JP2022127814A - 作業機械の制御システム、作業機械の制御方法、および作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】作業機械の操作感の低下を防止する。【解決手段】作業機械の制御システムは、作業機と、走行装置と、駐車ブレーキとを備える制御システムであって、少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するコントローラを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械の制御システム、作業機械の制御方法、および作業機械に関する。

特許文献１には、次のような保持機能を有する駐車ブレーキ装置が記載されている。すなわち、特許文献１に記載されている駐車ブレーキ装置では、ブレーキペダルが操作され、かつ車速が停止車速以下の場合、自動的に駐車ブレーキが制動状態に制御される。この構成によれば、オペレータが駐車ブレーキを制動状態に操作することなく、駐車ブレーキを自動的に制動状態に切り換えることができる。また、この駐車ブレーキ装置では、制動状態に保持された駐車ブレーキの制動解除が、シフトレバーが中立位置にない状態でアクセルペダルが操作され、かつエンジン回転数がフォークに積載された荷の荷重に対応する所定の回転数以上であるときに行われる。この構成によれば、荷を積載した状態で、登りの坂道において駐車ブレーキの制動を解除したときに、産業車両のロールバックの発生を防止することができる。

特開２０００－３０９２５６号公報

特許文献１に記載されている駐車ブレーキの保持機能によれば、駐車ブレーキの操作を不要とし、例えば坂道において一時停止する際にブレーキペダルを踏み続ける必要を無くすことができる。しかしながら、特許文献１に記載されている駐車ブレーキ装置では、駐車ブレーキがオペレータの意図に沿わずに制御されてしまうことがあり、作業機械の操作感を低下させてしまうことがあるという課題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、作業機械の操作感の低下を防止することができる作業機械の制御システム、作業機械の制御方法、および作業機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様は、作業機と、走行装置と、駐車ブレーキとを備える作業機械の制御システムであって、少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するコントローラを備える制御システムである。

また、本発明の一態様は、作業機と、走行装置と、駐車ブレーキとを備える作業機械の制御方法であって、少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するステップを含む制御方法である。

また、本発明の一態様は、作業機と、走行装置と、駐車ブレーキと、少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するコントローラとを備える作業機械である。

本発明の各態様によれば、作業機械の操作感の低下を防止することができる。

実施形態に係る作業機械を示す側面図である。 実施形態に係る制御システムの構成を示す概略ブロック図である。 実施形態に係るコントローラの動作例を示すフローチャートである。 実施形態に係るコントローラの動作例を示すフローチャートである。 実施形態に係る制御システムの他の構成を示す概略ブロック図である。

（第１実施形態）
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について説明する。なお、第１実施形態および第２実施形態について、各図において同一または対応する構成には同一の符号または同一の数字に末尾に英字「ａ」または「ｂ」を付加した符号を用いて、説明を適宜省略する。

本実施形態においては、作業機械１にローカル座標系を設定し、ローカル座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。ローカル座標系において、作業機械１の左右方向（車幅方向）に延伸する第１軸をＸ軸とし、作業機械１の前後方向に延伸する第２軸をＹ軸とし、作業機械１の上下方向に延伸する第３軸をＺ軸とする。Ｘ軸とＹ軸とは直交する。Ｙ軸とＺ軸とは直交する。Ｚ軸とＸ軸とは直交する。＋Ｘ方向は右方向であり、－Ｘ方向は左方向である。＋Ｙ方向は前方向であり、－Ｙ方向は後方向である。＋Ｚ方向は上方向であり、－Ｚ方向は下方向である。

［作業機械の概要］
図１は、実施形態に係る作業機械１を示す側面図である。実施形態に係る作業機械１は、例えばホイールローダである。以下の説明において、作業機械１を適宜、ホイールローダ１、と称する。

図１に示すように、ホイールローダ１は、車両本体２と、キャブ３と、走行装置４と、作業機１０とを有する。ホイールローダ１は、走行装置４により、作業現場を走行する。ホイールローダ１は、作業現場において、作業機１０を用いて作業を実施する。ホイールローダ１は、作業機１０を用いて、掘削作業、積込作業、運搬作業、および除雪作業等の作業を実施することができる。なお、作業機械１は、作業機１０と走行装置４とを備えるものであればよく、例えば、ダンプトラック、フォークリフト、モーターグレーダー等とすることができる。

キャブ３は、車両本体２に支持される。キャブ３の内部には、オペレータが着座する運転席３１と、ホイールローダ１を動作させるためにオペレータによって操作されるオペレータ操作装置（図示しない）が配置される。

走行装置４は、車両本体２を支持する。本実施形態において走行装置４は、回転可能な車輪５を有する。ホイールローダ１は、走行装置４の車輪５によって路面ＲＳを走行可能である。なお、図１では、左側の前輪５Ｆおよび後輪５Ｒのみが図示されている。なお、作業機械の走行装置は、車輪に限らず、履帯等であってもよい。

作業機１０は、車両本体２に支持される。作業機１０は、作業工具の一例としてのバケット１２と、バケット１２の位置と姿勢を変化させるブーム１１と、ブームシリンダ１３と、バケットシリンダ１４と、ベルクランク１５と、リンク（図示しない）とを備える。

ブーム１１は、車両本体２に対して回動可能に支持され、ブームシリンダ１３の伸縮に応じて上下方向に移動する。ブームシリンダ１３は、ブーム１１を移動させるための動力を発生するアクチュエータであり、一端部は車両本体２に連結され、他端部はブーム１１に連結される。オペレータが作業機操作レバー８１を操作するとブームシリンダ１３が伸縮する。これにより、ブーム１１は上下方向に移動する。ブームシリンダ１３は、例えば油圧シリンダである。

バケット１２は、刃先１２Ｔを有し、土砂等の掘削対象物の掘削や、積み込みを行うための作業工具である。バケット１２は、ブーム１１に対して回動可能に連結されるとともに、リンクの一端部に対して回動可能に連結されている。リンクの他端部は、ベルクランク１５の一端部に回動可能に連結されている。ベルクランク１５は、中央部がブーム１１に回動可能に連結され、他端部がバケットシリンダ１４の一端部に回動可能に連結されている。バケットシリンダ１４の他端部は車両本体２に回動可能に連結されている。バケット１２は、バケットシリンダ１４が発生する動力によって作動する。バケットシリンダ１４は、バケット１２を移動するための動力を発生するアクチュエータである。オペレータが作業機操作レバー８１を操作するとバケットシリンダ１４が伸縮する。これにより、バケット１２は揺動する。バケットシリンダ１４は、例えば油圧シリンダである。

［制御システムの構成］
図２は、実施形態に係るホイールローダ１の制御システム３００の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、ホイールローダ１は、動力源２０１と、ＰＴＯ（Ｐｏｗｅｒ Ｔａｋｅ Ｏｆｆ）２０２と、動力伝達装置２０３と、油圧ポンプ２０４と、制御弁２００と、コントローラ１００とを備える。また、制御システム３００は、作業機１０と走行装置４と駐車ブレーキ２０７とを備えるホイールローダ１（作業機械）の制御システムであって、少なくともコントローラ１００を備える。あるいは、制御システム３００は、コントローラ１００へ所定の信号を入力する装置である、作業機操作装置の一例としての作業機操作レバー８１、前後進切替操作装置８２、車速調整装置の一例としてのアクセル操作装置８３、制動操作装置８４、オペレータ存在検知センサ８５、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７、車速センサ８８等をさらに備える。

動力源２０１は、作業機械１を動作させるための動力を発生する。動力源２０１として、内燃機関や電動機が例示される。なお、動力源２０１は、内燃機関や電動機に限定されない。動力源２０１は、例えば内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド方式の装置であってもよい。また、動力源２０１は、内燃機関を有さず、蓄電装置と発電電動機とを組み合わせた構成を有していてもよい。

ＰＴＯ２０２は、動力源２０１の動力の少なくとも一部を油圧ポンプ２０４に伝達する。ＰＴＯ２０２は、動力源２０１の動力を動力伝達装置２０３と油圧ポンプ２０４とに分配する。

動力伝達装置２０３は、変速機２０５と、駆動軸２０６と、駐車ブレーキ２０７と、制御弁２０８とを有する。変速機２０５は、動力源２０１が発生した動力を、トルクや回転数、回転方向を変化させて駆動軸２０６へ出力したり、遮断したりする。駆動軸２０６は、変速機２０５からの動力を走行装置４へ伝達する。変速機２０５は、複数のギヤと複数のクラッチを有する構成に限られない。変速機２０５は、油圧ポンプおよび油圧モータを有し、動力源２０１の発生する動力を油圧に変換して伝達する、ＨＳＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）もしくはＨＭＴ（Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を含む構成であってもよい。または変速機２０５は、油圧ポンプおよび油圧モータに替えて発電機および電動モータを有するＥＭＴ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を含む構成であってもよい。なお、本実施形態において変速機２０５は、クリープ現象（後述するアクセル操作装置８３が操作されていない状態で作業機械１が微速で前進または後進する現象）を発生させることができる構成を有している。

駐車ブレーキ２０７は、駆動軸２０６に対して固定され、駆動軸２０６と同軸で回転するディスク２０７１と、ディスク２０７１を係合（係合状態）したりまたはディスク２０７１を解放（解放状態）したりする摩擦部材２０７２と、摩擦部材２０７２を駆動する油圧装置２０７３とを備える。油圧装置２０７３は、スプリング２０７３ｓを備え、油圧が供給されないときにばね圧で摩擦部材２０７２をディスク２０７１に係合させ、油圧が供給されたときに摩擦部材２０７２を解放する。制御弁２０８は、ソレノイド２０８１を備え、ソレノイド２０８１に電力が供給されたときに油圧ポンプ２０４から供給された作動油を油圧装置２０７３へ供給する。この場合、駐車ブレーキ２０７は、制動部材（ディスク２０７１と摩擦部材２０７２）を制動状態に保持する保持手段（油圧装置２０７３（スプリング２０７３ｓ））と、制動状態を解除する制動解除手段（油圧装置２０７３と制御弁２０８）とを備え、制動解除手段への制御信号（ソレノイド２０８１の駆動信号）が入力されない場合に制動状態となるネガティブブレーキとして動作する。なお、駐車ブレーキ２０７は、油圧を利用するものに限られず、例えば電力や空気圧を利用するものであってもよい。また、駐車ブレーキ２０７は、ディスク式に限られず、例えばドラム式であってもよい。

油圧ポンプ２０４は、動力源２０１が発生した動力によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２０４から吐出された作動油の少なくとも一部は、制御弁２００を介して、ブームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のそれぞれに供給されるとともに、制御弁２０８を介して駐車ブレーキ２０７へ供給される。制御弁２００は、油圧ポンプ２０４からブームシリンダ１３およびバケットシリンダ１４のそれぞれに供給される作動油の流量および方向を制御する。作業機１０は、油圧ポンプ２０４からの作動油により動作する。

図２に示すように、ホイールローダ１は、作業機操作レバー８１、前後進切替操作装置８２、アクセル操作装置８３、制動操作装置８４、オペレータ存在検知センサ８５、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７および図示してない操舵装置等の操作装置を備える。これらの操作装置は、ホイールローダ１を動作させるためにオペレータにより操作される。

作業機操作レバー８１（作業機操作装置）は、作業機１０を動作させるための操作装置である。オペレータは、作業機操作レバー８１を操作することによって作業機１０を操作する。作業機操作レバー８１は例えば、左右方向の操作によってブーム１１を上または下に移動させる信号を出力し、前後方向の操作によってバケット１２を抱え込み状態またはダンプ状態にさせる信号を出力する。作業機操作レバー８１の操作状態は、オペレータが操作していないときに中立状態になるとともに、オペレータの操作に応じて左右方向と前後方向に傾動した状態（傾動状態）になる。また、作業機操作レバー８１には、中立位置付近に不感帯域が設けられている。作業機１０の動作状態は、作業機操作レバー８１の操作状態が中立状態または操作量が不感帯域内のときに非動作状態（動作していない状態；停止状態）となる。また、作業機１０の動作状態は、作業機操作レバー８１の操作状態が中立状態でなく、かつ、操作量が不感帯域内でないときに動作状態（動作している状態）となる。後述するコントローラ１００の動作例についての説明では、作業機操作レバー８１が中立状態（オペレータが操作していない状態）のときと、作業機操作レバー８１の操作量が不感帯域内である状態（オペレータは操作しているが操作量が所定の大きさより小さい状態）とを合わせて、作業機操作レバー８１が操作状態が「中立」である（あるいは、作業機操作レバー８１が「中立」である）という。また、作業機１０の動作状態を表す情報は、例えば作業機１０の角度や長さ、負荷等を検知するセンサから取得した情報、作業機１０を動作させるアクチュエータに対する制御信号を表す情報、オペレータによって操作さされる作業機操作レバー８１の操作状態を表す情報、それらの組み合わせ等とすることができる。本実施形態では、作業機１０の動作状態を表す情報が、作業機１０を動作させるためにオペレータによって操作される作業機操作装置の操作状態を表す情報を少なくとも含むものであるとする。なお、作業機操作レバー８１は、例えば、ブーム１１を操作するためのレバーとバケット１２を操作するためのレバーとに独立して複数設けられていてもよい。作業機操作レバー８１は、レバーの操作状態（傾動方向や傾動量）を電気的に検知し、操作状態を示す信号をコントローラ１００へ出力する。なお、作業機操作レバー８１は、機械式であってもよいし、ＰＰＣバルブ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ弁）を用いるものであってもよい。

前後進切替操作装置８２は、ホイールローダ１の走行状態を、前進、中立または後進に切り換えるための操作装置である。本実施形態において、前後進切替操作装置８２は、レバー式操作装置である。前後進切替操作装置８２は、前進、中立または後進の操作状態を示す信号をコントローラ１００へ出力する。なお、前後進切替操作装置８２は、レバーに限らず、例えば、スイッチを用いて前進、中立または後進の切り換え操作を行ってもよい。

アクセル操作装置８３は、動力源２０１の出力を増減させるための操作装置である。オペレータは、アクセル操作装置８３を操作することでホイールローダ１の車速を調整することができるので、アクセル操作装置８３は、車速調整装置として機能する。本実施例において、アクセル操作装置８３は、ペダル式操作装置である。アクセル操作装置８３は、操作状態を示す信号をコントローラ１００へ出力する。なお、アクセル操作装置８３は、ペダル式操作装置に限らず、例えば、ダイヤル式やレバー式の操作装置であってもよい。

制動操作装置８４は、ホイールローダ１の減速、停止に使用されるサービスブレーキ（若しくは、常用ブレーキ）と呼ばれる制動装置を操作するための操作装置である。本実施例において、アクセル操作装置８３は、ペダル式操作装置である。制動操作装置８４は、操作状態（操作量）を示す信号をコントローラ１００へ出力する。なお、制動操作装置８４は、ペダル式操作装置に限られない。

オペレータ存在検知センサ８５は、キャブ３内にオペレータが存在しているか否かを検知するセンサであり、検知結果を示す信号をコントローラ１００へ出力する。オペレータ存在検知センサ８５は、例えば、シートベルトセンサ、シート（着座）センサ、作業機ロックレバー（スイッチ）、オペレータの姿勢や動きを検知するセンサ（撮像装置、モーションセンサ等）、ドアロック解除センサ（スイッチ）、ドア開閉スイッチ等を用いて構成することができる。

駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６は、駐車ブレーキ２０７の自動保持機能を有効にするか無効にするのかを設定するスイッチである。なお、本実施形態において、駐車ブレーキ２０７の自動保持機能とは、コントローラ１００が自動的に、駐車ブレーキ２０７を係合状態にしてその係合状態を保持したり、保持していた係合状態を解除したりする機能である。駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６は、オペレータの操作に応じてオン（有効）またはオフ（無効）されるスイッチであり、オンまたはオフの状態を示す信号をコントローラ１００へ出力する。

駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７は、駐車ブレーキ２０７を係合状態または解放状態に操作するためのスイッチである。駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７を係合に操作（設定）した場合、駐車ブレーキ２０７の自動保持機能の有効／無効の設定にかかわらず、駐車ブレーキ２０７は係合状態となる。また、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７を解放に操作した場合、駐車ブレーキ２０７の自動保持機能が無効のとき、駐車ブレーキ２０７は解放状態となる。また、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７を解放に操作した場合、駐車ブレーキ２０７の自動保持機能が有効のとき、一方、コントローラ１００が自動保持機能を作動させたとき、駐車ブレーキ２０７は係合状態となり、他方、コントローラ１００が自動保持機能を作動させていないとき、駐車ブレーキ２０７は解放状態となる。

駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７は、オペレータの操作に応じてオンまたはオフされるスイッチであり、例えば、オンまたはオフの状態を示す信号をコントローラ１００へ出力する。あるいは、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７は、オフで係合操作として、次の回路を構成するスイッチとしてもよい。すなわち、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７は、スイッチの一端を直流電源に接続し、他端をコントローラ１００内の図示していないスイッチ（機械式スイッチあるいは半導体式スイッチ）の一端に接続する。さらに、コントローラ１００内のそのスイッチの他端をソレノイド２０８１の一端に接続し、ソレノイド２０８１の他端を直流電源のグランドに接続する。この場合、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７がオフ（係合操作）された場合、ソレノイド２０８１へ供給される電力が遮断され、駐車ブレーキ２０７は係合状態に操作される。また、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７がオン（解放操作）された場合、ソレノイド２０８１へ供給される電力はコントローラ１００内の上記スイッチのオンまたはオフに応じて、駐車ブレーキ２０７は解放状態または係合状態に操作される。

また、車速センサ８８は、ホイールローダ１の車速を検知する。車速センサ８８は、ホイールローダ１の車速を示す信号（車速信号）をコントローラ１００へ出力する。

［コントローラの構成］
図２に示すコントローラ１００は、例えば、プロセッサ、主記憶装置、補助記憶装置、入出力装置等を有するＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やマイクロコンピュータと、その周辺回路や周辺装置等とを用いて構成される。コントローラ１００は、ハードウェアまたはハードウェアとプログラム等のソフトウェアの組み合わせから構成される機能的構成として、取得部１０１と、判定部１０２と、駐車ブレーキ制御部１０３とを備える。

取得部１０１は、作業機操作レバー８１、前後進切替操作装置８２、アクセル操作装置８３、制動操作装置８４、オペレータ存在検知センサ８５、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７、および車速センサ８８の各出力信号を所定の周期で繰り返し取得する。

判定部１０２は、取得部１０１が取得した各出力信号が所定の条件を満たすか否かを判定する。判定部１０２は、取得部１０１が取得した各出力信号等に基づいて、例えば、駐車ブレーキ２０７の自動保持機能を有効にするかあるいは無効にするかを判定および設定する処理、自動保持機能が有効である場合に駐車ブレーキ２０７を係合状態にするのかあるいは解放状態にするのかを判定する処理等を行う。

駐車ブレーキ制御部１０３は、判定部１０２の判定結果に応じて、駐車ブレーキ２０７を係合状態または解放状態に制御する制御指令を出力する。

［コントローラの動作例］
図３および図４は、実施形態に係るコントローラ１００の動作例を示すフローチャートである。図３は、コントローラ１００が駐車ブレーキ２０７の自動保持機能を有効にするかあるいは無効にするかを判定および設定する際の処理を示す。図４は、コントローラ１００が駐車ブレーキ２０７を係合状態にするのかあるいは解放状態にするのかを判定して指令する際の処理を示す。図３に示す処理と図４に示す処理は、順次、同一または異なる周期で繰り返し実行される。なお、この動作例では、コントローラ１００の制御によって駐車ブレーキ２０７が係合状態で保持されている状態を、ブレーキ自動保持状態という。また、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７は、解放に設定されているものとする。

図３に示す処理が開始されると、まず、判定部１０２が、自動保持機能が有効であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。自動保持機能が有効でない（＝無効である）場合（ステップＳ１０１で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、オペレータ存在検知センサ８５がオペレータの存在を検知しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。オペレータ存在検知センサ８５がオペレータの存在を検知している場合（ステップＳ１０２で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が有効に設定されているか否かを判定する（ステップＳ１０３）。駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が有効に設定されている場合（ステップＳ１０３で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、自動保持機能を有効に設定して（ステップＳ１０４）、図３に示す処理を終了する。他方、オペレータ存在検知センサ８５がオペレータの存在を検知していない場合（ステップＳ１０２で「Ｎ」の場合）、または、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が無効に設定されている場合（ステップＳ１０３で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、図３に示す処理を終了する。

一方、自動保持機能が有効である場合（ステップＳ１０１で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、並列して、上述したブレーキ自動保持状態であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）とともに、制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ブレーキ自動保持状態である場合（ステップＳ１０５で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、図３に示す処理を終了する。ブレーキ自動保持状態でない場合（ステップＳ１０５で「Ｎ」の場合）、または、制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ１０６で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が無効に設定されているか否かを判定する（ステップＳ１０７）。駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が有効に設定されている場合（ステップＳ１０７で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、オペレータ存在検知センサ８５がオペレータの存在を検知しているか否かを判定する（ステップＳ１０８）。駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が無効に設定されている場合（ステップＳ１０７で「Ｙ」の場合）、または、オペレータ存在検知センサ８５がオペレータの存在を検知していない場合（ステップＳ１０８で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、自動保持機能を無効に設定して（ステップＳ１０９）、図３に示す処理を終了する。他方、制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きくない場合（ステップＳ１０６で「Ｎ」の場合）、または、オペレータ存在検知センサ８５がオペレータの存在を検知している場合（ステップＳ１０８で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、図３に示す処理を終了する。

図３に示す処理において、コントローラ１００は、「自動保持機能が有効」である場合、「ブレーキ自動保持状態でなく（＝ブレーキ解放状態）」かつ（「駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が無効」または「オペレータの存在が無い」）とき、または、「制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きく」かつ（「駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が無効」または「オペレータの存在が無い」）とき、自動保持機能を無効に設定する。また、コントローラ１００は、「自動保持機能が無効」である場合、「オペレータが存在」かつ「駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が有効」のとき、自動保持機能を有効に設定する。

次に、図４に示す処理が開始されると、まず、判定部１０２が、自動保持機能が有効であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。自動保持機能が有効でない（＝無効である）場合（ステップＳ１０２で「Ｎ」の場合）、駐車ブレーキ制御部１０３が、駐車ブレーキ２０７を解放状態に制御し（ステップＳ２１３）、図４に示す処理を終了する。ただし、駐車ブレーキ２０７をすでに解放状態に制御している場合、駐車ブレーキ制御部１０３は、解放状態に制御する処理を省略して、図４に示す処理を終了する。

他方、自動保持機能が有効な場合（ステップＳ２０１で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、ブレーキ自動保持状態であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ブレーキ自動保持状態でない場合（ステップＳ２０２で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、アクセル操作装置８３が操作されているか否かを判定する（ステップＳ２０３）。アクセル操作装置８３が操作されていない場合（ステップＳ２０３で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きい場合（ステップＳ２０４で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、車速がほぼゼロであるか否か（＝所定の閾値より小さいか否か）を判定する（ステップＳ２０５）。車速がほぼゼロである場合（ステップＳ２０５で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、前後進切替操作装置８２が「前進」に操作されているか否かを判定する（ステップＳ２０６）。前後進切替操作装置８２が「前進」に操作されている場合（ステップＳ２０６で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、作業機操作レバー８１の操作状態が「中立」であるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。作業機操作レバー８１が「中立」である（＝作業機操作レバー８１が操作されていないか、または、作業機操作レバー８１の操作量が不感帯域内である）場合（ステップＳ２０７で「Ｙ」の場合）、駐車ブレーキ制御部１０３が、駐車ブレーキ２０７を係合状態に制御する制御指令を出力し（ソレノイド２０８１への駆動信号を停止し）（ステップＳ２０８）、図４に示す処理を終了する。

一方、ブレーキ自動保持状態である場合（ステップＳ２０２で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、制動操作装置８４が操作されているか否かを判定する（ステップＳ２０９）。制動操作装置８４が操作されていない場合（ステップＳ２０９で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、作業機操作レバー８１の操作状態が「中立」であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。作業機操作レバー８１が「中立」である場合（ステップＳ２１０で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、アクセル操作装置８３が操作されているか否かを判定する（ステップＳ２１１）。アクセル操作装置８３が操作された場合（ステップＳ２１１で「Ｙ」の場合）、判定部１０２は、前後進切替操作装置８２が「中立」以外であるか否かを判定する（ステップＳ２１２）。前後進切替操作装置８２が「中立」以外である場合（ステップＳ２１２で「Ｙ」の場合）、駐車ブレーキ制御部１０３が、駐車ブレーキ２０７を解放状態に制御し（ステップＳ２１３）、図４に示す処理を終了する。

他方、制動操作装置８４が操作されている場合（ステップＳ２０９で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、前後進切替操作装置８２が「後進」に操作されているか否かを判定する（ステップＳ２１４）。前後進切替操作装置８２が「後進」に操作されている場合（ステップＳ２１４で「Ｙ」の場合）、駐車ブレーキ制御部１０３が、駐車ブレーキ２０７を解放状態に制御し（ステップＳ２１３）、図４に示す処理を終了する。

他方、アクセル操作装置８３が操作されている場合（ステップＳ２０３で「Ｎ」の場合）、制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きくない場合（ステップＳ２０４で「Ｎ」の場合）、車速がほぼゼロでない場合（ステップＳ２０５で「Ｎ」の場合）、前後進切替操作装置８２が「前進」に操作されていない場合（ステップＳ２０６で「Ｎ」の場合）、作業機操作レバー８１が「中立」でない場合（ステップＳ２０７で「Ｎ」の場合）、作業機操作レバー８１が「中立」でない場合（ステップＳ２１０で「Ｎ」の場合）、アクセル操作装置８３が操作されていない場合（ステップＳ２１１で「Ｎ」の場合）、前後進切替操作装置８２が「中立」以外でない場合（ステップＳ２１２で「Ｎ」の場合）、または、前後進切替操作装置８２が「後進」に操作されていない場合（ステップＳ２１４で「Ｎ」の場合）、判定部１０２は、図４に示す処理を終了する。

図４に示す処理において、コントローラ１００は、ブレーキ自動保持状態でない場合、「自動保持機能が有効」、かつ、「アクセル操作装置８３が操作されていない」、かつ、「制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きい」、かつ、「車速がほぼゼロ」、かつ、「前後進切替操作装置８２が「前進」に操作されている」、かつ、「作業機操作レバー８１が「中立」」のとき、駐車ブレーキ２０７を係合状態に制御する。一方、コントローラ１００は、ブレーキ自動保持状態である場合、「自動保持機能が無効」、または、「制動操作装置８４が操作されていない」かつ「作業機操作レバー８１が「中立」」かつ「アクセル操作装置８３が操作された」かつ「前後進切替操作装置８２が「中立」以外でない」、または、「制動操作装置８４が操作された」かつ「前後進切替操作装置８２が「後進」に操作された」とき、駐車ブレーキ２０７を解放状態に制御する。

以上の処理によって、コントローラ１００（作業機械のブレーキ制御装置）は、作業機１０と、走行装置４と、駐車ブレーキ２０７とを備える作業機械１において駐車ブレーキ２０７を制御する際に、駐車ブレーキ制御部１０３が、少なくとも作業機１０の動作状態に基づき駐車ブレーキ２０７を制御する制御指令を出力する。この構成によれば、駐車ブレーキ制御部１０３は、例えば、少なくとも作業機１０が非動作状態（停止状態）である場合に、駐車ブレーキ２０７を係合状態または解放状態に制御することができる。この場合、作業機１０の動作中に、駐車ブレーキが自動的に係合されて保持されたり、保持されていた係合状態が自動的に解除されたりすることを防ぐことができる。これによれば、作業機１０の動作中に意図に反して自動保持機能が動作したり解除されたりすることを回避することができるので、駐車ブレーキの自動保持機能の採用に伴う操作感の低下等の作業機の操作感の低下を防止することができる。

なお、図３および図４に示す処理は一例であって、適宜変更することができる。例えば、ステップＳ２０６の判定（前後進切替操作装置８２が「前進」であるか否かの判定）は省略してもよい。また、ステップＳ２１４の判定（前後進切替操作装置８２が「後進」であるか否かの判定）は、省略したり、あるいは、ブレーキを係合状態としたときの位置（「前進」、「後進」、または「中立」）から、変化が生じたか否かという判定に代えたりしてもよい。また、駐車ブレーキ制御部１０３は、駐車ブレーキ２０７を係合状態に制御する場合（ステップＳ２０６）、さらに、例えば変速機２０５に対して車輪５（走行装置４）への動力の伝達を遮断する制御を行うよう、所定の制御指令（第２制御指令）を出力してもよい。

なお、以上の処理において、駐車ブレーキ制御部１０３は、作業機１０が非動作状態である場合、作業機械１のアクセル操作装置８３（車速調整装置）が非操作状態であり、作業機械１の速度がほぼゼロであり（所定の閾値より小さく）、作業機械１の制動操作装置８４の操作量が所定の閾値より大きく、かつ、作業機械１の前後進切替操作装置８２が前進に操作された状態であるときに、駐車ブレーキ２０７を係合状態に制御する制御指令を出力する。

また、駐車ブレーキ制御部１０３は、さらに、作業機１０を操作するオペレータが存在し、かつ、駐車ブレーキ２０７の保持機能が有効状態に設定されているとき（駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６が有効に設定されているとき）に、自動保持機能を有効に設定し、所定の条件が満たされたとき、駐車ブレーキ２０７を係合状態に制御する制御指令を出力する。

また、駐車ブレーキ制御部１０３は、作業機１０が非操作状態である場合、作業機械１のアクセル操作装置８３（車速調整装置）が操作状態であり、かつ、作業機械１の制動操作装置８４が非操作状態であるときに、駐車ブレーキ２０７を解放状態に制御する制御指令を出力する。

また、駐車ブレーキ制御部１０３は、駐車ブレーキ２０７を係合状態に制御している場合、作業機械１の前後進切替操作装置８２（前後進切替装置）が後進に操作されたとき、駐車ブレーキ２０７を解放状態に制御する制御指令を出力する。

［実施形態の作用・効果］
以上のように，本実施形態によれば、作業機１０の操作中にオペレータの意図に沿わずに自動保持機能が動作したり解除されたりすることを容易に回避することができるので、駐車ブレーキの自動保持機能の採用に伴う操作感の低下を容易に防止することができる。

作業機械の運転においては、作業機の位置を微調整するために作業機械を一旦停止して作業機を微調整した後、速やかに作業機械を発進させたい場合がある。この場合に、特許文献１に記載されている駐車ブレーキ装置によれば、一旦停止の際に車速が停止車速以下となると駐車ブレーキが自動的に制動状態に制御される。例えば、オペレータが作業機の位置の微調整が終了した後、制動操作装置の操作量を小さくして例えばクリープ現象を利用して速やかに作業機械を発進させたいのに、駐車ブレーキが制動状態になっていると、オペレータが意図するように作業機械を発進させることができない。これに対し、本実施形態によれば、作業機１０の操作中に駐車ブレーキ２０７の自動保持機能が動作することがないので、オペレータは、制動操作装置８４を踏んで作業機械１を停止させると同時に（あるいは停止させる直前から）作業機１０（バケットやフォーク等）を動作させて微調整し、微調整が終了した後、制動操作装置８４の操作量を小さくして例えばクリープ現象を利用して速やかに作業機械１を発進させることができる。

また、作業機械の運転においては、待機停車中に作業機だけを動かす際、作業機の動作速度を速くするためにアクセル操作装置を操作してエンジン（油圧ポンプ）の回転数を上昇させ、作業機への供給油量を増加させる操作を行う場合がある。この場合に、特許文献１に記載されている駐車ブレーキ装置によれば、エンジン回転数がフォークに積載された荷の荷重に対応する所定の回転数以上となったとき、制動状態に保持された駐車ブレーキの制動が解除される。この場合、アクセル操作装置を操作したときに、オペレータが前進を所望していないのに、ブレーキが解除されて作業機械が意図せず前進してしまう可能性がある。これに対し、本実施形態では、作業機１０の操作中に駐車ブレーキ２０７の自動保持機能が解除されることはない。したがって、待機停車中に作業機１０だけを動かす際、作業機１０の動作速度を早くするためにアクセル操作装置８３を操作して動力源２０１の回転数を上昇させ、作業機１０への供給油量を増加させた状態で作業機１０の操作を行う場合に、オペレータが前進を所望していないのに、駐車ブレーキ２０７が解除されて作業機械１が意図せず前進してしまうことになることを防止することができる。

（第２実施形態）
以下、図５を参照して本発明の第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係るホイールローダ１ａの制御システムの構成例を示すブロック図である。図５に示す制御システム３００ａは、作業機１０と走行装置４と駐車ブレーキ２０７とを備えるホイールローダ１ａの制御システムであって、少なくともコントローラ１００ａ（あるいは少なくともコントローラ１００ａとコントローラ１００ｂ）を備える。あるいは、制御システム３００ａは、コントローラ１００ａ（あるいはコントローラ１００ａとコントローラ１００ｂ）へ所定の信号を入力する装置である、作業機操作装置の一例としての作業機操作レバー８１ｂ、前後進切替操作装置８２ｂ、車速調整装置の一例としてのアクセル操作装置８３ｂ、制動操作装置８４ｂ、オペレータ存在検知センサ８５ｂ等をさらに備える。第１実施形態では、キャブ３内のオペレータが、キャブ３内の作業機操作レバー８１、前後進切替操作装置８２、アクセル操作装置８３、制動操作装置８４等を操作することでホイールローダ１を操作する。これに対して、第２実施形態では、ホイールローダ１ａと離間した操作室８０内に、作業機操作レバー８１ｂ、前後進切替操作装置８２ｂ、アクセル操作装置８３ｂ、制動操作装置８４ｂ、オペレータ存在検知センサ８５ｂ、駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ８６ｂ、および、駐車ブレーキ係合／解放スイッチ８７ｂ等が設けられ、操作室８０内のオペレータが、操作室８０内の作業機操作レバー８１ｂ、前後進切替操作装置８２ｂ、アクセル操作装置８３ｂ、制動操作装置８４ｂ等を操作することでホイールローダ１ａを遠隔操作する。

なお、操作室８０内には、コントローラ１００ｂと通信装置１１０ｂとが設けられ、ホイールローダ１ａには、通信装置１１０ａが設けられ、コントローラ１００ｂとコントローラ１００ａは、通信装置１１０ｂと通信装置１１０ａを介して無線信号８９を用いて所定の情報を送受信する。なお、コントローラ１００ｂとコントローラ１００ａとの間では、遠隔操作に用いる映像情報、位置情報、距離計測情報、各種監視情報等の他の情報が送受信されるが、それらの取得や出力等に用いる構成については説明を簡単にするため図示を省略している。また、コントローラ１００ｂが備える取得部１０１ｂとコントローラ１００ａが備える取得部１０１ａを組み合わせたものが、図１に示す取得部１０１と同様の機能を有する。

また、コントローラ１００ａとコントローラ１００ｂの組み合わせによる動作は、図３を参照して説明した図１に示すコントローラ１００の動作と同様とすることができる。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様、作業機１０の遠隔操作中に意図に反して自動保持機能が動作したり解除されたりすることを容易に回避することができるので、駐車ブレーキの自動保持機能の採用に伴う操作感の低下等の作業機械の操作感の低下を容易に防止することができる。

［本実施形態の変形例または他の実施形態］
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

また、上記実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。

１ ホイールローダ（作業機械）、２ 車両本体、３ キャブ、４ 走行装置、５ 車輪、６ タイヤ、１０ 作業機、１１ ブーム、１２ バケット（作業工具）、１２Ｔ 刃先、１３ ブームシリンダ、１４ バケットシリンダ、１５ ベルクランク、１００、１００ａ、１００ｂ コントローラ、１０１、１０１ａ、１０１ｂ 取得部、１０２ 判定部、１０３ 駐車ブレーキ制御部、８１、８１ｂ 作業機操作レバー、８２、８２ｂ 前後進切替操作装置、８３、８３ｂ アクセル操作装置（車速調整装置）、８４、８４ｂ 制動操作装置、８５、８５ｂ オペレータ存在検知センサ、８６、８６ｂ 駐車ブレーキ保持機能有効／無効スイッチ、８７、８７ｂ 駐車ブレーキ係合／解放スイッチ、８８ 車速センサ、２０７ 駐車ブレーキ、３００、３００ａ 制御システム

Claims (19)

1. 作業機と、走行装置と、駐車ブレーキとを備える作業機械の制御システムであって、
   少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するコントローラ
   を備える制御システム。
2. 前記作業機を動作させるためにオペレータによって操作される作業機操作装置をさらに備え、
   前記コントローラは、
   少なくとも前記作業機操作装置の操作状態に基づき前記制御指令を出力する
   請求項１に記載の制御システム。
3. 前記コントローラは、
   前記作業機操作装置から操作状態を示す信号を受信し、
   前記信号に基づいて前記作業機操作装置の操作状態を判定し、
   少なくとも前記作業機操作装置が非操作状態であると判定した場合、前記駐車ブレーキを係合状態または解放状態に制御する前記制御指令を出力する
   請求項２に記載の制御システム。
4. 前記作業機械の車速を調整するためにオペレータによって操作される車速調整装置と、
   前記作業機械の車速を検出する車速センサと、
   前記作業機械の制動装置を操作するためにオペレータによって操作される制動操作装置と、
   をさらに備え、前記コントローラは、
   前記車速調整装置から操作状態を示す信号を受信し、
   前記車速センサから車速信号を受信し、
   前記制動操作装置から操作状態を示す信号を受信し、
   前記作業機操作装置が非操作状態であると判定した場合、
   前記車速調整装置が非操作状態であると判定し、
   かつ、前記車速が所定の閾値より小さいと判定し、
   かつ、前記制動操作装置が操作状態であると判定したときに、
   前記駐車ブレーキを係合状態に制御する前記制御指令を出力する
   請求項３に記載の制御システム。
5. 前記作業機械の走行状態を、前進、中立または後進に切り替えるためにオペレータによって操作される前後進切替操作装置を
   さらに備え、前記コントローラは、さらに、
   前記前後進切替操作装置から操作状態を示す信号を受信し、
   前記前後進切替操作装置が、前進または後進に操作された状態であると判定したときに、
   前記制御指令を出力する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の制御システム。
6. 前記作業機械の走行状態を、前進、中立または後進に切り替えるためにオペレータによって操作される前後進切替操作装置を
   さらに備え、前記コントローラは、さらに、
   前記前後進切替操作装置から操作状態を示す信号を受信し、
   前記前後進切替操作装置が、前進に操作された状態であると判定したときに、
   前記制御指令を出力する
   請求項１から４のいずれか１項に記載の制御システム。
7. 前記コントローラは、前記駐車ブレーキの保持機能が有効状態に設定されているときに、前記駐車ブレーキを係合状態に制御する前記制御指令を出力する
   請求項１から６のいずれか１項に記載の制御システム。
8. 前記作業機を操作するオペレータが存在しているか否かを検知するオペレータ存在検知センサをさらに備え、
   前記コントローラは、
   前記オペレータ存在検知センサから検知結果を示す信号を受信し、
   オペレータの存在を検知したと判定したときに、前記駐車ブレーキを係合状態に制御する前記制御指令を出力する
   請求項１から７のいずれか１項に記載の制御システム。
9. 前記コントローラは、前記駐車ブレーキを係合状態に制御する場合、さらに、前記走行装置への動力の伝達を遮断する第２制御指令を出力する
   請求項１から８のいずれか１項に記載の制御システム。
10. 前記コントローラは、
    前記作業機操作装置が非操作状態であると判定した場合、
    前記車速調整装置が操作状態であると判定し、
    かつ、前記制動操作装置が非操作状態であると判定したときに、
    前記駐車ブレーキを解放状態に制御する前記制御指令を出力する
    請求項４に記載の制御システム。
11. 前記コントローラは、前記駐車ブレーキを係合状態に制御している場合、前記前後進切替装置が後進に操作されたとき、前記駐車ブレーキを解放状態に制御する前記制御指令を出力する
    請求項５または６に記載の制御システム。
12. 作業機と、走行装置と、駐車ブレーキとを備える作業機械の制御方法であって、
    少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するステップ
    を含む制御方法。
13. 前記作業機の動作状態を表す情報は、前記作業機を動作させるためにオペレータによって操作される作業機操作装置の操作状態を表す情報を少なくとも含み、
    前記作業機操作装置から操作状態を示す信号を受信するステップと、
    前記信号に基づいて前記作業機操作装置の操作状態を判定するステップと、
    前記作業機械の車速を調整するためにオペレータによって操作される車速調整装置から操作状態を示す信号を受信するステップと、
    前記作業機械の車速を検出する車速センサから車速信号を受信するステップと、
    前記作業機械の制動装置を操作するためにオペレータによって操作される制動操作装置から操作状態を示す信号を受信するステップと、
    をさらに含み、
    前記制御指令は、少なくとも前記作業機操作装置が非操作状態であると判定された場合、前記駐車ブレーキを係合状態または解放状態に制御するよう出力されるものであって、かつ、
    前記制御指令は、前記作業機操作装置が非操作状態であると判定された場合、前記車速調整装置が非操作状態であると判定され、かつ、前記車速が所定の閾値より小さいと判定され、かつ、前記制動操作装置が操作状態であると判定されたときに、前記駐車ブレーキを係合状態に制御するよう出力される
    請求項１２に記載の制御方法。
14. 前記制御指令は、前記駐車ブレーキの保持機能が有効状態に設定されているときに、前記駐車ブレーキを係合状態に制御するよう出力される
    請求項１２または１３に記載の制御方法。
15. 前記制御指令は、前記作業機操作装置が非操作状態であると判定された場合、前記車速調整装置が操作状態であると判定され、
    かつ、前記制動操作装置が非操作状態であると判定されたときに、前記駐車ブレーキを解放状態に制御するよう出力される
    請求項１３に記載の制御方法。
16. 作業機と、
    走行装置と、
    駐車ブレーキと、
    少なくとも前記作業機の動作状態に基づき前記駐車ブレーキを制御する制御指令を出力するコントローラと
    を備える作業機械。
17. 前記作業機の動作状態を表す情報は、前記作業機を動作させるためにオペレータによって操作される作業機操作装置の操作状態を表す情報を少なくとも含み、
    前記コントローラは、
    さらに、
    前記作業機操作装置から操作状態を示す信号を受信し、
    前記信号に基づいて前記作業機操作装置の操作状態を判定し、
    前記作業機械の車速を調整するためにオペレータによって操作される車速調整装置から操作状態を示す信号を受信し、
    前記作業機械の車速を検出する車速センサから車速信号を受信し、
    前記作業機械の制動装置を操作するためにオペレータによって操作される制動操作装置から操作状態を示す信号を受信し、
    少なくとも前記作業機操作装置が非操作状態であると判定した場合、前記駐車ブレーキを係合状態または解放状態に制御するよう前記制御指令を出力するものであって、かつ、
    前記作業機操作装置が非操作状態であると判定した場合、前記車速調整装置が非操作状態であると判定し、かつ、前記車速が所定の閾値より小さいと判定し、かつ、前記制動操作装置が操作状態であると判定したときに、前記駐車ブレーキを係合状態に制御するよう前記制御指令を出力する
    請求項１６に記載の作業機械。
18. 前記制御指令は、前記駐車ブレーキの保持機能が有効状態に設定されているときに、前記駐車ブレーキを係合状態に制御するよう出力される
    請求項１６または１７に記載の作業機械。
19. 前記制御指令は、前記作業機操作装置が非操作状態であると判定された場合、前記車速調整装置が操作状態であると判定され、
    かつ、前記制動操作装置が非操作状態であると判定されたときに、前記駐車ブレーキを解放状態に制御するよう出力される
    請求項１７に記載の作業機械。

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