JP7368163B2 - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

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。

たとえば、非特許文献１では、ホイールローダにステレオカメラを設置し、後進時に障害物を認識した場合にフットブレーキを動作させている。

"ＮＩＰＰＯ／ホイールローダー自動停止システム開発／ステレオカメラで障害物対応"2016年7月8日3面、日刊建設工業新聞オンライン、インターネット＜URL: https://www.decn.co.jp/?p=72204＞

しかしながら、建設現場等で作業を行っているときは、作業機械が比較的不安定な状態であるときが多く、そのような状態で後進時に急な制動が行われると転倒して作業が中断するおそれがある。また、建設現場などでは、オペレータが慎重に作業を行っているため周囲の障害物を認識している場合が多く、後進時に障害物を検出する毎に制動を行うと作業効率が下がる。

本開示は、作業効率を向上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を目的とする。

本態様に係る作業機械は、状態検出部と、後方検出部と、制御部と、を備える。後方検出部は、車両本体の後方を検出する。状態検出部は、車両本体の状態を検出する。制御部は、後方検出部と状態検出部の検出に基づいて、車両本体を制動する。

本態様に係る作業機械の制御方法では、後方検出ステップと、状態検出ステップと、制御ステップと、を備える。後方検出ステップは、車両本体の後方を検出する。状態検出ステップは、車両本体の状態を検出する。制御ステップは、後方検出ステップによる検出結果と状態検出ステップによる検出結果に基づいて、車両本体を制動する。

本開示によれば、作業効率を向上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。 （ａ）図２の検出系を示すブロック図、（ｂ）図２のコントローラの構成を示すブロック図。 第１状態を説明するためのホイールローダの側面図。 第２状態を説明するためのホイールローダの側面図。 第３状態を説明するためのホイールローダの平面図。 第４状態を説明するためのホイールローダの側面図。 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１０（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１０は、車両本体１に、車体フレーム２と、作業機３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Ｘで示し、前方向を示すときはＸｆ、後方向を示すときはＸｂで示す。

ホイールローダ１０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２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１０の制御システムの構成を示すブロック図である。

ホイールローダ１０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、コントローラ２６（制御部の一例）と、を有する。

駆動系２１は、ホイールローダ１０の駆動を行う。制動系２２は、ホイールローダ１０の走行中において制動を行う。操作系２３は、オペレータによって操作が行われる。オペレータによる操作系２３の操作に基づいて駆動系２１および制動系２２が動作する。報知系２４は、操作系２３の操作または検出系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の状態、および車両本体１の後方の障害物の検出を行う。コントローラ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）
制動系２２は、ブレーキ弁４１と、サービスブレーキ４２と、パーキングブレーキ４３と、を有する。

ブレーキ弁４１は、例えばＥＰＣ（Electric Proportional Valve）弁であり、サービスブレーキ４２に送る作動油の開度を調整することができる。

サービスブレーキ４２は、アクスル３４に設けられている。サービスブレーキ４２は、油圧式のブレーキであり、例えばブレーキ弁４１の開度が大きいときには制動力が強くなり、ブレーキ弁４１の開度が小さいときには制動力が弱くなる。

自動ブレーキの機能として、後述するブレーキペダル５４が操作されていない場合でもブレーキ弁４１がコントローラ２６からの指示によって駆動され、サービスブレーキ４２が作動する。

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、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、自動ブレーキ解除スイッチ５６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コントローラ２６へ送信する。コントローラ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。

なお、アクセル５１をオフ状態にすると、エンジン３１への燃料供給が停止され、ポンプ３２ａとモータ３２ｂの斜板が走行の抵抗となるように制御され、内部慣性がはたらくため制動力（後述する弱いブレーキ力）が発生する。

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コントローラ２６に送信され、コントローラ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。また、ＦＮＲレバー５２がニュートラルの位置の場合、コントローラ２６は、ソレノイド３２ｄ、３２ｅを制御し、走行抵抗になるようにポンプ３２ａとモータ３２ｂの斜板をコントロールする。これによって、内部慣性がはたらくため制動力（後述する弱いブレーキ力）が発生する。

なお、アクセル５１のオフによる制御、およびＦＮＲレバー５２のニュートラル位置による制御で生じる制動力も、自動ブレーキに含まれる。

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コントローラ２６に送信する。コントローラ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４１の開度を調整する。また、ブレーキペダル５４は、操作量をコントローラ２６に送信する。

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。

自動ブレーキ解除スイッチ５６は、自動ブレーキの機能を解除し、自動ブレーキの機能が働かないように設定する。

（報知系２４）
報知系２４は、警報装置６１（第２報知部の一例）と、機能ＯＦＦ通知ランプ６２（第１報知部の一例）、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の検出に基づいて車両本体１の後方に障害物を検出した場合に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。

機能ＯＦＦ通知ランプ６２は、コントローラ２６の判断によって自動ブレーキの機能が抑制（後述する）または停止されている場合に、例えば点灯しオペレータに報知する。また、機能ＯＦＦ通知ランプ６２は、オペレータの判断によって自動ブレーキ解除スイッチ５６が操作され自動ブレーキの機能がオフ状態になっている場合に例えば点灯し、オペレータに報知する。また、機能ＯＦＦ通知ランプ６２が消灯している場合には、自動ブレーキの機能を作動することが可能な状態であることを示す。また、機能ＯＦＦ通知ランプ６２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。

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（ａ）は、検出系２５を示すブロック図である。

検出系２５は、後方検出部７１と、状態検出部７２と、を有する。

後方検出部７１は、車両本体１の後方の障害物を検出する。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、例えばミリ波レーダを有している。送信アンテナから発したミリ波帯の電波が障害物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し、物体までの距離を測定することができる。状態検出部７２による検出結果がコントローラ２６に送信され、コントローラ２６は、後進時に所定範囲内に障害物が存在することを判定できる。なお、ミリ波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。

状態検出部７２は、車両本体１の状態を検出する。状態検出部７２による検出は、後進時に予め設定された強さの設定ブレーキ力で自動ブレーキを機能させた場合に、車両本体１の状態が転倒予防の必要があるような状態（不安定になる状態の一例）であるか、転倒予防の必要がなく停止可能な状態であるかをコントローラ２６によって判定するために行われる。

また、状態検出部７２による検出は、後進時に予め設定された強さの設定ブレーキ力よりも弱いブレーキ力で自動ブレーキを機能させた場合に、車両本体１の状態が転倒予防の必要があるような状態（不安定になる状態の一例）であるか、転倒予防の必要がない状態であるかをコントローラ２６によって判定するために行われる。

状態検出部７２は、各種センサを有し、例えば、（第１状態）作業機の姿勢、（第２状態）荷の状態、（第３状態）車両本体の姿勢の一例としてのアーティキュレート角度、（第４状態）路面状況、および速度を検出する。

図４は、ホイールローダ１０が転倒予防の必要があるような（第１状態）作業機の姿勢の状態であることを示す図である。

状態検出部７２は、（第１状態）作業機の姿勢を検出するために、例えばブーム角度センサ７２ａ及び速度センサ７２ｇを有している。ブーム角度センサ７２ａによってブーム１４が所定閾値よりも上昇されていることが検出され、速度センサ７２ｇによって後進時の速度が所定閾値以上であることが検出されると、コントローラ２６の判定部８１は、設定ブレーキ力または弱いブレーキ力で制動を行うことによって転倒予防の必要がある状態であると判定する。なお、ブーム角度センサ７２ａに限らずカメラを設けて画像解析を行うことによって、作業機３の姿勢を判定してもよい。なお、判定に用いられる所定閾値は、設定ブレーキ力による制動のときと弱いブレーキ力による制動のときで適宜変更するほうが好ましく、後述する（第２状態）、（第３状態）および（第４状態）でも同様である。

図５は、ホイールローダ１０が転倒予防の必要があるような（第２状態）荷の状態であることを示す図である。

状態検出部７２は、（第２状態）荷の状態を検出するために、リフトシリンダ１６の圧力を検出する圧力センサ７２ｂ、ブーム角度センサ７２ａ、バケット１５がチルト状態であるか否かを検出するためのベルクランク角度センサ７２ｄを有している。バケット１５がチルト状態であるか否かは、バケットシリンダ１７の長さによって決まる。ブーム角度センサ７２ａによるブーム角度とベルクランク角度センサ７２ｄによるベルクランク角度から、予め記憶するテーブルに基づいてバケットシリンダ１７の長さが算出され、バケット１５がチルト状態であるか否かを検出することができる。

コントローラ２６の判定部８１は、圧力センサ７２ｂによって所定以上の荷Ｗを積んでおり、ブーム１４が所定閾値よりも上昇されており、チルト状態であり、速度センサ７２ｇによって後進時の速度が所定閾値以上であることが検出された場合に、設定ブレーキ力または弱いブレーキ力で制動を行うことによって転倒予防の必要がある状態であると判定する。なお、チルト状態を検出するために、ベルクランク角度センサ７２ｄを使用せずに、バケット１５等の作業機の位置が検出可能なセンサ（近接センサなど）を用いてもよく、任意にセンサを設定可能である。また、荷の状態を検出するために、カメラを設けて画像解析を行ってもよい。

図６は、ホイールローダ１０が転倒予防の必要があるような（第３状態）アーティキュレート角度の状態を示す図である。

状態検出部７２は、（第３状態）アーティキュレート角度θを検出するためにアーティキュレート角度センサ７２ｅを有している。アーティキュレート角度センサ７２ｅは、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の傾斜角度を検出する。

コントローラ２６の判定部８１は、アーティキュレート角度センサ７２ｅによって検出値θが所定角度以上と検出され、速度センサ７２ｇによって後進時の速度が所定閾値以上であることが検出された場合、設定ブレーキ力または弱いブレーキ力で制動を行うことによって転倒予防の必要がある状態であると判定する。

図７は、転倒予防の必要があるような（第４状態）路面状況の状態であることを示す図である。

図７では、ホイールローダ１０が傾斜面Ｒに配置されている状態が示されている。

状態検出部７２は、車体角度センサ７２ｆを有している。コントローラ２６の判定部８１は、車体角度センサ７２ｆで検出される検出値に基づいて、ホイールローダ１０が傾斜した路面Ｒに配置されていることを判定することができる。

コントローラ２６の判定部８１は、車体角度センサ７２ｆによって傾斜角が所定角度以上と検出され、速度センサ７２ｇによって後進時の速度が所定閾値以上であることが検出された場合、設定ブレーキ力または弱いブレーキ力で制動を行うことによって転倒予防の必要がある状態であると判定する。なお、車体角度センサ７２ｆの代わりにＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）を用いても良い。

（コントローラ２６）
コントローラ２６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。コントローラ２６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、プログラムは、ネットワークを介してコントローラ２６に配信されてもよい。

図３（ｂ）は、コントローラ２６の構成を示すブロック図である。

コントローラ２６は、判定部８１と、ブレーキ指示部８２と、報知指示部８３と、を有する。なお、コントローラ２６は、一つに限らず複数設けられてもよく、判定部８１、ブレーキ指示部８２、および報知指示部８３の各機能も複数のコントローラに分かれて設けられていてもよい。

判定部８１は、自動ブレーキの制御に関する判定を行う。判定部８１は、障害物判定部８４と、状態判定部８５と、を有する。

障害物判定部８４は、後進時に障害物が存在するか否かを判定する。後進とは、タイヤが後ろ向きに回っていることである。障害物判定部８４は、例えば、フロントタイヤ４もしくはリアタイヤ７が後方に向かって回転していること、またはＦＮＲレバー５２が後進位置であること等によって車両本体１が後進状態であることを検出する。障害物判定部８４は、後進状態を検出している状態において、検出系２５の後方検出部７１から所定範囲内における障害物の検知情報を受け取ると、障害物が存在すると判定する。

状態判定部８５は、ホイールローダ１０が、図４～図７に示す状態（第１状態）～（第４状態）であるか否かを判定し、速度にも基づいて、後進時に設定ブレーキ力での制動または弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防の必要な状態であるか否かを判定する。

ブレーキ指示部８２は、障害物判定部８４の判定結果と状態判定部８５の判定結果に基づいて、自動ブレーキの制御を行う。本明細書における自動ブレーキとは、障害物判定部８４の判定結果と状態判定部８５の判定結果に基づいて、自動で車両本体１に制動力を作動させることであり、後述するようにサービスブレーキ４２による制動力だけに限られるものではない。

障害物判定部８４によって障害物が存在すると判定し、状態判定部８５によって車両本体１の状態が予め設定した設定ブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要ない状態と判定した場合、ブレーキ指示部８２は、エンジン３１への燃料供給を停止し、ブレーキ弁４１を操作することによってサービスブレーキ４２を駆動して車両本体１を停止させる。

図８は、後進時に障害物Ｓを検出し、車両本体１を停止させた状態を示す図である。車両本体１の状態が安定しており、障害物Ｓの手前で車両本体１が停止するような予め設定された設定ブレーキ力（制動力ともいえる）が作動するようにサービスブレーキ４２を操作しても転倒予防の必要がない場合には、サービスブレーキ４２で設定ブレーキ力を作動させて車両本体１を停車させることができる。なお、この時、障害物Ｓの手前で車両本体１を停止させるような設定ブレーキ力を作動させるためにブレーキ弁４１の開度が大きく設定される。図８では、停止した車両本体１が二点鎖線で示されている。

なお、設定ブレーキ力による自動ブレーキは、上記のようにサービスブレーキ４２によって車両本体１を制動させなくてもよく、パーキングブレーキ４３を作動させてもよい。この場合、障害物判定部８４によって障害物Ｓが存在すると判定し、状態判定部８５によって車両本体１の状態が予め設定した設定ブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要ない状態と判定した場合、ブレーキ指示部８２は、エンジン３１への燃料供給を停止する。そして、ブレーキ指示部８２は、パーキングブレーキ４３を制御して、車両本体１を制動する。

また、障害物判定部８４によって障害物が存在すると判定し、状態判定部８５によって車両本体１の状態が弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防の必要がない状態と判定した場合、ブレーキ指示部８２は、エンジン３１への燃料供給を停止しブレーキ弁４１の開度を小さく設定し、弱いブレーキ力が作動するようにサービスブレーキ４２を制御する。ここで、弱いブレーキ力とは、設定ブレーキ力に比べて小さく設定されている。このように弱いブレーキ力を作動させることは、自動ブレーキの制動力を抑制することの一例に相当する。

なお、弱いブレーキ力は、ブレーキ弁４１の開度の調整によって生じさせることに限らず、オペレータが単にアクセル５１をオフにするだけでも生じる。アクセル５１をオフ状態にすると、エンジン３１への燃料供給が停止され、ポンプ３２ａとモータ３２ｂの斜板が走行の抵抗となるように制御されるため、弱いブレーキ力が作動する。

ブレーキ指示部８２は、オペレータがアクセル５１をオフにした場合の制御を行って弱いブレーキ力を作動させてもよい。

すなわち、障害物判定部８４によって障害物が存在すると判定し、状態判定部８５によって車両本体１の状態が弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防の必要がない状態であると判定されたとき、ブレーキ指示部８２は、例えばエンジン３１への燃料供給を停止し、ポンプ３２ａとモータ３２ｂの斜板が走行の抵抗となるように制御し、弱いブレーキ力を作動させる。

また、弱いブレーキ力は、オペレータがニュートラルの位置になるようにＦＮＲレバー５２を操作することによっても作動される。このため、障害物判定部８４によって障害物が存在すると判定し、状態判定部８５によって車両本体１の状態が弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防の必要がない状態であると判定されたとき、ブレーキ指示部８２は、設定ブレーキ力を作動させる制御を行わずに、オペレータがニュートラルの位置になるようにＦＮＲレバー５２を操作した場合の制御を行う。これによって、ポンプ３２ａとモータ３２ｂの斜板が走行の抵抗となるように制御され、弱いブレーキ力が発揮される。このように弱いブレーキ力を与えることが可能なため、たとえ不安定な状態であっても姿勢を安定させることができる。

また、障害物判定部８４によって障害物が存在すると判定し、状態判定部８５によって車両本体１の状態が弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防の必要がある状態と判定した場合、コントローラ２６は、自動ブレーキを作動させない。

報知指示部８３は、障害物判定部８４によって障害物Ｓが存在すると判定された場合に、警報装置６１を作動させる。

また、報知指示部８３は、障害物判定部８４によって障害物Ｓが存在すると判定され、状態判定部８５によって車両本体１の状態が設定ブレーキで制動を行うと転倒予防の必要がある状態と判定した場合、予め設定された設定ブレーキ力を作動させる機能がオフされていることを示す機能ＯＦＦ通知ランプ６２を点灯させる。

また、報知指示部８３は、自動ブレーキによって車両本体１が停車した後、オペレータによって復帰スイッチ５５が操作され、自動ブレーキが解除された場合、解除をオペレータに報知するために自動ブレーキ作動通知ランプ６３を点灯させる。さらに、報知指示部８３は、オペレータが自動ブレーキ解除スイッチ５６を操作して設定ブレーキ力を作動させる機能をオフした場合には、機能ＯＦＦ通知ランプ６２を点灯させる。

＜動作＞
次に、本実施の形態のホイールローダ１０の制御動作について説明する。

図９は、本実施の形態のホイールローダ１０の障害物検出に関する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、コントローラ２６の障害物判定部８４が、車両本体１の後進時に障害物が検出されたか否かを判定する。障害物判定部８４は、例えば、フロントタイヤ４もしくはリアタイヤ７が後方に向かって回転していること、またはＦＮＲレバー５２が後進位置であることによって車両本体１の後進状態を検出する。障害物判定部８４は、後進が行われていることを検出している状態において、検出系２５の後方検出部７１から所定範囲内における障害物の検知情報を受け取ると、障害物が存在すると判定する。

なお、ステップＳ１０において、障害物が存在すると判定されない場合は、ステップＳ１１においてコントローラ２６は自動ブレーキを作動させずに制御が終了する。

ステップＳ１０において、障害物が存在すると判定された場合、ステップＳ１２において、状態判定部８５が、弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要な状態であるか否かを判定する。

状態判定部８５は、状態検出部７２のブーム角度センサ７２ａ、圧力センサ７２ｂ、ベルクランク角度センサ７２ｄ、アーティキュレート角度センサ７２ｅ、車体角度センサ７２ｆ、および速度センサ７２ｇから車両本体１の状態を取得し、上記（第１状態）～（第４状態）の転倒予防が必要な状態に該当するか否か判定する。

ステップＳ１２において車両本体１の状態が弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要な状態であると判定されたときには、ステップＳ１３において、コントローラ２６はブレーキ力を作動させずに制御が終了する。

ステップＳ１２において車両本体１の状態が弱いブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要ない状態と判定されたときには、ステップＳ１４において状態判定部８５が、車両本体１の状態が設定ブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要な状態であるか否かを判定する。設定ブレーキ力とは、障害物Ｓの手前で停止可能な上述した強いブレーキ力である。

ステップＳ１４において車両本体１の状態が設定ブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要な状態であると判定されたときには、ステップＳ１５においてコントローラ２６のブレーキ指示部８２は、エンジン３１への燃料供給を停止し、ブレーキ弁４１の開度を小さく設定して弱いブレーキ力が作動するようにサービスブレーキ４２を制御し、制御が終了する。なお、上述したように、弱いブレーキ力は、エンジン３１への燃料供給を停止し、ポンプ３２ａとモータ３２ｂの斜板が走行の抵抗となるように制御することによって生じさせてもよい。

ステップＳ１４において車両本体１の状態が設定ブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要ない状態と判定された場合には、ステップＳ１６において、コントローラ２６のブレーキ指示部８２は、アクセル５１をオフすることによってエンジン３１への燃料供給を停止し、ブレーキ弁４１を操作することによってサービスブレーキ４２を設定ブレーキ力で駆動して車両本体１を停止させる。これによって制御が終了する。なお、上述したようにパーキングブレーキ４３を作動させて設定ブレーキ力を出しても良い。

以上のように、転倒予防の必要性がない範囲で設定ブレーキ力または弱いブレーキ力を作動させて車両本体１に制動をかけることができる。

また、例えば、ステップＳ１５において弱いブレーキ力でブレーキを作動させて制御が終了した後に再び制御が開始され、次にステップＳ１０において障害物が検出されない場合、ステップＳ１１においてブレーキの作動がされず、弱いブレーキ力が停止される。このように後進途中に障害物が存在しなくなった場合にも適切に自動ブレーキの制御を行うことができる。後進途中に障害物が現れた場合も同様である。

＜特徴＞
（１）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）は、後方検出部７１と、状態検出部７２と、コントローラ２６（制御部の一例）と、を備える。後方検出部７１は、後進時に車両本体１の後方を検出する。状態検出部７２は、車両本体１の状態を検出する。コントローラ２６は、状態検出部７２と後方検出部７１の検出に基づいて、車両本体１を制動する。

これにより、車両本体１の状態と後方の検出結果によって自動ブレーキの制御を変えることができる。たとえば、オペレータが荷を積載する等して車両本体１が不安定な場合には、自動ブレーキの制御を抑制することができる。また、車両本体１が安定した状態で転倒の予防が必要ではない場合には、自動ブレーキによって車両本体１を制動して停止させることができる。

（２）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）では、コントローラ２６（制御部の一例）は、自動ブレーキによる制御、または自動ブレーキの制動力を抑制する制御を行う。

これにより、例えば、作業機械が不安定な場合には、自動制御部の制動を抑制することができる。

（３）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）は、機能ＯＦＦ通知ランプ６２（第１報知部の一例）を更に備える。機能ＯＦＦ通知ランプ６２は、自動ブレーキの抑制を報知する。自動ブレーキの制御は、機能ＯＦＦ通知ランプ６２による報知を含む。

これにより、オペレータに自動ブレーキによる制動が抑制されることを知らせることができる。

（４）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）は、警報装置６１（第２報知部の一例）を更に備える。警報装置６１は、後方検出部７１によって車両本体１の後方に障害物Ｓを検出したことを報知する。

これにより、オペレータに障害物Ｓを検出したことを知らせることができる。

（５）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）では、コントローラ２６（制御部の一例）は、後進時に後方検出部７１によって障害物Ｓを検出し、状態検出部７２で検出された車両本体１の状態が、予め設定されたブレーキ力による自動ブレーキを作動した場合に不安定になる状態と判断した場合、自動ブレーキの制動力を抑制する。

これにより、ホイールローダ１０が不安定な状態の場合には、自動ブレーキの制動力を抑制することができる。また、車両本体１が安定した状態の場合には、自動ブレーキ機能を抑制せず車両本体１を制動して停止させることができる。

（６）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）は、サービスブレーキ４２（サービスブレーキの一例）と、ブレーキ弁４１と、を更に備える。ブレーキ弁４１は、サービスブレーキ４２への作動油の供給量を調整可能である。コントローラ２６は、ブレーキ弁４１を駆動しサービスブレーキ４２を用いて自動ブレーキによる制動を行う。

これによって、障害物Ｓを検出した場合に、車両本体１を停止させることができる。

（７）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）は、パーキングブレーキ４３を更に備える。コントローラ２６（制御部の一例）は、パーキングブレーキ４３を作動させることによって自動ブレーキによる制動を行う。

これによって、障害物Ｓを検出した場合に、車両本体１を停止させることができる。

（８）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）では、車両本体１は、作業機３を有する。車両本体１の状態は、作業機３の姿勢を含む。

これによって、車両本体１が、作業機３の姿勢により設定ブレーキ力で制動させた場合に転倒予防の必要があるような不安定な状態であることを検出することができる。

（９）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）では、車両本体１は、作業機３を有する。車両本体１の状態は、作業機３の積荷の状態を含む。

これによって、車両本体１が、作業機３の姿勢及び積荷により設定ブレーキ力で制動させた場合に転倒予防の必要があるような不安定な状態であることを検出することができる。

（１０）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）では、車両本体１は、アーティキュレート式である。車両本体の状態は、アーティキュレート角度を含む。

これによって、車両本体１が、アーティキュレート角度によって設定ブレーキ力で制動させた場合に転倒予防の必要があるような不安定な状態であることを検出することができる。

（１１）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）では、車両本体１の状態は、車両本体１の傾斜を含む。

これによって、車両本体１が、地面の傾斜などによって設定ブレーキ力で制動させた場合に転倒予防の必要があるような不安定な状態であることを検出することができる。

（１２）
実施の形態のホイールローダ１０（作業機械の一例）の制御方法は、ステップＳ１０（後方検出ステップの一例）と、ステップＳ１２、Ｓ１４（状態検出ステップの一例）と、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１６（制御ステップの一例）と、を備える。ステップＳ１０は、車両本体１の後方を検出する。ステップＳ１２、Ｓ１４は、車両本体１の状態を検出する。ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１６は、ステップＳ１０による検出結果とステップＳ１２、Ｓ１４による検出結果に基づいて、車両本体１を自動的に制動する自動ブレーキの制御を行う。

これにより、車両本体１の状態と後方の検出結果によって自動ブレーキの制御を変えることができる。たとえば、オペレータが荷を積載する等して車両本体１が不安定な場合には、自動ブレーキの制御を抑制することができる。また、車両本体１が安定した状態で転倒予防の必要がない場合には、自動ブレーキによって車両本体１を制動して停止させることができる。

＜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、ステップＳ１２において、弱いブレーキ力の作動で転倒予防の必要があるか否かを判定し、必要がない場合には、更にステップＳ１４において設定ブレーキ力の作動で転倒予防の必要があるか否かを判定しているが、これに限らなくても良い。

例えば、図１０に示すように、弱いブレーキ力の作動を行わなくてもよい。

図１０に示す制御フローでは、はじめに、ステップＳ２０において、コントローラ２６の障害物判定部８４が、車両本体１の後進時に障害物が検出されたか否かを判定する。

なお、ステップＳ２０において、障害物が存在すると判定されない場合は、ステップＳ２１においてコントローラ２６はブレーキを作動させずに制御が終了する。

ステップＳ２０において、障害物が存在すると判定された場合、ステップＳ２２において、状態判定部８５が、車両本体１の状態が設定ブレーキ力を作動した場合に転倒予防が必要な状態であるか否かを判定する。

ステップＳ２２において転倒予防が必要な状態であると判定された場合には、ステップＳ２３においてコントローラ２６のブレーキ指示部８２は、ブレーキを動作させず制御が終了する。

また、ステップＳ２２において車両本体１の状態が転倒予防の必要な状態ではないと判定された場合には、ステップＳ２４において、コントローラ２６のブレーキ指示部８２は、ブレーキ弁４１を操作することによってサービスブレーキ４２を設定ブレーキ力で作動させて制御が終了する。

なお、ステップＳ２２において、ブレーキを作動させない代わりに弱いブレーキを作動させてもよい。

（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１１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。

トルクコンバータの場合、弱いブレーキ力を生じさせるためには、上記と同様にブレーキ弁４１の開度を小さく設定してもよい。また、ＨＳＴに比較してブレーキ力が弱くなるが、アクセル５１をオフ状態にするだけでもよい。なお、設定ブレーキ力を生じさせる場合は、上記実施の形態と同様に、ブレーキ弁４１の開度を大きくするか、パーキングブレーキ４３を用いればよい。

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

（Ｃ）
なお、制動力の制御は、サービスブレーキ４２、パーキングブレーキ４３、他に制動力を変更する手段を適宜適用できる。

（Ｄ）
上記実施の形態では、機能ＯＦＦ通知ランプ６２と警報装置６１が設けられているが、機能ＯＦＦの報知と警報の報知を識別可能とする場合には機能ＯＦＦ通知ランプ６２は警報装置６１と兼ねられていてもよい。

（Ｅ）
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。

（Ｆ）
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
１０ ：ホイールローダ
２６ ：コントローラ
７１ ：後方検出部
７２ ：状態検出部

Claims (13)

1. 後進時に車両本体の後方を検出する後方検出部と、
   前記車両本体の状態を検出する状態検出部と、
   前記後方検出部と前記状態検出部の検出に基づいて、前記車両本体を制動する制御部と、を備え、
   前記制御部は、後進時に前記後方検出部によって障害物を検出し、前記状態検出部で検出された前記車両本体の状態が、予め設定されたブレーキ力による自動ブレーキを作動した場合に不安定になる状態と判断した場合、前記自動ブレーキの制動力を抑制または前記自動ブレーキを停止する、
   作業機械。
2. 前記制御部は、自動ブレーキによる制動、自動ブレーキの制動力を抑制または自動ブレーキを停止する制御を行う、
   請求項１に記載の作業機械。
3. 前記自動ブレーキの抑制または停止を報知する第１報知部を更に備え、
   前記自動ブレーキの制御は、前記第１報知部による報知を含む、
   請求項２に記載の作業機械。
4. 前記後方検出部によって前記車両本体の後方に障害物を検出したことを報知する第２報知部を更に備えた、
   請求項１～３のいずれか１項に記載の作業機械。
5. 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ブレーキ弁と、を更に備え、
   前記制御部は、前記ブレーキ弁を駆動し前記サービスブレーキを用いて自動ブレーキによる制動を行う、
   請求項１に記載の作業機械。
6. 前記制御部は、前記ブレーキ弁を調整して前記サービスブレーキの制動力を弱めることによって前記自動ブレーキの制動力を抑制する制御を行う、
   請求項５に記載の作業機械。
7. パーキングブレーキを更に備え、
   前記制御部は、前記パーキングブレーキを動作させることによって自動ブレーキによる制動を行う、
   請求項１に記載の作業機械。
8. 前記車両本体は、作業機を有し、
   前記車両本体の状態は、前記作業機の姿勢を含む、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機械。
9. 前記車両本体は、作業機を有し、
   前記車両本体の状態は、前記作業機の積荷の状態を含む、
   請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機械。
10. 後進時に車両本体の後方を検出する後方検出部と、
    前記車両本体の状態を検出する状態検出部と、
    前記後方検出部と前記状態検出部の検出に基づいて、前記車両本体を制動する制御部と、を備え、
    前記車両本体は、アーティキュレート式であって、
    前記車両本体の状態は、アーティキュレート角度を含む、
    作業機械。
11. 前記車両本体の状態は、前記車両本体の傾斜を含む、
    請求項１～７のいずれか１項に記載の作業機械。
12. 後進時に車両本体の後方を検出する後方検出ステップと、
    前記車両本体の状態を検出する状態検出ステップと、
    前記状態検出ステップによる検出結果と前記後方検出ステップによる検出結果に基づいて、前記車両本体を制動する制御ステップと、を備え、
    前記制御ステップは、後進時に前記後方検出ステップによって障害物を検出し、前記状態検出ステップで検出された前記車両本体の状態が、予め設定されたブレーキ力による自動ブレーキを作動した場合に不安定になる状態と判断した場合、前記自動ブレーキの制動力を抑制または前記自動ブレーキを停止する、
    作業機械の制御方法。
13. 後進時に車両本体の後方を検出する後方検出ステップと、
    前記車両本体の状態を検出する状態検出ステップと、
    前記状態検出ステップによる検出結果と前記後方検出ステップによる検出結果に基づいて、前記車両本体を制動する制御ステップと、を備え、
    前記車両本体は、アーティキュレート式であって、
    前記車両本体の状態は、アーティキュレート角度を含む、
    作業機械の制御方法。

Images