JP2022150637A - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業効率を向上することが可能な作業機械を提供すること。【解決手段】ホイールローダ１００は、車両本体１と、走行方向検出部７２と、後方検出部７１と、制動部４０と、シャットオフ弁４５と、制御系２６と、を備える。車両本体１は、走行可能である。後方検出部７１は、車両本体１の後方向（所定方向の一例）における物体を検出する。制動部４０は、後方検出部７１による物体の検出に基づいて、車両本体１を自動で制動する自動ブレーキを実施して制動力を発揮可能である。シャットオフ弁４５は、自動ブレーキによる制動力を発揮可能または発揮不可能になるよう制動部４０を設定する。制御系２６は、シャットオフ弁４５を制御して、車両本体１が後方向に走行している場合は、制動力を発揮可能となるように制動部４０を設定し、車両本体１が後方向以外に走行している場合は、制動力を発揮不可能となるように制動部４０を設定する。【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。

作業機械の一例であるホイールローダにおいて、後方の障害物を検出し自動で停止する自動停止システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

たとえば、特許文献１に示すホイールローダでは、ホイールローダから物体までのエリアを、物体からの距離が近い順に第一エリア、第二エリア、および第三エリアの３つのエリアに分け、ホイールローダからの距離が最も近い第三エリアにおいて自動でブレーキを作動させて車両を停止させている。

実用新案登録第３２１９００５号

しかしながら、意図しない走行方向において自動ブレーキが作動して制動が行われると作業の妨げになる場合がある。

本開示は、所望の走行方向でだけ自動ブレーキによる制動力を発揮することによって誤動作を抑制すること可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することを目的とする。

本態様にかかる作業機械は、車両本体と、走行方向検出部と、物体検出部と、制動部と、実施設定部と、制御部と、を備える。車両本体は、走行可能である。物体検出部は、車両本体の所定方向における物体を検出する。制動部は、物体検出部による物体の検出に基づいて、車両本体を自動で制動する自動ブレーキを実施して制動力を発揮可能である。設定部は、自動ブレーキによる制動力を発揮可能または発揮不可能になるよう制動部を設定する。制御部は、設定部を制御して、車両本体が所定方向に走行している場合は、制動力を発揮可能となるよう制動部を設定し、車両本体が所定方向以外に走行している場合は、制動力を発揮不可能となるよう制動部を設定する。

他の態様にかかる作業機械の制御方法は、走行方向検出ステップと、物体検出ステップと、設定ステップと、を備える。走行方向検出ステップは、車両本体の走行方向を検出する。物体検出ステップは、車両本体の所定方向における物体を検出する。設定ステップは、車両本体が所定方向に走行している場合は、物体検出ステップによる物体の検出に基づいて車両本体を自動で制動する自動ブレーキの実施による制動力を発揮可能となるよう設定し、車両本体が所定方向以外に走行している場合は、制動力を発揮不可能となるように設定する。

本開示によれば、所望の走行方向でだけ自動ブレーキによる制動力を発揮することによって誤動作を抑制することが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することができる。

本開示にかかる実施の形態のホイールローダの側面図。 図１のホイールローダの制御システムを示すブロック図。 図２の制動系の構成を示す油圧回路図。 図２の検出系および制御系の構成示すブロック図。 図１のホイールローダにおける障害物検出による自動ブレーキを説明するための側面図。 本開示における実施の形態のホイールローダの制御動作を示すフロー図。 本開示の実施の形態の変形例におけるホイールローダの駆動系、制動系、操作系、報知系、検出系、およびコントローラの構成を示すブロック図。

本開示にかかる作業機械の一例としてのホイールローダについて図面を参照しながら以下に説明する。

（ホイールローダの概要）
図１は、本実施の形態のホイールローダ１００（作業機械の一例）の構成を示す模式図である。本実施の形態のホイールローダ１００は、車両本体１に、走行体２と作業機３を有する。作業機３は、走行体２に配置されている。走行体２は、車体フレーム１０と、一対のフロントタイヤ４、キャブ５、エンジンルーム６、一対のリアタイヤ７、およびステアリングシリンダ９と、を備えている。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「右」、「左」、「上」、及び「下」とは運転席から前方を見た状態を基準とする方向を示す。また、「車幅方向」と「左右方向」は同義である。図１では、前後方向をＺで示し、前方向を示すときはＺｆ、後方向を示すときはＺｂで示す。

ホイールローダ１００は、作業機３を用いて土砂積み込み作業などを行う。

車体フレーム１０は、いわゆるアーティキュレート式であり、フロントフレーム１１とリアフレーム１２と、連結軸部１３と、を有している。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２の前方に配置されている。連結軸部１３は、車幅方向の中央に設けられており、フロントフレーム１１とリアフレーム１２を互いに揺動可能に連結する。一対のフロントタイヤ４は、フロントフレーム１１の左右に取り付けられている。また、一対のリアタイヤ７は、リアフレーム１２の左右に取り付けられている。

作業機３は、図示しない作業機ポンプからの作動油によって駆動される。作業機３は、ブーム１４と、バケット１５と、リフトシリンダ１６と、バケットシリンダ１７と、を有する。ブーム１４は、フロントフレーム１１に装着されている。バケット１５は、ブーム１４の先端に取り付けられている。

リフトシリンダ１６およびバケットシリンダ１７は、油圧シリンダである。リフトシリンダ１６の一端はフロントフレーム１１に取り付けられており、リフトシリンダ１６の他端はブーム１４に取り付けられている。リフトシリンダ１６の伸縮により、ブーム１４が上下に揺動する。バケットシリンダ１７の一端はフロントフレーム１１に取り付けられており、バケットシリンダ１７の他端はベルクランク１８を介してバケット１５に取り付けられている。バケットシリンダ１７が伸縮することによって、バケット１５が上下に揺動する。

キャブ５は、リアフレーム１２上に載置されており、内部には、ステアリング操作のためのハンドルや、作業機３を操作するためのレバー、各種の表示装置等が配置されている。エンジンルーム６は、キャブ５の後側であってリアフレーム１２上に配置されており、エンジン３１が収納されている。

図２は、ホイールローダ１００の構成を示すブロック図である。

ホイールローダ１００は、駆動系２１と、制動系２２と、操作系２３と、報知系２４と、検出系２５と、制御系２６（制御部の一例）と、を有する。

駆動系２１は、ホイールローダ１００の駆動を行う。制動系２２は、ホイールローダ１００の制動を行う。操作系２３は、オペレータによって操作が行われる。報知系２４は、検出系２５による検出結果に基づいて、オペレータに対する報知を行う。検出系２５は、車両本体１の走行方向、および車両本体１の後方（所定方向の一例）の物体の検出を行う。制御系２６は、操作系２３に対するオペレータの操作および検出系２５による検出に基づいて、駆動系２１、制動系２２、および報知系２４の操作を行う。

（駆動系２１）
駆動系２１は、エンジン３１と、ＨＳＴ３２と、トランスファ３３と、アクスル３４と、フロントタイヤ４およびリアタイヤ７と、を有する。

エンジン３１は、例えばディーゼル式のエンジンであり、エンジン３１で発生した駆動力がＨＳＴ（Hydro Static Transmission）３２のポンプ３２ａを駆動する。

ＨＳＴ３２は、ポンプ３２ａと、モータ３２ｂと、ポンプ３２ａとモータ３２ｂを接続する油圧回路３２ｃと、を有する。ポンプ３２ａは、斜板式可変容量型のポンプであって斜板の角度をソレノイド３２ｄによって変更することができる。ポンプ３２ａがエンジン３１によって駆動されることにより作動油を吐出する。吐出された作動油は、油圧回路３２ｃを通ってモータ３２ｂに送られる。モータ３２ｂは、斜板式ポンプであって、斜板の角度をソレノイド３２ｅによって変更することができる。油圧回路３２ｃは、第１駆動回路３２ｃ１と、第２駆動回路３２ｃ２と、を有する。作動油が、ポンプ３２ａから第１駆動回路３２ｃ１を介してモータ３２ｂに供給されることにより、モータ３２ｂが一方向（例えば、前進方向）に駆動される。作動油が、ポンプ３２ａから第２駆動回路３２ｃ２を介してモータ３２ｂに供給されることにより、モータ３２ｂが他方向（例えば、後進方向）に駆動される。なお、作動油の第１駆動回路３２ｃ１若しくは第２駆動回路３２ｃ２への吐出方向はソレノイド３２ｄによって変更することができる。

トランスファ３３は、エンジン３１からの出力を前後のアクスル３４に分配する。

前側のアクスル３４には一対のフロントタイヤ４が接続されており、分配されたエンジン３１からの出力で回転する。また、後側のアクスル３４には一対のリアタイヤ７が接続されており、分配されたエンジン３１からの出力で回転する。

（制動系２２）
図３は、図２の制動系２２の油圧回路を示す図である。

制動系２２は、制動部４０と、シャットオフ弁４５（設定部の一例、遮断弁の一例）と、を有する。制動部４０は、ブレーキペダル５４の操作に基づく車両本体１のブレーキの実施および制御系２６からの指令に基づく車両本体１の自動ブレーキの実施を行う。シャットオフ弁４５は、制動部４０を、自動ブレーキによる制動力を発揮可能または発揮不可能な状態にする。

制動部４０は、ブレーキ弁ユニット４１と、ブレーキ回路４２ａ、４２ｂ（サービスブレーキの一例）と、パーキングブレーキ４３（図２参照）と、作動油供給路４４ａ、４４ｂと、ＥＰＣ（Electric Proportional Valve）弁４６（調整弁の一例）と、シャトル弁ユニット４７と、タンク４８と、を有する。

作動油供給路４４ａ、４４ｂには、アキュームレータやポンプなどが接続されており、作動油が供給される。

ブレーキ弁ユニット４１は、後述するブレーキペダル５４によって操作される。図３に示すように、ブレーキ弁ユニット４１は、リア用ブレーキ弁４１ａと、フロント用ブレーキ弁４１ｂとを有している。リア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂの各々は、３つのポートを有する３位置切換弁である。

リア用ブレーキ弁４１ａの第１ポートは、アキュームレータ４９ａを介して作動油供給路４４ａに接続されている。また、リア用ブレーキ弁４１ａの第２ポートは、タンク４８に接続されている。リア用ブレーキ弁４１ａの第３ポートは、シャトル弁ユニット４７のリア用シャトル弁４７ａに接続されている。

リア用ブレーキ弁４１ａは、第１状態において第１ポートと第３ポートを繋ぎ、作動油供給路４４ａとリア用シャトル弁４７ａを接続し、リア用シャトル弁４７ａに作動油を供給する。リア用ブレーキ弁４１ａは、第２状態において、全てのポートを閉じる。リア用ブレーキ弁４１ａは、第３状態において第２ポートと第３ポートを接続し、リア用シャトル弁４７ａとリア用ブレーキ弁４１ａの間の作動油をタンク４８に排出する。リア用ブレーキ弁４１ａは、第２状態および第３状態において、リア用シャトル弁４７ａへの作動油の供給を停止する。

フロント用ブレーキ弁４１ｂの第１ポートは、アキュームレータ４９ｂを介して作動油供給路４４ｂに接続されている。また、フロント用ブレーキ弁４１ｂの第２ポートは、タンク４８に接続されている。フロント用ブレーキ弁４１ｂの第３ポートは、シャトル弁ユニット４７のフロント用シャトル弁４７ｂに接続されている。

フロント用ブレーキ弁４１ｂは、第１状態において第１ポートと第３ポートを繋ぎ、作動油供給路４４ｂとフロント用シャトル弁４７ｂを接続し、フロント用シャトル弁４７ｂに作動油を供給する。フロント用ブレーキ弁４１ｂは、第２状態において、全てのポートを閉じる。フロント用ブレーキ弁４１ｂは、第３状態において第２ポートと第３ポートを接続し、フロント用シャトル弁４７ｂとフロント用ブレーキ弁４１ｂの間の作動油をタンク４８に排出する。フロント用ブレーキ弁４１ｂは、第２状態および第３状態において、フロント用シャトル弁４７ｂへの作動油の供給を停止する。

ブレーキペダル５４の操作量に応じてリア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂの開度が調整され、シャトル弁ユニット４７に供給される作動油の量が変更される。例えば、ブレーキペダル５４の操作量が大きい場合には、リア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂからシャトル弁ユニット４７に供給される作動油の量が多くなる。

ブレーキ回路４２ａは、リアのアクスル３４に設けられている。ブレーキ回路４２ａは、リア用シャトル弁４７ａに接続されている。ブレーキ回路４２ｂは、フロントのアクスル３４に設けられている。ブレーキ回路４２ｂは、フロント用シャトル弁４７ｂに接続されている。ブレーキ回路４２ａ、４２ｂは、油圧式のブレーキである。ブレーキ回路４２ａは、リア用シャトル弁４７ａから供給される作動油の量が多いまたは圧が大きいほど制動力が強くなる。ブレーキ回路４２ｂは、フロント用シャトル弁４７ｂから供給される作動油の量が多いまたは圧が大きいほど制動力が強くなる。

シャットオフ弁４５は、作動油供給路４４ｂに接続されている。シャットオフ弁４５は、４つのポートを有しており、開状態および閉状態の２状態をとるソレノイド弁である。シャットオフ弁４５の第１ポートは、作動油供給路４４ｂに接続されている。シャットオフ弁４５の第２ポートはタンク４８に接続されている。シャットオフ弁４５の第３ポートは、ＥＰＣ弁４６に接続されている。シャットオフ弁４５の第４ポートは、開状態においてエアーが通り、閉状態において遮蔽される。

シャットオフ弁４５は、制御系２６からの指示に基づいて開閉される。具体的には、シャットオフ弁４５は、制御系２６からの開指令によって通電がされたときに開状態となり、制御系２６からの閉指令によって通電が停止され閉状態となる。

シャットオフ弁４５は、開状態において、第１ポートと第３ポートを接続し、作動油供給路４４ｂからＥＰＣ弁４６に作動油を供給する。また、シャットオフ弁４５は、開状態において、エアーが通る状態の第４ポートとタンク４８に接続された第２ポートを接続する。

シャットオフ弁４５は、閉状態において、第２ポートと第３ポートを接続し、シャットオフ弁４５とＥＰＣ弁の間の作動油をタンク４８へ排出する。また、シャットオフ弁４５は、閉状態において、第１ポートおよび第４ポートを閉じる。これにより、シャットオフ弁４５は、閉状態において、作動油供給路４４ｂからＥＰＣ弁４６への作動油の供給を停止する。

本実施の形態では、制御系２６は、例えば、車両本体１が後方向に走行しているときにのみシャットオフ弁４５を開状態にする。車両本体１の後方向への移動は、走行方向検出部７２の検出結果に基づいて、制御系２６が判断を行う。

ＥＰＣ弁４６は、シャットオフ弁４５とシャトル弁ユニット４７を接続する流路に配置されている。ＥＰＣ弁４６は、３ポートを有するソレノイド弁である。ＥＰＣ弁４６の第１ポートは、シャットオフ弁４５に接続されている。ＥＰＣ弁４６の第２ポートは、タンク４８に接続されている。ＥＰＣ弁４６の第３ポートは、シャトル弁ユニット４７に接続されている。

ＥＰＣ弁４６は、開状態において、第１ポートと第３ポートを接続し、シャットオフ弁４５から供給される作動油をシャトル弁ユニット４７に供給する。ＥＰＣ弁４６は、制御系２６からの指示に基づいて開度が調整され、シャトル弁ユニット４７に供給される作動油の量が変更される。

ＥＰＣ弁４６は、閉状態において、第１ポートが閉じられ、第２ポートと第３ポートを接続し、ＥＰＣ弁４６からシャトル弁ユニット４７までの流路の作動油をタンク４８に排出する。これにより、ＥＰＣ弁４６は、閉状態において、シャットオフ弁４５からシャトル弁ユニット４７への作動油の供給を停止する。

シャトル弁ユニット４７は、リア用シャトル弁４７ａと、フロント用シャトル弁４７ｂと、を有する。リア用シャトル弁４７ａは、リア用ブレーキ弁４１ａを介して供給される作動油と、ＥＰＣ弁４６を介して供給される作動油のうち圧力が大きい方の作動油をブレーキ回路４２ａに供給する。フロント用シャトル弁４７ｂは、フロント用ブレーキ弁４１ｂを介して供給される作動油と、ＥＰＣ弁４６を介して供給される作動油のうち圧力が大きい方の作動油をブレーキ回路４２ｂに供給する。

このような構成により、ブレーキペダル５４が操作されずブレーキ弁ユニット４１から作動油が供給されない場合でも、制御系２６からの指示によってシャットオフ弁４５およびＥＰＣ弁４６が開状態にされると、リア用シャトル弁４７ａおよびフロント用シャトル弁４７ｂからブレーキ回路４２ａ、４２ｂに作動油が供給され、自動ブレーキの制御が実施される。

図２に示すパーキングブレーキ４３は、トランスファ３３に設けられている。パーキングブレーキ４３としては、例えば、制動状態と非制動状態に切り替え可能な湿式多段式のブレーキや、ディスクブレーキなどを用いることができる。

（操作系２３）
操作系２３は、図２に示すように、アクセル５１と、ＦＮＲレバー５２と、パーキングスイッチ５３と、ブレーキペダル５４と、復帰スイッチ５５と、を有する。

アクセル５１は、キャブ５内に設けられている。オペレータは、アクセル５１を操作してスロットル開度を設定する。アクセル５１は、アクセル操作量を示す開度信号を生成して制御系２６へ送信する。制御系２６は、送信される信号に基づいてエンジン３１の回転速度を制御する。

ＦＮＲレバー５２は、キャブ５に設けられている。ＦＮＲレバー５２は、前進、ニュートラル、または後進の位置をとることができる。ＦＮＲレバー５２の位置を示す操作信号が制御系２６に送信され、制御系２６は、ソレノイド３２ｄを制御して前進または後進を切り替える。

パーキングスイッチ５３は、キャブ５内に設けられており、オン・オフに状態を切り替え可能なスイッチであり、その状態を示す信号を制御系２６に送信する。制御系２６は、送信される信号に基づいてパーキングブレーキ４３を制動状態または非制動状態にする。

ブレーキペダル５４は、キャブ５内に設けられている。ブレーキペダル５４は、ブレーキ弁ユニット４１のリア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂの開度を調整する。

復帰スイッチ５５は、後述する自動ブレーキによって車両本体１が停止した後、停止状態から復帰するためにオペレータによって操作される。

（報知系２４）
報知系２４は、警報装置６１と、自動ブレーキ作動通知ランプ６３と、を有する。

警報装置６１は、後述する検出系２５の後方検出部７１の検出に基づいて後進時において車両本体１の後方に物体を検出した場合に制御系２６からの指示によりオペレータに警報を行う。

警報装置６１は、例えば、ランプを有し、ランプを点灯させてもよい。また、ランプに限らず、警報装置６１がスピーカを有し、音を鳴らしても良い。また、モニター等の表示パネルなどに警報を表示させてもよい。

自動ブレーキ作動通知ランプ６３は、自動ブレーキが作動している状態であることをオペレータに通知し、復帰スイッチ５５による復帰動作が必要なことを通知する。なお、復帰スイッチ５５が操作され自動ブレーキが解除されると、自動ブレーキ作動通知ランプ６３が消灯する。

なお、自動ブレーキ作動通知ランプ６３は、ランプに限らなくてもよく、音を鳴らしても良い。また、モニター等の表示パネルなどに通知を表示させてもよい。

上述のように報知系２４によるオペレータに対する情報の報知の手段は、ランプ、音、モニター等適宜選択することができる。

（検出系２５）
図３は、検出系２５および制御系２６の構成を示すブロック図である。

検出系２５は、後方検出部７１（物体検出部の一例）と、走行方向検出部７２と、を有する。

後方検出部７１は、車両本体１の後方の状態に関する情報を検出する。後方検出部７１は、例えば、図１に示すように車両本体１の後端に取り付けられているが、後端に限らなくても良い。

後方検出部７１は、メインレーダ７１ａと、サブレーダ７１ｂと、を有する。メインレーダ７１ａおよびサブレーダ７１ｂは、例えばミリ波レーダである。メインレーダ７１ａおよびサブレーダ７１ｂを備えることによって、一方が故障した場合などであっても他方で後方の物体を検出することが出来る。

メインレーダ７１ａおよびサブレーダ７１ｂの各々は、送信アンテナから発したミリ波帯の電波が物体の表面で反射して戻ってくる様子を受信アンテナで検出する。メインレーダ７１ａおよびサブレーダ７１ｂによって検出された情報が制御系２６に送信され、制御系２６は、車両本体１の後方に物体が存在するか否かを判定できる。また、制御系２６は、検出した物体までの距離を算出してもよい。

走行方向検出部７２は、車両本体１の走行方向に関する情報を検出する。制御系２６は、走行方向検出部７２で検出された情報に基づいて、車両本体１の走行方向を判定する。走行方向検出部７２は、回転センサ７２ａと、加速度センサ７２ｂと、を有する。回転センサ７２ａは、フロントタイヤ４またはリアタイヤ７の回転方向を検出する。加速度センサ７２ｂは、車両本体１の加速度を検出する。

回転センサ７２ａおよび加速度センサ７２ｂの情報によって、車両本体１が前進、停止または後進のいずれの状態であるかを判定することができる。

（制御系２６）
制御系２６は、検知コントローラ８０と、車体コントローラ９０と、を有する。

検知コントローラ８０と車体コントローラ９０の各々は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリと、ストレージを含む。検知コントローラ８０と車体コントローラ９０は、ストレージに記憶されているプログラムを読み出してメインメモリに展開し、プログラムに従って所定の処理を実行する。なお、本実施の形態では、検知コントローラ８０と車体コントローラ９０の各々がＣＰＵを有していると記載したが、検知コントローラ８０と車体コントローラ９０が全体で１つのＣＰＵを有していてもよい。また、プログラムは、ネットワークを介して検知コントローラ８０と車体コントローラ９０に配信されてもよい。

検知コントローラ８０は、後方検出部７１で検出された情報に基づいて物体の存在を検出する。車体コントローラ９０は、検知コントローラ８０の検出結果に基づいて自動ブレーキの制御を実施する。車体コントローラ９０は、車両本体１が前進している場合には、自動ブレーキによる制動力が発揮不可能となるように制動系２２を設定する。

検知コントローラ８０は、後方情報取得部８１と、物体判定部８２と、を有する。

後方情報取得部８１は、後方検出部７１のメインレーダ７１ａおよびサブレーダ７１ｂによって検出された後方に関する情報を取得する。物体判定部８２は、取得した後方に関する情報に基づいて、後方に物体が存在するか否かを判定する。物体判定部８２による判定結果は、後述するＥＰＣ弁指令部９４に送信される。図５は、ホイールローダ１００の後方に物体Ｍが存在する状態を示す図である。

車体コントローラ９０は、走行方向情報取得部９１と、走行方向判定部９２と、シャットオフ弁指令部９３と、ＥＰＣ弁指令部９４と、報知系指令部９５と、を有する。

走行方向情報取得部９１は、回転センサ７２ａおよび加速度センサ７２ｂによる検出情報を取得する。

走行方向判定部９２は、取得した検出情報に基づいて、車両本体１の走行方向を判定する。本実施の形態では、後進時において後方に物体を検出した場合に自動ブレーキの制御を実施するため、走行方向判定部９２は、回転センサ７２ａと加速度センサ７２ｂの情報に基づいて、車両本体１が後進しているか否かを判定する。なお、走行方向の判定については、回転センサ７２ａおよび加速度センサ７２ｂの検出結果だけでなく、ＦＮＲレバー５２が後進の位置をとっていることを組み合わせてもよい。例えば、フロントタイヤ４およびリアタイヤ７が回転していない停止状態であっても、ＦＮＲレバー５２が後進の位置をとっている場合、車両本体１が後進状態であると判定してもよい。ＦＮＲレバー５２の位置を検出する位置検出センサとして、ポテンショメータが設けられていてもよいし、前進位置、後進位置およびニュートラル位置ごとにスイッチが設けられていてもよい。また、ポテンショメータとスイッチのうち一方が誤操作しても検出可能なように双方が設けられていてもよい。

シャットオフ弁指令部９３は、走行方向判定部９２によって車両本体１が後進していると判定された場合に、シャットオフ弁４５に開指令を行う。これにより、シャットオフ弁４５に通電され、シャットオフ弁４５が開状態となり、作動油供給路４４ｂからＥＰＣ弁４６に作動油が供給され、自動ブレーキを実施したときには制動力が発揮される状態となる。一方、走行方向判定部９２によって車両本体１が前進していると判定された場合には、シャットオフ弁指令部９３は、シャットオフ弁４５に閉指令を行う。閉指令が送信された場合、シャットオフ弁４５は非通電状態となり、閉状態になるため、ＥＰＣ弁４６に作動油が供給されない。

ＥＰＣ弁指令部９４は、走行方向判定部９２によって車両本体１が後進していると判定された場合に、物体判定部８２によって車両本体１の後方に物体が存在すると判定されたとき、ＥＰＣ弁指令部９４に開指令を行う。ＥＰＣ弁４６の開度は、予め設定されていてもよいし、検出された物体までの距離に基づいて調整されてもよい。例えば、検出された物体までの距離から物体の手前で停止する減速度を算出し、その減速度を発揮する開度になるようにＥＰＣ弁指令部９４がＥＰＣ弁４６に開指令を送信してもよい。

開指令に基づいてＥＰＣ弁４６のソレノイドが操作され、開状態となり、ＥＰＣ弁４６からリア用シャトル弁４７ａとフロント用シャトル弁４７ｂに作動油が供給される。リア用シャトル弁４７ａにおいて、リア用ブレーキ弁４１ａからの作動油とＥＰＣ弁４６からの作動油のうち圧力が高い方がブレーキ回路４２ａに供給され、制動力が発揮される。また、フロント用シャトル弁４７ｂにおいて、フロント用ブレーキ弁４１ｂからの作動油とＥＰＣ弁４６からの作動油のうち圧力が高い方がブレーキ回路４２ａに供給され、制動力が発揮される。これにより、オペレータによってブレーキペダル５４の操作が行われない場合であっても自動ブレーキが実施されて制動力が発揮され、図５に示すように物体Ｍの手前で車両本体１を停止することができる。停止した状態の車両本体１が二点鎖線で示されている。

一方、シャットオフ弁４５が閉じられた状態では、ＥＰＣ弁４６に作動油が供給されないため、たとえＥＰＣ弁４６が誤動作により開状態になったとしてもＥＰＣ弁４６からシャトル弁ユニット４７に作動油が供給されない。そのため、自動ブレーキを実施したとしても制動力が発揮されない。これにより、例えば誤動作によって前進時に自動ブレーキが実施された場合でも、制動力が発揮されないため車両本体１は停止されず、作業が妨げられない。

なお、自動ブレーキによる制動力が発揮されない場合であっても、オペレータがブレーキペダル５４を操作し、ブレーキ弁ユニット４１から作動油がシャトル弁ユニット４７に供給されるとブレーキ回路４２ａ、４２ｂが作動する。

報知系指令部９５は、シャットオフ弁指令部９３から開指令を行い、ＥＰＣ弁指令部９４から開指令を行った場合に、自動ブレーキ作動通知ランプ６３に点灯指令を行い、警報装置６１に駆動指令を行う。なお、オペレータが復帰スイッチ５５を操作し、自動ブレーキが解除されると、報知系指令部９５は自動ブレーキ作動通知ランプ６３に消灯指示を行い、警報装置６１に停止指令を行う

＜動作＞
次に、本実施の形態のホイールローダ１００の制御動作について説明する。

図６は、本実施の形態のホイールローダ１００の制御動作を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ１０において、走行方向情報取得部９１が走行方向検出部７２の検出情報を取得する。

次に、ステップＳ２０（走行方向検出ステップの一例）において、走行方向判定部９２が、取得した検出情報に基づいて、車両本体１の走行方向が後進か否かを判定する。

ステップＳ２０において走行方向が後進であると判定された場合、ステップＳ３０（設定ステップの一例）において、シャットオフ弁指令部９３は、シャットオフ弁４５に開指令を送信する。これによって、シャットオフ弁４５に通電が行われ、シャットオフ弁４５は開状態となり、ＥＰＣ弁４６に作動油が供給される。

一方、ステップＳ２０において走行方向が後進ではなく前進であると判定された場合、ステップＳ４０（設定ステップの一例）において、シャットオフ弁指令部９３は、シャットオフ弁４５に閉指令を送信し、制御が終了する。これにより、シャットオフ弁４５が非通電状態となり、シャットオフ弁４５は閉状態となる。なお、現在のシャットオフ弁４５の開閉状態が分かる場合には、現在と同じ状態の指令は送信しなくてもよい。例えば、シャットオフ弁４５が現在閉状態の場合には、再度閉指令を送信しなくてもよい。

ステップＳ３０の次にステップＳ５０（物体検出ステップの一例）において、物体判定部８２が車両本体１の後方に物体が存在すると判定した場合には、制御はステップＳ６０に進む。一方、ステップS５０において物体判定部８２が車両本体１の後方に物体が存在しないと判定した場合、制御は終了する。

次に、ステップＳ６０において、ＥＰＣ弁指令部９４がＥＰＣ弁４６に開指令を送信する。これにより、ＥＰＣ弁４６のソレノイドが操作され、開状態となり、ＥＰＣ弁４６からリア用シャトル弁４７ａとフロント用シャトル弁４７ｂを介してブレーキ回路４２ａ、４２ｂに作動油が供給され、自動ブレーキによる制動力が発揮される。

次に、ステップＳ７０において、報知系指令部９５が、自動ブレーキ作動通知ランプ６３に転倒指令を送信し、警報装置６１に報知指令を送信する。これにより、自動ブレーキ作動通知ランプ６３が点灯し、警報装置６１による警報が報知される。

以上のように、車両本体１が後方に走行している状態において、後方に物体Ｍを検出した場合には、自動ブレーキによって車両本体１を物体Ｍの手前で停止することができる（図５参照）。一方、車両本体１が前方に走行している状態では、シャットオフ弁４５が閉じられてＥＰＣ弁４６に作動油が供給されないため、誤動作によって自動ブレーキが実施された場合であっても制動力が発揮されず車両本体１の停止を抑制できる。

＜特徴＞
（１）
本実施の形態のホイールローダ１００（作業機械の一例）は、車両本体１と、走行方向検出部７２と、後方検出部７１（物体検出部の一例）と、制動部４０と、シャットオフ弁４５（設定部の一例）と、制御系２６（制御部の一例）と、を備える。車両本体１は、走行可能である。後方検出部７１は、車両本体１の後方向（所定方向の一例）における物体を検出する。制動部４０は、後方検出部７１による物体の検出に基づいて、車両本体１を自動で制動する自動ブレーキを実施して制動力を発揮可能である。シャットオフ弁４５は、自動ブレーキによる制動力を発揮可能または発揮不可能になるよう制動部４０を設定する。制御系２６は、シャットオフ弁４５を制御して、車両本体１が後方向に走行している場合は、制動力を発揮可能となるように制動部４０を設定し、車両本体１が後方向以外に走行している場合は、制動力を発揮不可能となるように制動部４０を設定する。

これにより、後方向に向かって走行しているときだけ、物体検出時に自動ブレーキによる制動力が発揮されるため、後方向以外（前進）では、誤動作によって自動ブレーキの制御が実施されたとしても制動力を発揮できない。このため、誤動作を抑制して所望の走行方向でだけ自動ブレーキによる制動力が発揮することができる。

（２）
本実施の形態のホイールローダ１００では、制御系２６は、車両本体１が後方向に走行している場合に、後方検出部７１によって物体が検出されたときは、自動ブレーキを実施するように制動部４０を制御する。

これにより、後方向において物体を検出した際に車両本体１を自動で停止させることができる。

（３）
本実施の形態のホイールローダ１００では、制動部４０は、ブレーキ回路４２ａ、４２ｂ（サービスブレーキの一例）と、ＥＰＣ弁４６（調整弁の一例）と、を有する。ＥＰＣ弁４６は、ブレーキ回路４２ａ、４２ｂへの作動油の供給量を調整可能である。

これにより、サービスブレーキであるブレーキ回路４２ａ、４２ｂにより自動ブレーキを実施することができる。

（４）
本実施の形態のホイールローダ１００では、シャットオフ弁４５は、ＥＰＣ弁４６への作動油の供給を遮断可能である。制御系２６は、シャットオフ弁４５を制御して、ＥＰＣ弁４６への作動油の供給を遮断することによって制動力を発揮不可能となるよう制動部４０を設定し、ＥＰＣ弁４６に作動油を供給することによって制動力を発揮可能となるよう制動部４０を設定する。

これにより、シャットオフ弁４５の開閉によって、自動ブレーキによる制動力を発揮可能または発揮不可能に設定することができる。

（５）
本実施の形態のホイールローダ１００では、走行方向検出部７２は、回転センサ７２ａ、加速度センサ７２ｂ、位置検出センサ（図示せず）の少なくとも１つを有する。回転センサ７２ａは、走行体２のフロントタイヤ４（車輪の一例）またはリアタイヤ７（車輪の一例）の回転を検出する。加速度センサ７２ｂは、走行体２の加速度を検出する。位置検出センサは、ＦＮＲレバー５２の位置を検出する。制御系２６は、回転センサ７２ａ、加速度センサ７２ｂ、または位置検出センサの検出に基づいて、車両本体１の走行方向を判定する。

これにより、車両本体の走行方向を判定することができる。

（６）
本実施の形態のホイールローダ１００では、制動部４０は、リア用シャトル弁４７ａおよびフロント用シャトル弁４７ｂと、リア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂと、を備える。リア用シャトル弁４７ａおよびフロント用シャトル弁４７ｂは、ブレーキ回路４２ａ、４２ｂに作動油を供給する。リア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂは、ブレーキペダル５４の操作に基づいてリア用シャトル弁４７ａおよびフロント用シャトル弁４７ｂに排出する作動油の流量を調整する。ＥＰＣ弁４６は、リア用シャトル弁４７ａおよびフロント用シャトル弁４７ｂに作動油を供給する。リア用シャトル弁４７ａおよびフロント用シャトル弁４７ｂは、ＥＰＣ弁４６から供給された作動油と、リア用ブレーキ弁４１ａおよびフロント用ブレーキ弁４１ｂから供給された作動油のうち圧力が高い方を、ブレーキ回路４２ａ、４２ｂに供給する。

これにより、オペレータがブレーキペダル５４を動作させた場合に、ブレーキペダル５４からの作動油の圧力が高いときは、ブレーキペダル５４の操作による制動を行うことができる。

（７）
本実施の形態のホイールローダ１００は、作業機３と、フロントフレーム１１と、リアフレーム１２と、を更に備える。フロントフレーム１１には、作業機３が取り付けられている。リアフレーム１２は、フロントフレーム１１に回動可能に取り付けられている。
これにより、ホイールローダにおいて、誤動作を抑制して所望の走行方向でだけ自動ブレーキによる制動力が発揮することができる。

（８）
本実施の形態のホイールローダ１００の制御方法は、ステップＳ２０（走行方向検出ステップの一例）と、ステップＳ５０（物体検出ステップの一例）と、ステップＳ３０、Ｓ４０（設定ステップの一例）と、を備える。ステップＳ２０は、車両本体１の走行方向を検出する。ステップＳ５０は、車両本体１の後方向（所定方向の一例）における物体を検出する。ステップＳ３０、Ｓ４０は、車両本体１が後方向に走行している場合は、ステップＳ５０による物体の検出に基づいて車両本体１を自動で制動する自動ブレーキの実施による制動力を実施可能となるよう設定し、車両本体１が後方向以外に走行している場合は、制動力を発揮不可能となるように設定自動ブレーキを実施不可能となるように設定する。

これにより、後方向に向かって走行しているときだけ、物体検出時に自動ブレーキによる制動力が発揮されるため、後方向以外（前進）では、誤動作によって自動ブレーキの制御が実施されたとしても制動力を発揮できない。このため、誤動作を抑制して所望の走行方向でだけ自動ブレーキによる制動力が発揮することができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施の形態では、走行方向検出部７２が、メインレーダ７１ａおよびサブレーダ７１ｂを有しているが、レーダに限らなくてもよく、例えばカメラなどであってもよい。後進時において後方検出部７１によって後方に物体が存在することが検出された場合に、自動ブレーキが実行される。

（Ｂ）
上記実施の形態では、駆動系２１にＨＳＴ３２を用いているが、ＨＳＴに限らなくても良く、トルクコンバータであってもよい。図７は、駆動系２１にトルクコンバータ１３２とトランスミッション１３３が設けられた構成を示すブロック図である。エンジン３１からの駆動力はトルクコンバータ１３２を介してトランスミッション１３３に伝達される。トランスミッション１３３は、トルクコンバータ１３２を介して伝達されるエンジン３１の回転駆動力を変速してアクスル３４に伝達する。トランスミッション１３３には、パーキングブレーキ４３が設けられている。

また、ＨＳＴに限らず、ＨＭＴ（Hydro Mechanical Transmission）が用いられても良い。

（Ｃ）
上記実施の形態のホイールローダはオペレータが搭乗して操作してもよいし、無人で操作されてもよい。

（Ｄ）
上記実施の形態では、作業機械の一例としてホイールローダを用いて説明したが、ホイールローダに限らなくてもよく、油圧ショベル等であってもよい。

本発明の作業機械および作業機械の制御方法によれば、作業効率を向上することが可能な効果を発揮し、ホイールローダ等として有用である。

１ ：車両本体
２６ ：制御系
４０ ：制動部
４５ ：シャットオフ弁
７１ ：後方検出部
７２ ：走行方向検出部
１００ ：ホイールローダ

Claims (9)

1. 走行可能な車両本体と、
   前記車両本体の走行方向を検出する走行方向検出部と、
   前記車両本体の所定方向における物体を検出する物体検出部と、
   前記物体検出部による前記物体の検出に基づいて、前記車両本体を自動で制動する自動ブレーキを実施して制動力を発揮可能な制動部と、
   前記自動ブレーキによる前記制動力を発揮可能または発揮不可能になるよう前記制動部を設定する設定部と、
   前記設定部を制御して、前記車両本体が前記所定方向に走行している場合は、前記制動力を発揮可能となるように前記制動部を設定し、前記車両本体が前記所定方向以外に走行している場合は、前記制動力を発揮不可能となるように前記制動部を設定する制御部と、を備えた、
   作業機械。
2. 前記制御部は、前記車両本体が前記所定方向に走行している場合に、前記物体検出部によって前記物体が検出されたときは、前記自動ブレーキを実施するように前記制動部を制御する、
   請求項１に記載の作業機械。
3. 前記所定方向は、後方向である、
   請求項１または２に記載の作業機械。
4. 前記制動部は、
   サービスブレーキと、
   前記サービスブレーキへの作動油の供給量を調整可能な調整弁と、を有する、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の作業機械。
5. 前記設定部は、
   前記調整弁への前記作動油の供給を遮断可能な遮断弁を有し、
   前記制御部は、前記遮断弁を制御して、前記調整弁への前記作動油の供給を遮断することによって前記制動力を発揮不可能となるよう前記制動部を設定し、前記調整弁に前記作動油を供給することによって前記制動力を発揮可能となるよう前記制動部を設定する、
   請求項４に記載の作業機械。
6. 前記走行方向検出部は、
   前記車両本体の車輪の回転を検出する回転センサ、前記車両本体の加速度を検出する加速度センサ、またはＦＮＲレバーの位置を検出する位置検出センサの少なくとも１つを有し、
   前記制御部は、前記回転センサ、前記加速度センサ、または前記位置検出センサの検出に基づいて、前記車両本体の前記走行方向を判定する、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の作業機械。
7. 前記制動部は、
   前記サービスブレーキに作動油を供給するシャトル弁と、
   ブレーキペダルの操作に基づいて前記シャトル弁に排出する作動油の流量を調整するブレーキ弁と、を更に備え、
   前記調整弁は、前記シャトル弁に作動油を供給し、
   前記シャトル弁は、前記調整弁から供給された作動油と、前記ブレーキ弁から供給された作動油のうち圧力が高い方を、前記サービスブレーキに供給する、
   請求項４または５に記載の作業機械。
8. 前記作業機械は、ホイールローダであって、
   作業機と、
   前記作業機が取り付けられたフロントフレームと、
   前記フロントフレームに回動可能に連結されたリアフレームと、を更に備えた、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機械。
9. 車両本体の走行方向を検出する走行方向検出ステップと、
   前記車両本体の所定方向における物体を検出する物体検出ステップと、
   前記車両本体が前記所定方向に走行している場合は、前記物体検出ステップによる前記物体の検出に基づいて前記車両本体を自動で制動する自動ブレーキの実施による制動力を発揮可能となるよう設定し、前記車両本体が前記所定方向以外に走行している場合は、前記制動力を発揮不可能となるように設定する設定ステップと、を備えた、
   作業機械の制御方法。

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