４を操作するための操作レバーは、油圧式のレバーであってもよい。この場合、レバーの操作によって油圧が変動することを圧力センサで検出することで、レバーの操作状態を判断することができる。その判断の結果に基づいて、作業機４による作業中であるか否かを判別してもよい。

実施形態では、エンジン７１からの駆動力を後輪１２に伝達するための動力伝達装置が機械式の変速機７３を有する例について説明した。動力伝達装置は、エンジン７１で油圧ポンプを駆動することにより圧油を発生させ、油圧ポンプから吐出した圧油によって油圧モータが駆動されることで回転力が再び発生する、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）を有してもよい。

モータグレーダ１は、後輪駆動車に限られず、全輪駆動車であってもよい。この場合、エンジン７１から後輪１２への動力伝達装置は、機械式の変速機７３を有してもよく、ＨＳＴを有してもよい。エンジン７１から前輪１１への動力伝達装置は、ＨＳＴを有してもよい。

実施形態では、作業機械の一例としてモータグレーダ１を挙げているが、モータグレーダ１に限らず、ホイールローダなどの他の種類の走行しながら作業を行う作業機械にも適用可能である。さらに、エンジンで発電機を駆動するディーゼルエレクトリック車、二次電池式電気駆動車（ＢＥＶ）、燃料電池駆動車（ＦＣＶ）など他の駆動システムに、実施形態の思想を適用してもよい。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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 モータグレーダ、３ キャブ、４ 作業機、５ ステアリング操作レバー、１１ 前輪、１２ 後輪、１２Ｌ 左後輪、１２Ｒ 右後輪、３０ 床面、３１ 運転席、３２Ｆ，３２Ｌ，３２Ｒ コンソール、３４ ステアリングホイール、３５Ｌ，３５Ｒ 作業機レバー、３６ アクセルペダル、３７ ブレーキペダル、４０ ドローバ、４１ 旋回サークル、４２ ブレード、４４，４５ リフトシリンダ、４６ ドローバシフトシリンダ、４８ チルトシリンダ、４９ 旋回モータ、５４ アーティキュレートシリンダ、６１ 作業機ロックスイッチ、６２ ブレーキ保持スイッチ、６３ パーキングブレーキスイッチ、７１ エンジン、７２ トルクコンバータ、７３ 変速機、７４ 終減速装置、７５Ｌ，７５Ｒ タンデム装置、７６Ｌ，７６Ｒ 回転速度センサ、７６Ｖ 速度センサ、７７ サービスブレーキ、７８ パーキングブレーキ、７９ エンジン回転数センサ、８０ コントローラ、８２ ブレーキ制御部、８４ 無効化部、９０ 通知部。

Claims (7)

1. 走行する車体と、
   前記車体に支持された作業機と、
   前記車体の走行速度を増加するために操作されるアクセル操作装置と、
   前記車体の走行速度を減少するために操作されるブレーキ操作装置と、
   コントローラとを備え、
   前記コントローラは、
   前記ブレーキ操作装置の操作により前記車体の走行速度が閾値以下となったときに制動力を保持して前記車体の走行停止状態を維持し、前記アクセル操作装置の操作により制動力の保持を解除する、自動ブレーキ保持制御を実行し、
   前記作業機による作業中であるか否かを判別し、作業中の場合には前記自動ブレーキ保持制御を無効とする、
   作業機械。
2. 前記作業機の動作を制限する作業機ロック装置をさらに備え、
   前記コントローラは、前記作業機ロック装置の操作状態に基づいて作業中であるか否かを判別する、請求項１に記載の作業機械。
3. オペレータが前記作業機を操作するための作業機操作部をさらに備え、
   前記コントローラは、前記作業機操作部の操作状態に基づいて作業中であるか否かを判別する、請求項１に記載の作業機械。
4. オペレータが前記車体の走行方向を操作するためのステアリング操作部をさらに備え、
   前記コントローラは、前記ステアリング操作部の操作状態に基づいて作業中であるか否かを判別する、請求項３に記載の作業機械。
5. 前記自動ブレーキ保持制御を有効にする設定を選択するために操作されるスイッチをさらに備え、
   前記コントローラは、前記スイッチの操作により前記自動ブレーキ保持制御を有効にする設定がされている状態で、前記作業機による作業中でないと判別した場合に、前記自動ブレーキ保持制御を実行する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の作業機械。
6. 走行する車体と、
   前記車体に支持された作業機と、
   前記車体の走行速度を増加するために操作されるアクセル操作装置と、
   前記車体の走行速度を減少するために操作されるブレーキ操作装置と、
   を備える作業機械の制御装置であって、
   前記ブレーキ操作装置の操作により前記車体の走行速度が閾値以下となったときに制動力を保持して前記車体の走行停止状態を維持し、前記アクセル操作装置の操作により制動力の保持を解除する、自動ブレーキ保持制御を実行し、
   前記作業機による作業中であるか否かを判別し、作業中の場合には前記自動ブレーキ保持制御を無効とする、作業機械の制御装置。
7. 走行する車体と、
   前記車体に支持された作業機と、
   前記車体の走行速度を増加するために操作されるアクセル操作装置と、
   前記車体の走行速度を減少するために操作されるブレーキ操作装置と、
   を備える作業機械の制御方法であって、
   前記ブレーキ操作装置の操作により前記車体の走行速度が閾値以下となったときに制動力を保持して前記車体の走行停止状態を維持し、前記アクセル操作装置の操作により制動力の保持を解除する、自動ブレーキ保持制御を実行することと、
   前記作業機による作業中であるか否かを判別し、作業中の場合には前記自動ブレーキ保持制御を無効とすることと、を備える、作業機械の制御方法。

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