(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-15
(45)【発行日】2023-05-23
(54)【発明の名称】ホイールローダ
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20230516BHJP
E02F 9/24 20060101ALI20230516BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20230516BHJP
E02F 9/22 20060101ALI20230516BHJP
B60T 7/12 20060101ALI20230516BHJP
F16H 59/66 20060101ALI20230516BHJP
F16H 61/02 20060101ALI20230516BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 B
E02F9/24 B
E02F9/20 Q
E02F9/22 H
B60T7/12 C
F16H59/66
F16H61/02
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2019067905
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020165230
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-03-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000442
【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】日暮 昌輝
(72)【発明者】
【氏名】関根 和也
(72)【発明者】
【氏名】堤 芳明
【審査官】松本 泰典
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１３２０６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１９３０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１５７３７９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０５－１７０３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－３１４１０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０３５５７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０６１１４１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０２－０４９７４１（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２６
Ｅ０２Ｆ ９／２４
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｅ０２Ｆ ９／２２
Ｂ６０Ｔ ７／１２
Ｆ１６Ｈ ５９／６６
Ｆ１６Ｈ ６１／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
前フレームと、前記前フレームに対して左右方向に回動可能に連結された後フレームと、幅方向に離間した位置で前記前フレームに起伏可能に支持されて、前方に延設された一対のリフトアームと、前記一対のリフトアームの前端にチルト可能に支持されたバケットとを備えるホイールローダであって、前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の一方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第１センサと、
前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の他方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第２センサと、
前記一対のリフトアームより前記幅方向の外側で、且つ前記バケットの幅の内側において、前記前フレームに回転可能に支持された一対の前輪とを備え、
前記第１センサ及び前記第２センサは、ホイールローダを正面視したときに、前記一対の前輪より前記幅方向の外側で、且つ前記バケットの幅の内側の領域に位置させたことを特徴とするホイールローダ。
【請求項2】
請求項１に記載のホイールローダにおいて、前記一対のリフトアームを挟んで前記幅方向の反対側の位置で前記前フレームに支持されて、各々が前方に光を照射する一対の前照灯を備え、
前記第１センサは、前記一対の前照灯のうち前記前フレームの前記幅方向における一方側の前照灯に支持され、
前記第２センサは、前記一対の前照灯のうち前記前フレームの前記幅方向における他方側の前照灯に支持されていることを特徴とするホイールローダ。
【請求項3】
前フレームと、前記前フレームに対して左右方向に回動可能に連結された後フレームと、幅方向に離間した位置で前記前フレームに起伏可能に支持されて、前方に延設された一対のリフトアームと、前記一対のリフトアームの前端にチルト可能に支持されたバケットとを備えるホイールローダであって、前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の一方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第１センサと、
前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の他方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第２センサと、
エンジンと、
前記エンジンの駆動力が伝達された回転する駆動輪と、
前記駆動輪の回転を制動するブレーキと、
前記バケットに収容された積荷の積荷荷重を検出する積荷荷重センサと、
前記ホイールローダの走行速度を検出する車速センサと、
前記ブレーキを制御する制御装置と、
前記一対のリフトアームの起伏角度を検出するリフトアーム角度センサとを備え、
前記制御装置は、
前記積荷荷重センサによって検出された前記積荷荷重、及び前記車速センサによって検出された前記走行速度に基づいて、前記ブレーキの作動を開始するときの前方の障害物との距離である目標制動距離を算出し、
前記第１センサまたは前記第２センサによって検出された前記離間距離が前記目標制動距離未満になった場合に、前記ブレーキを作動させ、
前記起伏角度に基づいて特定される前記バケットの高さが閾値高さ以上の場合に、前記閾値高さ未満の場合より前記目標制動距離を短くすることを特徴とするホイールローダ。
【請求項4】
請求項３に記載のホイールローダにおいて、前記制御装置は、前記第１センサ及び前記第２センサによって検出された前記離間距離のうちの短い方を前記目標制動距離と比較することを特徴とするホイールローダ。
【請求項5】
前フレームと、前記前フレームに対して左右方向に回動可能に連結された後フレームと、幅方向に離間した位置で前記前フレームに起伏可能に支持されて、前方に延設された一対のリフトアームと、前記一対のリフトアームの前端にチルト可能に支持されたバケットとを備えるホイールローダであって、前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の一方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第１センサと、
前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の他方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第２センサと、
エンジンと、
前記エンジンの駆動力が伝達された回転する駆動輪と、
前記駆動輪の回転を制動するブレーキと、
前記バケットに収容された積荷の積荷荷重を検出する積荷荷重センサと、
前記ホイールローダの走行速度を検出する車速センサと、
前記ブレーキを制御する制御装置と、
前記制御装置が前記ブレーキを作動させることを報知する報知装置と、
前記エンジンの駆動力を前記駆動輪に伝達するトランスミッションとを備え、
前記制御装置は、
前記積荷荷重センサによって検出された前記積荷荷重、及び前記車速センサによって検出された前記走行速度に基づいて、前記ブレーキの作動を開始するときの前方の障害物との距離である目標制動距離を算出し、
前記第１センサまたは前記第２センサによって検出された前記離間距離が前記目標制動距離未満になった場合に、前記ブレーキを作動させ、
前記第１センサまたは前記第２センサによって検出された前記離間距離が、前記目標制動距離より長い警報作動距離未満になった場合に、前記報知装置を作動させ、
前記第１センサまたは前記第２センサによって検出された前記離間距離が、前記目標制動距離より長い駆動力遮断距離未満になった場合に、前記トランスミッションによる駆動力の伝達を遮断することを特徴とするホイールローダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、前方の障害物を検出するセンサを搭載したホイールローダに関する。
【背景技術】
【0002】
ホイールローダは、地表面より上の土砂をバケットで掬い込み、バケットをダンプトラックの荷台の高さまで上昇させつつダンプトラック側面まで車両を接近させ、バケット内の土砂を荷台に放土する積込み作業などを行う機械である。
【0003】
ダンプトラックとの距離が十分取れない狭い現場では、バケットをダンプトラックの荷台の高さまで上昇させる時間を確保する必要がある。そのため、オペレータは、アクセルペダル及びブレーキペダルの同時操作で前進速度を調整しながら、ホイールローダをダンプトラックに接近させる。
【0004】
そこで、特許文献１には、前進用または速度段用のクラッチと、クラッチに供給される作動油の油圧をするコントローラとを備え、ホイールローダが積荷状態でバケットを上昇させながら前進していることや、測距センサでダンプトラックの接近を検知したことを条件として、クラッチを半係合状態にして前進速度を調整することによって、ブレーキペダル操作が不要になる作業車両が開示されている。
【0005】
また、特許文献２には、測距センサを運転席の屋根の上部、或いは前輪の車軸の上方に設置し、測定された距離が閾値以下になると自動的にブレーキを作動させて、衝突回避のためのブレーキペダル操作を補助する作業車両が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１８－３１４５９号公報
【文献】特開２０１８－３５５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上下動するバケットが遮蔽物となって、バケットより前方にある障害物との距離が測距センサで測定できずに、衝突回避が遅れる可能性がある。その結果、十分な制動距離が確保できず、ブレーキを作動させても前輪やバケットが障害物に接触する可能性がある。
【0008】
本発明は、上記した実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、前進しながらバケットを上下動させるホイールローダにおいて、バケットの高さに拘わらず前方の障害物との距離を検出可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明は、前フレームと、前記前フレームに対して左右方向に回動可能に連結された後フレームと、幅方向に離間した位置で前記前フレームに起伏可能に支持されて、前方に延設された一対のリフトアームと、前記一対のリフトアームの前端にチルト可能に支持されたバケットとを備えるホイールローダであって、前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の一方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第１センサと、前記一対のリフトアームに対して前記前フレームの前記幅方向の他方側で且つ前記バケットより後方の位置で前記前フレームに支持されて、前方の障害物との離間距離を計測する第２センサと、前記一対のリフトアームより前記幅方向の外側で、且つ前記バケットの幅の内側において、前記前フレームに回転可能に支持された一対の前輪とを備え、前記第１センサ及び前記第２センサは、ホイールローダを正面視したときに、前記一対の前輪より前記幅方向の外側で、且つ前記バケットの幅の内側の領域に位置させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、バケットの高さによらず前方の障害物との距離を検出することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本実施形態に係るホイールローダの側面図である。
【図2】ホイールローダの前方斜視図である。
【図3】ホイールローダの平面図である。
【図4】ホイールローダによるＶシェープローディングを説明する説明図である。
【図5】バケットを下げたホイールローダを示す図である。
【図6】バケットを上げたホイールローダを示す図である。
【図7】バケット内の土砂を荷台に放土するホイールローダを示す図である。
【図8】荷台の上端ギリギリまでバケットを下げたホイールローダを示す図である。
【図9】本実施形態に係るライダーの測距可能範囲を示す図である。
【図10】比較例１に係る測距センサの測距可能範囲を示す図である。
【図11】比較例２に係る測距センサの測距可能範囲を示す図である。
【図12】ホイールローダのハードウェア構成図である。
【図13】車体コントローラの機能ブロック図である。
【図14】バケット高さＨと目標停止距離ｄとの関係を示す図である。
【図15】車速Ｖと、各距離Ｙ、Ｙ１、Ｙ２との関係を示す図である。
【図16】制御実行判定部の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、本発明に係るホイールローダ１００の各実施形態について説明する。なお、本明細書中の前後左右は、特に断らない限り、ホイールローダ１００に搭乗して操作するオペレータの視点を基準としている。
【0013】
図１は、本実施形態に係るホイールローダ１００の側面図である。図２は、ホイールローダ１００の前方斜視図である。図３は、ホイールローダ１００の平面図である。ホイールローダ１００は、前フレーム１０４と後フレーム１０７とから成る車体を有している。前フレーム１０４には、左右一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒ及びバケット１０２から成る作業機と、左右一対の前輪１０３Ｌ、１０３Ｒとが取り付けられている。後フレーム１０７には、キャブ１０５、及び左右一対の後輪１０６Ｌ、１０６Ｒが少なくとも取り付けられている。
【0014】
前輪１０３Ｌ、１０３Ｒ及び後輪１０６Ｌ、１０６Ｒは、エンジン１１（図１２参照）の動力が伝達されて回転する駆動輪である。より詳細には、エンジン１１の駆動力がトランスミッション１３（図１２参照）で変速され、ドライブシャフト及びアクスルを通じて前輪１０３Ｌ及び後輪１０６Ｌ、１０６Ｒに伝達される。
【0015】
一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒは、ホイールローダ１００の幅方向（左右方向）に離間し車体の前方に取付られている。また、左右一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒは、前後方向に延設されている。より詳細には、一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒは、前端がバケット１０２に回動可能に連結され、後端が前フレーム１０４に回動可能に連結されている。そして、一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒは、一対のリフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒの伸縮によって上下方向に回動（俯仰動）する。
【0016】
バケット１０２は、荷物（土砂など）を収容可能な凹形状の空間を有する。また、バケット１０２は、一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒの前端において、チルト（クラウドまたはダンプ）可能に支持されている。より詳細には、バケット１０２は、バケットシリンダ１０９の伸縮に伴ってベルクランク１１０が回動することによって、上下方向に回動する。
【0017】
一対のリフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ及びバケットシリンダ１０９は、油圧ポンプ１５（図１２参照）から作動油の供給を受けて伸縮する。一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒ、バケット１０２、一対のリフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ、バケットシリンダ１０９、及びベルクランク１１０は、フロント作業機を構成している。
【0018】
図３に示すように、バケット１０２の左右方向幅Ｗ１は、一対の前輪１０３Ｌ、１０３Ｒ及び一対の後輪１０６Ｌ、１０６Ｒの左右方向幅Ｗ２より大きい。より詳細には、バケット１０２は、ホイールローダ１００の構成要素のなかで、最も左右方向に張り出している。すなわち、バケット１０２の左外側端１０２Ｌは、ホイールローダ１００の最も左側に位置する。また、バケット１０２の右外側端１０２Ｒは、ホイールローダ１００の最も右側に位置する。
【0019】
前フレーム１０４と後フレーム１０７とは、センタピン１１１によって、左右方向に回転可能に連結されている。また、前フレーム１０４と後フレーム１０７とは、左右一対のステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒによって接続されている。一対のステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒは、油圧ポンプ１５から作動油の供給を受けて伸縮する。
【0020】
一対のステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒのうち一方を伸長、他方を縮退させることにより、センタピン１１１を中心として前フレーム１０４が後フレーム１０７に対して左右方向に屈曲する。これにより、前フレーム１０４と後フレーム１０７との相対的な取付角度が変化し、車体が屈曲して換向する。すなわち、このホイールローダ１００は、センタピン１１１を中心に前フレーム１０４と後フレーム１０７とが屈曲されるアーティキュレート式である。
【0021】
キャブ１０５には、ホイールローダ１００を操作するオペレータが搭乗する内部空間が形成されている。キャブ１０５の内部には、オペレータが着席するシート（図示省略）と、シートに着席したオペレータが操作する操作装置２０（図１２参照）が配置されている。キャブ１０５に搭乗したオペレータが操作装置２０を操作することによって、ホイールローダ１００が走行し、フロント作業機が動作する。
【0022】
また、ホイールローダ１００は、左右一対の前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒを備える。前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒは、キャブ１０５に搭乗するオペレータの視界を確保するために、ホイールローダ１００の前方に光を照射する、所謂「ヘッドライト」である。前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒは、制御装置４０（図１２参照）からケーブルを通じて電力が供給されることによって、点灯する。
【0023】
前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒは、リフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒより左右方向の外側で、且つバケット１０２の外側端より内側に配置されている。換言すれば、前照灯１１３Ｌは、リフトアーム１０１Ｌより左方で、且つバケット１０２の左外側端１０２Ｌより右方に配置されている。また、前照灯１１３Ｒは、リフトアーム１０１Ｒより右方で、且つバケット１０２の右外側端１０２Ｒより左方に配置されている。
【0024】
さらに、ホイールローダ１００は、左右一対のライダー（ＬＩＤＡＲ）１１４Ｌ、１１４Ｒを備える。ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、ホイールローダ１００の前方に位置する障害物との離間距離Ｄを計測する測距センサである。ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、例えば、反響定位法（Ｅｃｈｏ Ｌｏｃａｔｉｏｎ）によって、離間距離Ｄを計測する。
【0025】
より詳細には、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、レーザパルス光を前方に照射してから、障害物で反射したレーザパルス光の反射光を受光するまでの時間を計測する。また、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、計測した時間にレーザパルス光の速度を乗じて、離間距離Ｄを検出する。そして、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、検出した離間距離Ｄを示す検出信号を、制御装置４０に出力する。但し、測距センサの具体例はライダー１１４Ｌ、１１４Ｒに限定されない。
【0026】
ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、バケット１０２より車体後方の位置において、前フレーム１０４に支持されている。また、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、左右方向に離間して設けられている。より詳細には、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒより左右方向の外側に配置されている。すなわち、ライダー１１４Ｌ（第１センサ）はリフトアーム１０１Ｌより左方に配置され、ライダー１１４Ｒ（第２センサ）はリフトアーム１０１Ｒより右方に配置されている。
【0027】
また、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、ホイールローダ１００を正面視したときに、一対の前輪１０３Ｌ、１０３Ｒより幅方向の外側で、且つバケット１０２の幅Ｗ１の内側の領域に重なる位置に配置されるのが望ましい。本実施形態に係るライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、一対の前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒに支持されている。より詳しくは、前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒを支持するブラケットに支持されている。また、図示は省略するが、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒと制御装置４０とを接続する信号線は、前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒに電力を供給するケーブルに沿って配索されるのが望ましい。
【0028】
次に、ホイールローダ１００が掘削作業及び積み込み作業を行う際の方法の１つであるＶシェープローディングについて説明する。図４は、ホイールローダ１００によるＶシェープローディングを説明する説明図である。図５～図８は、図４の矢印Ｙ１、Ｙ２に沿って移動するホイールローダ１００であって、図５はバケット１０２を下げた状態、図６はバケット１０２を上げた状態、図７はバケット１０２内の土砂をダンプトラックＢの荷台に放土する状態、図８はダンプトラックＢの荷台の上端ギリギリまでバケット１０２を下げた状態を示す図である。
【0029】
まず、ホイールローダ１００は、作業対象物である地山Ａに向かって前進し（図４に示す矢印Ｘ１）、バケット１０２を地山Ａに突入させた状態でチルトさせることにより掘削作業を行う。次に、掘削作業が終わると、ホイールローダ１００は、掘削した土砂や鉱物等の荷をバケット１０２に積んだ状態で後退する（図４に示す矢印Ｘ２）。
【0030】
次に、ホイールローダ１００は、ダンプトラックＢに向かって前進し（図４に示す矢印Ｙ１）、ダンプトラックＢの側面に正対した状態（破線のホイールローダ１００の状態）で停止して、バケット１０２内の土砂を放土する。次に、ホイールローダ１００は、ダンプトラックＢへの積み込み作業が終わると、バケット１０２内に荷が積まれていない状態で後退する（図４に示す矢印Ｙ２）。そして、ホイールローダ１００は、地山ＡとダンプトラックＢとの間でＶ字形状に往復走行し、掘削作業及び積み込み作業を行う。
【0031】
図４の矢印Ｙ１、Ｙ２の方向にホイールローダ１００を移動させる過程において、フロント作業機は、図５～図８に示すように動作する。すなわち、ホイールローダ１００がダンプトラックＢに近づく過程で、バケット１０２を持ち上げる（図５～図６）。次に、ダンプトラックＢの直前の位置で、バケット１０２内の土砂を放土する（図７）。さらに、バケット１０２を下げながら、ホイールローダ１００を後退させる（図８）。
【0032】
なお、ダンプトラックＢに対する距離が十分確保できない狭い現場では、バケット１０２が上昇する時間を確保するため、ブレーキペダル２３（図１２参照）を微調整して前進速度を加減しながら、ホイールローダ１００をダンプトラックＢに接近させる必要がある。
【0033】
このとき、リフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒのリフトアップ速度と、ホイールローダ１００の前進速度とのバランスが重要である。例えば、ホイールローダ１００の前進速度が速すぎると、リフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒが上昇しきらずに、バケット１０２をダンプトラックＢの側面に接触させてしまう。一方、リフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒの上昇速度を上げるためにアクセルペダル２１（図１２参照）を踏み込んでエンジン１１の回転数を上昇させると、駆動力も増加して加速してしまう。そのため、オペレータは、アクセルペダル２１を踏み込んでエンジン１１の回転数を上げつつ、ホイールローダ１００が加速しないようにブレーキペダル２３を踏み込む必要がある。
【0034】
さらに、積荷をダンプトラックＢに積み込む作業は、左手でステアリングホイール２６（図１２参照）を操作し、右手でリフトアームレバー２４及びバケットレバー２５（図１２参照）を操作し、右足でアクセルペダル２１を操作し、左足でブレーキペダル２３を操作する必要がある。そのため、特にバケット１０２の操作に気を取られ過ぎると、前輪１０３Ｌ、１０３ＲをダンプトラックＢの側面に接触させてしまう虞がある。
【0035】
そこで、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、主に、ホイールローダ１００が図４の矢印Ｙ１の方向に前進する際に、側面をホイールローダ１００に向けたダンプトラックＢとの離間距離Ｄを計測するのに用いられる。そのため、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは少なくとも以下の２つの条件を満たす必要がある。
【0036】
まず、ホイールローダ１００が図４の矢印Ｙ１の方向に前進しているとき、バケット１０２内の土砂が落ちないように、リフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒによってバケット１０２が持ち上げられている。そのため、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒに求められる第１の条件として、バケット１０２の上下方向の位置に拘わらず、離間距離Ｄを計測できることが挙げられる。
【0037】
また、ホイールローダ１００は、図４の矢印Ｘ２の方向に後退している状態から、矢印Ｙ１の方向に前進する際に、前フレーム１０４と後フレーム１０７とを屈曲させて旋回する。そのため、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒに求められる第２の条件として、前フレーム１０４及び後フレーム１０７の屈曲角度に拘わらず、前フレーム１０４に正対する障害物との離間距離Ｄを計測できることが挙げられる。
【0038】
図９は、本実施形態に係るライダー１１４Ｌ、１１４Ｒの測距可能範囲（レーザパルス光の照射範囲）Ｒ１、Ｒ２を示す図である。図１０は、比較例１に係る測距センサ１１４Ａの測距可能範囲Ｒ３を示す図である。図１１は、比較例２に係る測距センサ１１４Ｂの測距可能範囲Ｒ４を示す図である。
【0039】
図９に示すように、ライダー１１４Ｌの測距可能範囲Ｒ１は、バケット１０２の左外側端より左方における扇形の範囲である。また、ライダー１１４Ｒの測距可能範囲Ｒ２は、バケット１０２の右外側端より右方に拡がる扇形の範囲である。このように、測距可能範囲Ｒ１、Ｒ２は、バケット１０２の幅の外側に位置するので、上下動するバケット１０２によって遮蔽されることがない。また、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、前フレーム１０４に搭載されているので、前フレーム１０４に正対する障害物との離間距離Ｄを計測できる。すなわち、本実施形態に係るライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、第１及び第２の条件を満たす。
【0040】
なお、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒでは、バケット１０２の幅の内側に存在する障害物との離間距離Ｄを計測することができない。しかしながら、本実施形態では、図４に破線で示すように、前フレーム１０４がダンプトラックＢの側面に正対して前進する際に、ダンプトラックＢとの離間距離Ｄを計測するために、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒを用いることを想定している。
【0041】
そして、バケット１０２の幅よりダンプトラックＢの荷台が長くなければ、バケット１０２内の土砂を荷台に放土することができない。そのため、前フレーム１０４がダンプトラックＢの側面に正対しているとき、ダンプトラックＢは測距可能範囲Ｒ１、Ｒ２の少なくとも一方に進入するので、ダンプトラックＢとの離間距離Ｄを適切に計測できる。
【0042】
一方、図１０に示すように、比較例１に係る測距センサ１１４Ａは、幅方向の中央（例えば、一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒの間）において、前フレーム１０４に支持されている。そのため、測距センサ１１４Ａは、第２の条件を満たす。しかしながら、バケット１０２が持ち上げられたとき、測距センサ１１４Ａの測距可能範囲Ｒ３は、バケット１０２に遮られて、バケット１０２より前方に達しない。すなわち、測距センサ１１４Ａは、第１の条件を満たさない。
【0043】
また、図１１に示すように、比較例２に係る測距センサ１１４Ｂは、キャブ１０５の屋根に支持されている。そのため、測距センサ１１４Ｂの測距可能範囲Ｒ４は、上下動するバケット１０２によって遮蔽されない。すなわち、測距センサ１１４Ｂは、第１条件を満たす。しかしながら、測距センサ１１４Ｂは、後フレーム１０７に搭載されているので、前フレーム１０４及び後フレーム１０７が屈曲すると、前フレーム１０４に正対する障害物との離間距離Ｄを正確に測距できず、屈曲角に応じた補正が必要となる。すなわち、測距センサ１１４Ｂは、第２の条件を満たさない。
【0044】
図１２は、ホイールローダ１００のハードウェア構成図である。ホイールローダ１００は、エンジン（ＥＮＧ）１１と、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）１２と、トランスミッション（Ｔ／Ｍ）１３と、ブレーキ１４と、油圧ポンプ１５と、ブレーキポンプ１６と、アキュームレータ１７と、操作装置２０と、油圧回路３０と、制御装置４０とを主に備える。
【0045】
エンジン１１は、化石燃料を燃焼させて駆動力を発生させる。トルクコンバータ１２は、エンジン１１の出力軸と、トランスミッション１３の入力軸とに接続されて、エンジン１１の駆動力の一部をトランスミッション１３に伝達する。
【0046】
トランスミッション１３は、トルクコンバータ１２を介して伝達されたエンジン１１の駆動力を変速する。そして、トランスミッション１３は、変速した駆動力をドライブシャフト及びアクスルを介して駆動輪（前輪１０３Ｌ、１０３Ｒ及び後輪１０６Ｌ、１０６Ｒ）に伝達する。
【0047】
また、トランスミッション１３は、ホイールローダ１００を前進させる向きに駆動輪を回転させる前進状態と、ホイールローダ１００を後退させる向きに駆動輪を回転させる後退状態とに切換可能に構成されている。さらに、トランスミッション１３は、エンジン１１の駆動力を駆動輪に伝達する伝達状態と、駆動輪への伝達を遮断する遮断状態とに切換可能なクラッチ（図示省略）を備える。
【0048】
ブレーキ１４は、前輪１０３Ｌ、１０３Ｒ及び後輪１０６Ｌ、１０６Ｒの回転を制動する。ブレーキ１４は、前輪１０３Ｌ、１０３Ｒ及び後輪１０６Ｌ、１０６Ｒそれぞれを制動するために、４箇所に設けられている。ブレーキ１４は、例えば、各駆動輪と一体回転するブレーキディスク（図示省略）を、一対のブレーキシュー（図示省略）で挟持することによって、駆動輪の回転を制動する。ブレーキシューは、ブレーキポンプ１６から作動油の供給を受けてブレーキディスクを挟持する。
【0049】
油圧ポンプ１５は、可変容量型の油圧ポンプであって、エンジン１１の出力軸に接続されている。油圧ポンプ１５は、エンジン１１の駆動力が伝達されて、作動油タンク（図示省略）に貯留された作動油を油圧回路３０に圧送する。油圧ポンプ１８から出力された作動油は、リフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ、バケットシリンダ１０９、及びステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒに供給される。
【0050】
ブレーキポンプ１６は、可変容量型の油圧ポンプであって、エンジン１１の出力軸に接続されている。ブレーキポンプ１６は、エンジン１１の駆動力が伝達されて、作動油タンク（図示省略）に貯留された作動油をアキュームレータ１７に圧送する。アキュームレータ１７は、ブレーキポンプ１６から出力された作動油を蓄圧し、ブレーキペダル２３の操作或いは制御装置４０の制御に従って、油圧回路３０に出力する。アキュームレータ１７から出力された作動油は、ブレーキ１４に供給される。
【0051】
操作装置２０は、ホイールローダ１００を動作させるオペレータの操作を受け付ける。そして、操作装置２０は、オペレータの操作に応じたパイロット圧油を油圧回路３０に出力し、オペレータの操作に応じた操作信号を制御装置４０に出力する。操作装置２０は、例えば、アクセルペダル２１と、前後進指示スイッチ２２と、ブレーキペダル２３と、リフトアームレバー２４と、バケットレバー２５と、ステアリングホイール２６とを含む。
【0052】
アクセルペダル２１は、エンジン１１の回転数を調整（増減）するオペレータの操作を受け付ける。より詳細には、アクセルペダル２１の踏込量が多いほどエンジン１１の回転数が高くなり、踏込量が少ないほどエンジン１１の回転数が低くなる。そして、アクセルペダル２１は、踏込量を示す操作信号を制御装置４０に出力する。
【0053】
前後進指示スイッチ２２は、ホイールローダ１００の進行方向を指示するオペレータの操作を受け付けるオルタネートスイッチである。より詳細には、前後進指示スイッチ２２を前進位置にすると、トランスミッション１３が前進状態に切り換えられる。また、前後進指示スイッチ２２を後退位置にすると、トランスミッション１３が後退状態に切り換えられる。さらに前後進指示スイッチ２２をニュートラル位置にすると、トランスミッション１３のクラッチが遮断状態に切り換えられる。そして、前後進指示スイッチ２２は、現在位置を示す操作信号を制御装置４０に出力する。
【0054】
ブレーキペダル２３は、ブレーキ１４の制動力を調整（増減）するオペレータの操作を受け付ける。より詳細には、ブレーキペダル２３の踏込量が多いほどブレーキ１４の制動力が大きくなり、踏込量が少ないほどブレーキ１４の制動力が小さくなる。そして、ブレーキペダル２３は、踏込量に対応するパイロット圧油を油圧回路３０に出力すると共に、踏込量を示す操作信号を制御装置４０に出力する。
【0055】
リフトアームレバー２４は、リフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒを伸縮させるオペレータの操作を受け付ける。より詳細には、リフトアームレバー２４が第１方向に操作されるとリフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒが伸長し、第１方向と反対の第２方向に操作されるとリフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒが縮退する。そして、リフトアームレバー２４は、操作方向に応じたパイロット圧油を油圧回路３０に出力する。
【0056】
バケットレバー２５は、バケットシリンダ１０９を伸縮させるオペレータの操作を受け付ける。より詳細には、バケットレバー２５が第３方向に操作されるとバケットシリンダ１０９が伸長し、第３方向と反対の第４方向に操作されるとバケットシリンダ１０９が縮退する。そして、バケットレバー２５は、操作方向に応じたパイロット圧油を油圧回路３０に出力する。
【0057】
ステアリングホイール２６は、ステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒを伸縮させるオペレータの操作を受け付ける。より詳細には、ステアリングホイール２６を右回転させると、ステアリングシリンダ１１２Ｌが伸長し、ステアリングシリンダ１１２Ｒが縮退する。一方、ステアリングホイール２６を左回転させると、ステアリングシリンダ１１２Ｌが縮退し、ステアリングシリンダ１１２Ｒが伸長する。そして、ステアリングホイール２６は、回転方向に応じたパイロット圧油を油圧回路３０に出力する。
【0058】
油圧回路３０上では、操作装置２０から出力されるパイロット圧油、或いは制御装置４０から出力される制御信号に従って、油圧ポンプ１５、ブレーキポンプ１６、及びアキュームレータ１７から吐出される作動油が、油圧アクチュエータ（ブレーキ１４、リフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ、バケットシリンダ１０９、ステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒ）に供給される。油圧回路３０は、例えば、作業機制御油圧回路３１と、ステア制御油圧回路３２と、ブレーキ制御油圧回路３３とを含む。
【0059】
作業機制御油圧回路３１上では、リフトアームレバー２４及びバケットレバー２５から出力されるパイロット圧油に基づいて、油圧ポンプ１５から吐出される作動油が、リフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ及びバケットシリンダ１０９に供給される。作業機制御油圧回路３１は、例えば、油圧ポンプ１５からリフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ及びバケットシリンダ１０９に至る作動油の流路に設けられて、パイロット圧油によって作動油の供給方向を切換可能な方向切換弁を備える。
【0060】
ステア制御油圧回路３２上では、ステアリングホイール２６から出力されるパイロット圧油に基づいて、油圧ポンプ１５から吐出される作動油が、ステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒに供給される。ステア制御油圧回路３２は、例えば、油圧ポンプ１５からステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒに至る作動油の流路に設けられて、パイロット圧油によって作動油の供給方向を切換可能な方向切換弁を備える。
【0061】
なお、油圧ポンプ１５から出力される作動油の単位時間当たりの流量は、エンジン１１の回転数が高いほど多くなる。そのため、アクセルペダル２１を踏み込んでエンジン１１の回転数を増加させるほど、リフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒ、バケットシリンダ１０９、及びステアリングシリンダ１１２Ｌ、１１２Ｒの伸縮速度が速くなる。
【0062】
ブレーキ制御油圧回路３３上では、ブレーキペダル２３から出力されるパイロット圧油に基づいて、ブレーキポンプ１６或いはアキュームレータ１７から吐出される作動油が、ブレーキ１４に供給される。ブレーキ制御油圧回路３３は、例えば、ブレーキポンプ１６或いはアキュームレータ１７からブレーキ１４に至る作動油の流路に設けられて、パイロット圧油によって作動油の供給量を切換可能な方向切換弁を備える。
【0063】
また、ブレーキ制御油圧回路３３上では、制御装置４０から出力される制御信号に基づいて、ブレーキポンプ１６或いはアキュームレータ１７から吐出される作動油が、ブレーキ１４に供給される。ブレーキ制御油圧回路３３は、例えば、ブレーキポンプ１６或いはアキュームレータ１７からブレーキ１４に至る作動油の流路に設けられて、制御信号（制御電圧）によって開閉する電磁比例弁を備える。
【0064】
すなわち、ブレーキ制御油圧回路３３上では、ブレーキペダル２３から出力されるパイロット圧油と、制御装置４０から出力される制御信号とに基づいて、ブレーキ１４の制動力が制御される。そのため、パイロット圧油と制御信号とが同時に入力されると、ブレーキ制御油圧回路３３上では、大きな制動力を示す方に基づいて、ブレーキ１４の制動力が制御される仕組みとなっている。
【0065】
制御装置４０は、操作装置２０から出力される操作信号、及び後述する各種センサから出力される検出信号に基づいて、ホイールローダ１００の動作を制御する。制御装置４０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。制御装置４０は、ＲＯＭに格納されたプログラムコードをＣＰＵが読み出して実行することによって、後述する各機能ブロックが実現される。ＲＡＭは、ＣＰＵがプログラムを実行する際のワークエリアとして用いられる。
【0066】
但し、制御装置４０の具体的な構成はこれに限定されず、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアによって実現されてもよい。
【0067】
制御装置４０は、例えば、エンジンコントローラ４１と、Ｔ／Ｍコントローラ４２と、車体コントローラ４３とを備える。一例として、エンジンコントローラ４１、Ｔ／Ｍコントローラ４２、及び車体コントローラ４３は、各々が独立したハードウェアであって、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）によって相互通信可能に接続されていてもよい。他の例として、エンジンコントローラ４１、Ｔ／Ｍコントローラ４２、及び車体コントローラ４３それぞれは、ＲＯＭに格納された複数のプログラムの１つに対応してもよい。
【0068】
エンジンコントローラ４１は、アクセルペダル２１の踏込量に応じて、エンジン１１の回転数を増減させる。Ｔ／Ｍコントローラ４２は、前後進指示スイッチ２２に位置に応じて、トランスミッション１３の状態（前進状態／後退状態、伝達状態／遮断状態）を切り換える。また、Ｔ／Ｍコントローラ４２は、ブレーキペダル２３の踏込量が閾値を超えた場合に、トランスミッション１３を遮断状態に切り換える。
【0069】
図１３は、車体コントローラ４３の機能ブロック図である。車体コントローラ４３は、積荷荷重センサ５１、リフトアーム角度センサ５２、車速センサ５３、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒから出力される検出信号と、アクセルペダル２１及び前後進指示スイッチ２２から出力される操作信号とに基づいて、ブレーキ制御油圧回路３３、ブザー５４、及びＴ／Ｍコントローラ４２の動作を制御する。
【0070】
積荷荷重センサ５１は、バケット１０２に収容された積荷の荷重（以下、「積荷荷重」と表記する。）を検出し、検出結果を示す検出信号を制御装置４０に出力する。一例として、積荷荷重センサ５１は、例えば、バケットシリンダ１０９の圧力に基づいて、積荷荷重を検出する。他の例として、積荷荷重センサ５１は、積荷を収容したことに起因するリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒの歪に基づいて、積荷荷重を検出するロードセルであってもよい。
【0071】
リフトアーム角度センサ５２は、水平面に対するリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒのなす角（以下、「起伏角度」と表記する。）を検出し、検出結果を示す検出信号を制御装置４０に出力する。リフトアーム角度センサ５２は、例えば、リフトアームシリンダ１０８Ｌ、１０８Ｒの長さに基づいて、起伏角度を検出する。
【0072】
車速センサ５３は、ホイールローダ１００の走行速度（以下、「車速Ｖ」と表記する。）を検出し、検出結果を示す検出信号を制御装置４０に出力する。車速センサ５３は、例えば、ドライブシャフトの回転数に基づいて、ホイールローダ１００の車速Ｖを検出する。
【0073】
ブザー５４は、キャブ１０５に設置されている。ブザー５４は、車体コントローラ４３の制御に従って作動（鳴動）することによって、キャブ１０５に搭乗するオペレータに注意を促す報知装置の一例である。但し、報知装置の具体例はブザー５４に限定されず、文字或いは画像を表示するディスプレイ、ガイド音声を出力するスピーカ、点灯（点滅）するＬＥＤランプ等であってもよい。
【0074】
車体コントローラ４３は、ホイールローダ１００が転倒しない制動力でブレーキ１４を作動させることによって、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒで検出した障害物に接触する前に、ホイールローダ１００を停止させる処理を実行する。車体コントローラ４３は、例えば、目標減速度算出部４４と、目標停止距離算出部４５と、目標制動距離算出部４６と、システム作動判定部４７と、制御実行判定部４８と、ブレーキ制御部４９とを主に備える。
【0075】
目標減速度算出部４４は、積荷荷重センサ５１によって検出された積荷荷重と、リフトアーム角度センサ５２によって検出された起伏角度とに基づいて、目標減速度ａを算出する。目標減速度ａは、ホイールローダ１００を安全に停止させるための減速度を指す。換言すれば、目標減速度ａは、ホイールローダ１００が前輪１０３Ｌ、１０３Ｒを支点として前方に転倒しないブレーキ１４の制動力を指す。
【0076】
図１に示すように、バケット１０２の重心位置ｍと、前輪１０３Ｌ、１０３Ｒの回転中心Ｏとの距離をｌ、フロント作業機を除くホイールローダ１００の重心位置Ｍと回転中心Ｏとの距離をＬと定義する。また、水平線に対する線分ＯＭのなす角をα、水平線に対する線分Ｏｍのなす角をβと定義する。さらに、重心位置ｍにおける質量をｍ、重心位置Ｍにおける質量をＭと定義する。ここで、距離Ｌ、角度α、質量Ｍは、ホイールローダ１００の設計時に定まる固定値である。一方、距離Ｌ及び角度βは起伏角度に基づいて算出され、質量Ｍは積荷荷重に基づいて算出される。そして、重心位置ｍ、Ｍに作用する重力加速度をｇとすると、目標減速度ａは、ホイールローダ１００の減速時に重心位置ｍ、Ｍに作用する慣性の大きさに相当する。
【0077】
式１は、ホイールローダ１００が水平面上を走行している場合において、回転中心Ｏにおける左回りのモーメント（左辺）と、右回りのモーメント（右辺）とを示している。そして、式１に示すように、左回りのモーメントが右回りのモーメントより小さければ、ホイールローダ１００が前方に転倒することはない。なお、ホイールローダ１００が傾斜面上を走行しているときは、ホイールローダ１００の傾斜角を考慮する必要があるが、ここでは詳細を省略する。
【0078】
【数1】
【0079】
そして、式１を変形すると、ホイールローダ１００が前方に転倒しない目標減速度ａは、式２で表される。より詳細には、目標減速度算出部４４は、式２の右辺で求められる値に安全率（０＜安全率＜１）を乗じて、目標減速度ａを算出する。そして、目標減速度算出部４４は、算出した目標減速度ａを、目標制動距離算出部４６及びブレーキ制御部４９に出力する。
【0080】
【数2】
【0081】
目標停止距離算出部４５は、リフトアーム角度センサ５２によって検出された起伏角度に基づいて、目標停止距離ｄを算出する。目標停止距離ｄは、バケット１０２或いは前輪１０３Ｌ、１０３Ｒが障害物と接触しないために必要な距離を指す。目標停止距離ｄは、例えば図５及び図８に示すように、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒの設置位置からホイールローダ１００の前方に向かう距離を指す。
【0082】
ここで、図５に示すように、バケット１０２が低い位置にあるとき、ホイールローダ１００の構成部品のなかで障害物に最初に接触するのは、バケット１０２の前端となる。そのため、このときの目標停止距離ｄ１は、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒの設置位置からバケット１０２の前端までの距離より長い必要がある。
【0083】
一方、図８に示すように、バケット１０２がダンプトラックＢの荷台より高い位置にあるとき、ホイールローダ１００の構成部品の中で障害物に最初に接触するのは、前輪１０３Ｌ、１０３Ｒの前端となる。そのため、このときの目標停止距離ｄ２は、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒの設置位置から前輪１０３Ｌ、１０３Ｒの前端までの距離より長い必要がある。すなわち、目標停止距離ｄ２は、目標停止距離ｄ１より短い。
【0084】
そこで、目標停止距離算出部４５は、図１４に示す関係に基づいて、バケット高さＨに対応する目標停止距離ｄを算出する。図１４は、バケット高さＨと目標停止距離ｄとの関係を示す図である。図１４に示す関係は、記憶装置（ＲＯＭ或いはＲＡＭ）に予め記憶されている。また、現在のバケット高さＨは、リフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒの起伏角度に基づいて算出される。
【0085】
そして、目標停止距離算出部４５は、現在のバケット高さＨが閾値高さＨｔｈ未満のときに、ｄ１を目標停止距離ｄとして算出する。一方、目標停止距離算出部４５は、現在のバケット高さＨが閾値高さＨｔｈ以上のときに、ｄ１より短いｄ２を目標停止距離ｄとして算出する。そして、目標停止距離算出部４５は、算出した目標停止距離ｄを、目標制動距離算出部４６に出力する。
【0086】
なお、閾値高さＨｔｈは、ダンプトラックＢの荷台の高さに相当する。荷台の高さは、ダンプトラックＢの大きさ（例えば、４ｔ／１０ｔ）によって異なる。そこで、閾値高さＨｔｈは、作業現場で使用するダンプトラックＢに応じて変更可能であってもよい。一例として、閾値高さＨｔｈは、操作装置２０を通じてオペレータが変更可能であってもよい。他の例として、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒから出力される検出信号に基づいて、目標停止距離算出部４５が閾値高さＨｔｈを決定してもよい。
【0087】
目標制動距離算出部４６は、目標減速度算出部４４から出力される目標減速度ａと、目標停止距離算出部４５から出力される目標停止距離ｄと、車速センサ５３から出力されるホイールローダ１００の車速Ｖとに基づいて、目標制動距離Ｙ、警報作動距離Ｙ１、駆動力遮断距離Ｙ２を算出する。そして、目標制動距離算出部４６は、算出した目標制動距離Ｙ、警報作動距離Ｙ１、及び駆動力遮断距離Ｙ２を、制御実行判定部４８に出力する。図１５は、車速Ｖと、各距離Ｙ、Ｙ１、Ｙ２との関係を示す図である。
【0088】
目標制動距離Ｙは、目標減速度ａに相当する制動力でブレーキ１４を作動させて、ホイールローダ１００を障害物に接触させずに停止させるために、ブレーキ１４の作動を開始するときの障害物との距離を指す。目標制動距離算出部４６は、目標減速度ａ、目標停止距離ｄ、車速Ｖを下記式３に代入して、目標制動距離Ｙを算出する。
【0089】
【数3】
【0090】
警報作動距離Ｙ１は、制御装置４０がブレーキ１４を作動させることを、ブザー５４によってオペレータに報知するときの障害物との距離を指す。図１５に示すように、警報作動距離Ｙ１は、目標制動距離Ｙより長い。また、警報作動距離Ｙ１は、車速Ｖが速いほど、目標制動距離Ｙとの差が大きくなる。目標制動距離算出部４６は、目標制動距離Ｙ、車速Ｖ、及び警報開始時間ｔ１を式４に代入して、警報作動距離Ｙ１を算出する。
【0091】
警報開始時間ｔ１は、ブザー５４を作動させてからブレーキ１４を作動させるまでのタイムラグを指す。警報開始時間ｔ１は、例えば、ブザー５４の鳴動を聞いたオペレータがブレーキペダル２３を踏み込むまでに必要な予め定められた値であって、例えば０．６～１．０秒、より好ましくは０．７～０．９秒程度に設定される。
【0092】
【数4】
【0093】
駆動力遮断距離Ｙ２は、トランスミッション１３のクラッチを遮断状態に切り換えるときの障害物との距離を指す。図１５に示すように、駆動力遮断距離Ｙ２は、目標制動距離Ｙより長い。また、駆動力遮断距離Ｙ２は、車速Ｖが速いほど、目標制動距離Ｙとの差が大きくなる。目標制動距離算出部４６は、目標制動距離Ｙ、車速Ｖ、及び駆動力遮断開始時間ｔ２を式５に代入して、駆動力遮断距離Ｙ２を算出する。
【0094】
駆動力遮断開始時間ｔ２は、クラッチを遮断状態に切り換えてからブレーキ１４を作動させるまでのタイムラグを指す。駆動力遮断開始時間ｔ２は、Ｔ／Ｍコントローラ４２に制御信号を出力してから実際にクラッチが遮断状態になるまでに必要な予め定められた時間であって、例えば１．０～１．２秒、より好ましくは１．１秒程度に設定される。なお、本実施形態では、駆動力遮断開始時間ｔ２を警報開始時間ｔ１より長くしているが、駆動力遮断開始時間ｔ２は、警報開始時間ｔ１より短くてもよい。
【0095】
【数5】
【0096】
システム作動判定部４７は、アクセルペダル２１の踏込量と、前後進指示スイッチ２２の現在位置とに基づいて、図１６に示す制御実行判定部４８の処理を実行するか否かを判定する。そして、システム作動判定部４７は、判定結果（作動判定／非作動判定）を制御実行判定部４８に出力する。
【0097】
本実施形態に係るシステム作動判定部４７は、前後進指示スイッチ２２が前進位置で、且つアクセルペダル２１の踏込量が閾値以上の場合に、制御実行判定部４８を作動させると判定する（作動判定）。一方、システム作動判定部４７は、前後進指示スイッチ２２が後退位置或いはニュートラル位置であるか、アクセルペダル２１の踏込量が閾値未満の場合に、制御実行判定部４８を作動させない判定する（非作動判定）。
【0098】
なお、システム作動判定部４７の判定方法は、前述の例に限定されない。他の例として、システム作動判定部４７は、リフトアーム角度センサ５２よって検出された起伏角度が閾値角度以上（すなわち、バケット１０２の高さが閾値以上）の場合に、制御実行判定部４８を作動させると判定してもよい。また、前後進指示スイッチ２２の位置、アクセルペダル２１の踏込量、及びリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒの起伏角度の条件は、単独で用いてもよいし、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。
【0099】
制御実行判定部４８は、図１６に示す処理を実行する。図１６は、制御実行判定部４８の処理を示すフローチャートである。制御実行判定部４８は、システム作動判定部４７の判定結果と、目標制動距離算出部４６によって算出された各距離Ｙ、Ｙ１、Ｙ２と、車速センサ５３によって検出された車速Ｖと、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒによって検出された離間距離Ｄとに基づいて、ブレーキ制御部４９、ブザー５４、及びＴ／Ｍコントローラ４２を制御する。より詳細には、制御実行判定部４８は、ブレーキ判定部４８ａと、警報判定部４８ｂと、駆動力遮断判定部４８ｃとを含む。
【0100】
まず、制御実行判定部４８は、システム作動判定部４７の判定結果を確認する（Ｓ１）。そして、制御実行判定部４８は、システム作動判定部４７の判定結果が「作動判定」の場合に（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２以降の処理に進む。一方、制御実行判定部４８は、システム作動判定部４７の判定結果が「非作動判定」の場合に（Ｓ１：Ｎｏ）、後述する駆動力遮断信号（Ｓ９）、警報作動信号（Ｓ１０）、及びブレーキ作動信号（Ｓ１１）を出力せずに、図１６の処理を終了する。
【0101】
システム作動判定部４７の判定結果が「作動判定」の場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、駆動力遮断判定部４８ｃは、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒによって検出された離間距離Ｄと、目標制動距離算出部４６によって算出された駆動力遮断距離Ｙ２とを比較する（Ｓ２）。なお、駆動力遮断判定部４８ｃは、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒそれぞれで検出された離間距離Ｄのうち、短い方と駆動力遮断距離Ｙ２とを比較すればよい。後述するステップＳ４、Ｓ６についても同様である。
【0102】
そして、駆動力遮断判定部４８ｃは、離間距離Ｄが駆動力遮断距離Ｙ２未満の場合に（Ｓ２：Ｙｅｓ）、Ｔ／Ｍコントローラ４２に駆動力遮断信号を出力して（Ｓ３）、ステップＳ４以降の処理に進む。一方、駆動力遮断判定部４８ｃは、離間距離Ｄが駆動力遮断距離Ｙ２以上の場合に（Ｓ２：Ｎｏ）、駆動力遮断信号（Ｓ９）、警報作動信号（Ｓ１０）、及びブレーキ作動信号（Ｓ１１）を出力せずに、図１６の処理を終了する。
【0103】
駆動力遮断信号は、トランスミッション１３のクラッチを遮断状態に切り換えることを指示する信号である。すなわち、駆動力遮断信号を受信したＴ／Ｍコントローラ４２は、トランスミッション１３のクラッチを遮断状態に切り換える。
【0104】
次に、警報判定部４８ｂは、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒによって検出された離間距離Ｄと、目標制動距離算出部４６によって算出された警報作動距離Ｙ１とを比較する（Ｓ４）。そして、警報判定部４８ｂは、離間距離Ｄが警報作動距離Ｙ１未満の場合に（Ｓ４：Ｙｅｓ）、ブザー５４に警報作動信号を出力して（Ｓ５）、ステップＳ６以降の処理に進む。一方、警報判定部４８ｂは、離間距離Ｄが警報作動距離Ｙ１以上の場合に（Ｓ４：Ｎｏ）、警報作動信号（Ｓ１０）、及びブレーキ作動信号（Ｓ１１）を出力せずに、図１６の処理を終了する。
【0105】
警報作動信号は、ブザー５４の作動を指示する信号である。すなわち、警報作動信号を受信したブザー５４は、制御装置４０が自動的にブレーキ１４を作動させることを、鳴動することによってオペレータに報知する。
【0106】
次に、ブレーキ判定部４８ａは、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒによって検出された離間距離Ｄと、目標制動距離算出部４６によって算出された目標制動距離Ｙとを比較する（Ｓ６）。そして、ブレーキ判定部４８ａは、離間距離Ｄが目標制動距離Ｙ未満の場合に（Ｓ６：Ｙｅｓ）、ブレーキ制御部４９にブレーキ作動信号を出力して（Ｓ７）、ステップＳ８以降の処理に進む。一方、ブレーキ判定部４８ａは、離間距離Ｄが目標制動距離Ｙ以上の場合に（Ｓ６：Ｎｏ）、ブレーキ作動信号を出力せずに（Ｓ１１）、図１６の処理を終了する。
【0107】
ブレーキ作動信号は、目標減速度算出部４４によって算出された目標減速度ａに相当する制動力で、ブレーキ１４を作動させることを指示する信号である。すなわち、ブレーキ作動信号を受信したブレーキ制御部４９は、目標減速度算出部４４によって算出された目標減速度ａに相当する制動力（例えば、作動油の流量）を算出する。そして、ブレーキ制御部４９は、算出した制動力をブレーキ１４が発揮するように、ブレーキ制御油圧回路３３に制御信号を出力する。より詳細には、ブレーキ制御油圧回路３３の電磁比例弁に、算出した制動力に応じた制御電圧を印加すればよい。
【0108】
次に、ブレーキ判定部４８ａは、ブレーキ１４の作動条件を満たすか否かを判定する（Ｓ８）。一例として、ブレーキ判定部４８ａは、ホイールローダ１００が停止（車速Ｖ＝０）するまで、ブレーキ１４の作動を継続してもよい。他の例として、ブレーキ判定部４８ａは、アクセルペダル２１の踏込量が閾値未満になるまで、ブレーキ１４の作動を継続してもよい。さらに他の例として、ブレーキ判定部４８ａは、ブレーキペダル２３の踏込量が閾値以上になるまで、ブレーキ１４の作動を継続してもよい。
【0109】
ブレーキ判定部４８ａは、ブレーキ１４の作動条件を満たしている間（Ｓ８：Ｙｅｓ）、ブレーキ作動信号の出力を継続する（Ｓ７）。そして、ブレーキ判定部４８ａは、ブレーキ１４の作動条件を満たさないと判定した場合に（Ｓ８：Ｎｏ）、ブレーキ作動信号の出力を停止して（Ｓ１１）、図１６の処理を終了する。また、ブレーキ１４の作動条件を満たさないと判定した場合に（Ｓ８：Ｎｏ）、駆動力遮断判定部４８ｃは駆動力遮断信号の出力を停止し、警報判定部４８ｂは警報作動信号の出力を停止する。
【0110】
そして、車体コントローラ４３に含まれる各処理部４４～４９は、前述した処理を所定の時間間隔（例えば、１０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行する。そのため、ホイールローダ１００がダンプトラックＢに近づく過程で、まずトランスミッション１３のクラッチが遮断状態となり、次にブザー５４が鳴動して、最後にブレーキ１４が作動して、ダンプトラックＢに接触する前にホイールローダ１００が停止する。
【0111】
上記の実施形態によれば、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒを一対のリフトアーム１０１Ｌ、１０１Ｒより左右方向の外側に配置したので、バケット１０２の上下方向の位置に拘わらず、ホイールローダ１００の前方の障害物を検出することができる。
【0112】
なお、前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒは、キャブ１０５内のオペレータの視界を確保するために、バケット１０２の上下方向の位置に拘わらず、ホイールローダ１００の前方を照らせる位置に配置される。そこで、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒを前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒに取り付けることによって、ホイールローダ１００の前方の障害物を適切に検出することができる。
【0113】
また、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、ホイールローダ１００の前方よりやや外側を向いているのが望ましい。すなわち、ライダー１１４Ｌは左前方向を向き、ライダー１１４Ｒは右前方向を向いているのが望ましい。これにより、バケット１０２によって遮られるレーザパルス光をさらに少なくすることができる。
【0114】
また、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒの設置位置は、前照灯１１３Ｌ、１１３Ｒに限定されない。他の例として、ライダー１１４Ｌ、１１４Ｒは、前輪１０３Ｌ、１０３Ｒそれぞれを覆うフェンダーの上面に取り付けられてもよい。
【0115】
また、上記の実施形態によれば、転倒の心配がない目標減速度ａでホイールローダ１００を減速させるために、目標制動距離Ｙで制御装置４０が自動的にブレーキ１４を作動させる。その結果、ホイールローダ１００を転倒させることなく、障害物との接触を回避することができる。
【0116】
また、上記の実施形態によれば、制御装置４０がブレーキ１４を作動させるのに先立って、ブザー５４が鳴動する。これにより、障害物との接触の可能性をオペレータに認識させて、ブレーキペダル２３の操作を促すことができる。また、制御装置４０によるブレーキ１４の作動を予めオペレータに通知することによって、意図せずにブレーキ１４が作動することによるパニックを防止することができる。
【0117】
さらに、上記の実施形態によれば、制御装置４０がブレーキ１４を作動させるのに先立って、トランスミッション１３のクラッチを遮断状態にするので、小さな制動力でもホイールローダ１００を短距離で停止させることができる。その結果、ホイールローダ１００の転倒防止と、障害物との接触回避とを両立することができる。
【0118】
上述した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【符号の説明】
【0119】
１１ エンジン
１２ トルクコンバータ
１３ トランスミッション
１４ ブレーキ
１５ 油圧ポンプ
１６ ブレーキポンプ
１７ アキュームレータ
２０ 操作装置
２１ アクセルペダル
２２ 前後進指示スイッチ
２３ ブレーキペダル
２４ リフトアームレバー
２５ バケットレバー
２６ ステアリングホイール
３０ 油圧回路
３１ 作業機制御油圧回路
３２ ステア制御油圧回路
３３ ブレーキ制御油圧回路
４０ 制御装置
４１ エンジンコントローラ
４２ Ｔ／Ｍコントローラ
４３ 車体コントローラ
４４ 目標減速度算出部
４５ 目標停止距離算出部
４６ 目標制動距離算出部
４７ システム作動判定部
４８ 制御実行判定部
４８ａ ブレーキ判定部
４８ｂ 警報判定部
４８ｃ 駆動力遮断判定部
４９ ブレーキ制御部
５１ 積荷荷重センサ
５２ リフトアーム角度センサ
５３ 車速センサ
５４ ブザー
１００ ホイールローダ
１０１Ｌ，１０１Ｒ リフトアーム
１０２ バケット
１０３Ｌ，１０３Ｒ 前輪
１０４ 前フレーム
１０５ キャブ
１０６Ｌ，１０６Ｒ 後輪
１０７ 後フレーム
１０８Ｌ，１０８Ｒ リフトアームシリンダ
１０９ バケットシリンダ
１１０ ベルクランク
１１１ センタピン
１１２Ｌ，１１２Ｒ ステアリングシリンダ
１１３Ｌ，１１３Ｒ 前照灯
１１４Ｌ，１１４Ｒ ライダー
１２ トルクコンバータ
１３ トランスミッション
１４ ブレーキ
１５ 油圧ポンプ
１６ ブレーキポンプ
１７ アキュームレータ
２０ 操作装置
２１ アクセルペダル
２２ 前後進指示スイッチ
２３ ブレーキペダル
２４ リフトアームレバー
２５ バケットレバー
２６ ステアリングホイール
３０ 油圧回路
３１ 作業機制御油圧回路
３２ ステア制御油圧回路
３３ ブレーキ制御油圧回路
４０ 制御装置
４１ エンジンコントローラ
４２ Ｔ／Ｍコントローラ
４３ 車体コントローラ
４４ 目標減速度算出部
４５ 目標停止距離算出部
４６ 目標制動距離算出部
４７ システム作動判定部
４８ 制御実行判定部
４８ａ ブレーキ判定部
４８ｂ 警報判定部
４８ｃ 駆動力遮断判定部
４９ ブレーキ制御部
５１ 積荷荷重センサ
５２ リフトアーム角度センサ
５３ 車速センサ
５４ ブザー
１００ ホイールローダ
１０１Ｌ，１０１Ｒ リフトアーム
１０２ バケット
１０３Ｌ，１０３Ｒ 前輪
１０４ 前フレーム
１０５ キャブ
１０６Ｌ，１０６Ｒ 後輪
１０７ 後フレーム
１０８Ｌ，１０８Ｒ リフトアームシリンダ
１０９ バケットシリンダ
１１０ ベルクランク
１１１ センタピン
１１２Ｌ，１１２Ｒ ステアリングシリンダ
１１３Ｌ，１１３Ｒ 前照灯
１１４Ｌ，１１４Ｒ ライダー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】