JP6716595B2 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1、2に示す作業車両には、入力されるパイロット圧に応じて油圧アクチュエータに供給する油の流量を調整するステアリング弁と、ステアリング弁に供給するパイロット圧を調整するパイロット弁が設けられている。
本発明は、上記従来の作業車両の課題を考慮し、反転操作を行った場合に振動の発生を抑制可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することを目的とする。
第1の発明に係る作業車両は、フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、ジョイスティックレバーと、油圧アクチュエータと、制御弁と、変位検出部と、角度検出部と、制御部とを備える。ジョイスティックレバーは、オペレータによって操作され、目標ステアリング角を設定可能である。油圧アクチュエータは、油圧によって駆動され、ジョイスティックレバーの操作に応じてリアフレームに対するフロントフレームの実ステアリング角を変更する。制御弁は、目標ステアリング角と実ステアリング角の偏差がなくなるように油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御し、目標ステアリング角と実ステアリング角が一致した状態において中立位置をとる。力付与部は、ジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与する。変位検出部は、ジョイスティックレバーの変位を検出する。角度検出部は、実ステアリング角を検出する。制御部は、変位検出部および角度検出部による検出に基づいて、ジョイスティックレバーがフロントフレームの回転方向の反対方向に操作されていることを検出した場合、ジョイスティックレバーの操作に対して反力を付与するように力付与部を制御する。
このため、反転操作の際のジョイスティックレバーの操作感が重くなり、制御弁の左右位置の急な切り替わりを遅らせ、車体の振動の発生を抑制できる。
このように反転操作が検出された場合、制御弁の中立位置に達する前にジョイスティックレバーの操作に対して反力が付与される。すなわち、反転操作の際に制御弁の中立位置を越えるのを阻害するようにジョイスティックレバーの操作に対して反力が発生させる。
このため、反転操作の際に中立位置に近づくとジョイスティックレバーの操作感が重くなり、制御弁の左右位置の急な切り替わりを遅らせ、車体の振動の発生を抑制できる。
これにより、ジョイスティックレバーがフロントフレームの回転方向の反対方向に操作され、中立位置から所定の角度範囲内に位置するとき、ジョイスティックレバーの操作に対して反力が付与される。すなわち、反転操作の際に中立位置を越え、ジョイスティックレバーと中立位置の差がフレームの回転方向と反対方向に増加するのを阻害するようにジョイスティックレバーの操作に対して反力を発生させる。
これにより、ジョイスティックレバーがフロントフレームの回転方向の反対方向に操作されたことを検出することが出来る。
これにより、ジョイスティックレバーがフロントフレームの回転方向の反対方向に操作されたことを検出することが出来る。
このように、偏差角の絶対値が第3の所定値よりも小さい場合には、制御弁の中立位置に近い位置にジョイスティックレバーが操作されていると判断できる。これによって、反転操作の際に中立位置近傍に達したときにジョイスティックレバーの操作に対して反力を付与できる。
これにより、オペレータがジョイスティックレバーに加えたトルクに応じて力を付与できる。例えば、オペレータがジョイスティックレバーに加えたトルクが大きいときには、力付与部によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
これにより、ジョイスティックレバーを操作した後、ジョイスティックレバーに追従してステアリング角が変更し、ジョイスティックレバーの操作量とステアリング角が一致すると制御弁は中立位置となる。
これにより、オペレータの操作によってパイロット圧を調整し、ステアリング弁から油圧アクチュエータへの油の供給量が制御され、フロントフレームのリアフレームに対するステアリング角が変更される。
これにより、ジョイスティックレバーと制御弁を連結する連結部に電動モータの力を伝達でき、ジョイスティックレバーの操作に必要な力を変更できる。
これにより、反転操作の際に発生させる反力を作業車両の速度に応じて変化できる。
このため、反転操作の際にジョイスティックレバーの操作感が重くなり、制御弁の左右位置の急な切り替わりを遅らせ、車体の振動の発生を抑制できる。
(発明の効果)
本発明によれば、反転操作を行った場合に振動の発生を抑制可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することができる。
(実施の形態)
<1.構成>
(1−1.ホイールローダの構成の概要)
図1は、本実施の形態のホイールローダ1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1は、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操作装置8(後述する図2参照)と、を備えている。
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。
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。
ステアリング操作装置8は、詳しくは後述するが、ステアリングシリンダ21、22を有しており、ステアリングシリンダ21、22に供給する油の流量を変更することによって、フロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角を変更し、ホイールローダ1の進行方向を変更する。
図2は、ステアリング操作装置8の構成を示す油圧回路図である。本実施の形態のステアリング操作装置8は、一対のステアリングシリンダ21,22と、ステアリング油圧回路23と、ジョイスティックレバー24と、連結部25と、リンク機構26と、力付与部27と、制御部28と、を主に有する。
一対のステアリングシリンダ21、22は、油圧によって駆動される。一対のステアリングシリンダ21、22は、連結軸部13を挟んで車幅方向の左右側に並んで配置されている。ステアリングシリンダ21は、連結軸部13の左側に配置されている(図1参照)。ステアリングシリンダ22は、連結軸部13の右側に配置されている。ステアリングシリンダ21、22は、それぞれの一端がフロントフレーム11に取り付けられており、それぞれの他端が、リアフレーム12に取り付けられている。
ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート22bに油が供給され、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート22aから油が排出されると、ステアリングシリンダ21が伸長し、ステアリングシリンダ22が収縮する。これによってステアリング角θsが変化し車両は右に曲がる。また、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート22aに油が供給され、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート22bから油が排出されると、ステアリングシリンダ21が収縮し、ステアリングシリンダ22が伸長する。これによってステアリング角θsが変化し車両は左に曲がる。
また、ステアリングシリンダ21には、シリンダのストロークを検出するシリンダストロークセンサ106が設けられており、ステアリングシリンダ22には、シリンダのストロークを検出するシリンダストロークセンサ107が設けられている。これらシリンダストロークセンサ106、107の検出値が制御部28に送られ、ステアリング角θsが検出されてもよい。
ステアリング油圧回路23は、ステアリングシリンダ21、22に供給する油の流量を調整するための油圧回路である。ステアリング油圧回路23は、メイン油圧回路30と、パイロット油圧回路40と、を有する。
(a)メイン油圧経路
メイン油圧回路30は、メイン油圧源31からの油をステアリングシリンダ21、22に供給する回路であり、ステアリング弁32を有している。メイン油圧源31は、油圧ポンプおよびリリーフ弁等から構成される。
パイロット油圧回路40は、パイロット油圧源43からの油をステアリング弁32の第1パイロット室34と第2パイロット室35に供給するための回路である。
パイロット油圧回路40は、可変減圧部41と、パイロット弁42とを有する。
(i)可変減圧部
可変減圧部41は、パイロット油圧源43からパイロット弁42に送られる油圧を減圧して調整する。可変減圧部41は、電磁式減圧弁を内蔵し、制御部28からの指令信号を受けて油圧の制御を行う。
パイロット弁42は、パイロット油圧源43からステアリング弁32に入力されるパイロット圧を調整するロータリー式の弁である。
(パイロット弁の構成概要)
ロータリー式のパイロット弁42は、パイロットポンプポートP5、パイロットドレンポートP6、第1パイロットポートP7、第2パイロットポートP8を有する。パイロットポンプポートP5は、パイロット油圧管路44を介して可変減圧部41と繋がっており、可変減圧部41がパイロット油圧源43に繋がっている。パイロットドレンポートP6は、パイロットドレン管路45を介して油を回収するドレンタンクDTに接続されている。第1パイロットポートP7は、第1パイロット管路46を介して、ステアリング弁32の第1パイロット室34に接続されている。第2パイロットポートP8は、第2パイロット管路47を介して、ステアリング弁32の第2パイロット室35に接続されている。
操作スプール71が操作スリーブ72に対して中立位置Npにある場合は、パイロットポンプポートP5、パイロットドレンポートP6、第1パイロットポートP7、および第2パイロットポートP8がそれぞれ連通する。操作スプール71が操作スリーブ72に対して左パイロット位置Lpに配置されている場合には、パイロットポンプポートP5と第1パイロットポートP7が連通し、パイロットドレンポートP6と第2パイロットポートP8が連通する。また、操作スプール71が操作スリーブ72に対して右パイロット位置Rpに配置されている場合には、パイロットポンプポートP5と第2パイロットポートP8が連通し、パイロットドレンポートP6と第1パイロットポートP7が連通する。
パイロット弁42は、弁体部60と、操作入力軸61と、フィードバック入力軸62と、ハウジング63と、第1スプリング64と、第2スプリング65と、フィードバック部66と、を主に有する。
(操作入力軸)
操作入力軸61は、その中心軸O周りに回転可能に設けられており、ハウジング63に挿入されている。操作入力軸61は、後述するジョイスティックレバー24と連結部25を介して連結されている。操作入力軸61は、ジョイスティックレバー24の左右への回転角θinと同じ回転角で回転する。
フィードバック入力軸62は、操作入力軸61と同軸上に配置されており、中心軸O周りに回転可能に設けられている。フィードバック入力軸62は、操作入力軸61と対向するようにハウジング63に挿入されている。フィードバック入力軸62は、後述するリンク機構26を介してフロントフレーム11と連結されており、フロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角θsと同じ回転角で回転する。
ハウジング63には、略円筒状の空間が形成されており、上述したように操作入力軸61およびフィードバック入力軸62が挿入されている。ハウジング63には、弁体部60およびフィードバック部66が収納されており、パイロットポンプポートP5、パイロットドレンポートP6、第1パイロットポートP7、および第2パイロットポートP8が形成されている。
弁体部60は、操作スプール71と、操作スリーブ72とを有し、操作スプール71が操作スリーブ72に対して回転することにより、中立位置Np、左パイロット位置Lp、および右パイロット位置Rpをとる。
操作スプール71は、略円筒状であって操作入力軸61と同軸上に配置されており、操作入力軸61と接続されている。ジョイスティックレバー24は、後述する連結部25を介して操作入力軸61と繋がっており、オペレータがジョイスティックレバー24を回転角θin右側に操作すると、操作入力軸61および操作スプール71も中心軸Oを中心に回転角θin右回転する。また、操作スプール71の操作入力軸61寄りには、中心軸Oを挟むように対向する2か所の位置に周方向に沿ってスリット71a、71bが形成されている。
なお、本明細書において右回転および左回転とは、上方から見た場合の回転方向を示す。
第1スプリング64は、互いに回転可能な操作スプール71と操作スリーブ72の間に挿入されており、互いの回転角の差に応じた反力を発生させる。
図4(a)は、中心軸Oに対して垂直なAA´間の矢示断面図である。図4(a)に示すように、操作スプール71には、方形状の孔71c、71dが、直径方向の対向壁のそれぞれに設けられている。また、操作スリーブ72の操作入力軸61側の端には、直径方向の対向壁のそれぞれに矩形状の溝72c、72dが形成されている。第1スプリング64は、複数枚の凸形状の板バネを重ね合わせた2組の板バネ部64aから形成される。2組の板バネ部64aは、図4(a)においてX型になるように、凸同士を対向させるように配置されている。2組の板バネ部64aは、操作スプール71の孔71c、71dを貫通して、両端が操作スリーブ72の溝72c、72dに貫入されている。このように第1スプリング64によって操作スプール71と操作スリーブ72は連結されている。
また、ジョイスティックレバー24を操作することによって、図4(b)に示すように操作スプール71が操作スリーブ72に対して回転し、操作スプール71は操作スリーブ72に対して左パイロット位置Lpまたは右パイロット位置Rpに移動する。ジョイスティックレバー24を右側に回転操作すると、操作スプール71は操作スリーブ72に対して右側に回転し右パイロット位置Rpに移動する。また、ジョイスティックレバー24を左側に回転操作すると、操作スプール71は操作スリーブ72に対して左側に回転し左パイロット位置Lpに移動する。
一方、フィードバック部66は、リアフレーム12に対するフロントフレーム11のステアリング角θsを弁体部60にフィードバックする。フィードバック部66は、フィードバックスプール73と、フィードバックスリーブ74と、ドライブシャフト75と、第1センタピン76と、規制部78と、を主に有する。
ドライブシャフト75は、操作入力軸61とフィードバック入力軸62の間であって、操作入力軸61とフィードバック入力軸62と同軸上(中心軸O)に配置されている。ドライブシャフト75は、操作スプール71の内側に配置されている。ドライブシャフト75の操作入力軸61側の端には、第1センタピン76が中心軸Oに対して垂直に配置されている。第1センタピン76の両端は、スリット71a、71bを通過して操作スリーブ72に固定されている。詳しくは後述するが、第1センタピン76とスリット71a、71bによって操作スプール71の操作スリーブ72に対する回転角は所定範囲内の角度に規制される。また、第1センタピン76が操作スリーブ72とドライブシャフト75に固定されているため、ドライブシャフト75が回転するとドライブシャフト75と一体化された操作スリーブ72も回転する。
規制部78は、フィードバックスリーブ74のフィードバックスプール73に対する回転を所定範囲内の角度に規制する。規制部78は、第2センタピン77と、スリット73a、73bの周方向の両端の壁部73ae、73be(後述する図7参照)によって構成される。
第2スプリング65は、互いに回転可能なフィードバックスプール73とフィードバックスリーブ74の間に挿入されており、互いの回転差に応じた反力を発生させる。図4(c)は、図23のBB´間の矢示断面図である。
図4(c)に示すように、フィードバックスプール73には、方形状の孔73c、73dが、直径方向の対向壁のそれぞれに設けられている。
詳しくは図7を用いて後述するが、操作スプール71が操作スリーブ72に対して規制される角度まで回転し、更に、ジョイスティックレバー24を操作した場合に、図4(d)に示すように、第2スプリング65が撓んでフィードバックスリーブ74はフィードバックスプール73に対して回転する。尚、図4(d)は、図3のBB´間の矢示断面図であり、下方から視ているため、図4(b)と比較して回転方向の矢印が逆向きになっている。
上記フィードバック部66の構成によって、ステアリング角の変化に応じてフィードバック入力軸62が回転するとフィードバックスプール73が回転し、フィードバックスプール73と第2スプリング65を介して連結しているフィードバックスリーブ74も回転する。そして、フィードバックスリーブ74と、第2センタピン77、ドライブシャフト75および第1センタピン76を介して固定されている操作スリーブ72が回転し、操作スプール71と操作スリーブ72の回転角の差に変化が生じパイロット圧が変更される。
図5は、キャブ5内の構成を示す側面図である。キャブ5内には、オペレータが着座する運転席5aが設けられている。運転席5aの車幅方向左側にはステアリングボックス80が配置されている。
ジョイスティックレバー24は、ステアリングボックス80から前に向かって斜め上方に突出して配置されている。
連結部25は、ジョイスティックレバー24とパイロット弁42とを連結する。連結部25は、ステアリング操作軸81と、連結バー82と、ユニバーサルジョイント部83と、を主に有している。
ステアリング操作軸81は、詳細には、レバー側軸部81aと、入力軸部81bと、弁側軸部81cが順に繋がって構成されている(後述の図8参照)。すなわち、レバー側軸部81aの一端は連結バー82に連結されており、レバー側軸部81aの他端は入力軸部81bの一端に繋がっている。また、入力軸部81bの他端は、弁側軸部81cの一端に繋がっており、弁側軸部81cの他端は、ユニバーサルジョイント部83に繋がっている。入力軸部81bには、後述する力付与部27からの補助力または反力が入力される。
リンク機構26は、フォローアップレバー91と、フォローアップリンク92と、ブラケット93とを有する、
フォローアップリンク92は、パイロット弁42のフィードバック入力軸62に固定されている。ブラケット93は、フロントフレーム11に固定されている。フォローアップリンク92は、フォローアップレバー91とブラケット93とを連結している。
リンク機構26によってリアフレーム12に対するフロントフレーム11のステアリング角θsと、フィードバック入力軸62の回転角θfbは、同じ角度となる。
すなわち、フロントフレーム11がリアフレーム12に対して連結軸部13を中心にしてステアリング角θs右側に回転した場合には、リンク機構26を介してフィードバック入力軸62も回転角θs右回転し、ステアリング角θs左側に回転した場合には、リンク機構26を介してフィードバック入力軸62も回転角θs左回転する。
次に、ジョイスティックレバー24を操作する際に第1スプリング64および第2スプリング65によって生じるレバー反力について説明する。
図7(a)は、パイロット弁42を模式的に示した図である。図7(b)は、車体―レバー偏差角度とレバー反力の関係を示す図である。なお、車体―レバー偏差角度αは、ジョイスティックレバー24の回転角θinと、フロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角θs(=θfb)の差(θin―θfb)である。また、図7(c)は、偏差角度αがゼロのときにおける図7(a)のCC´間、DD´間、EE´間およびFF´間の矢示断面図である。図7(d)は、偏差角度αがθ2のときにおける図7(a)のCC´間、DD´間、EE´間およびFF´間の矢示断面図である。図7(e)は、偏差角度αがθ3のときにおける図7(a)のCC´間、DD´間、EE´間およびFF´間の矢示断面図である。図7(a)に示すように、CC´間、DD´間、EE´間およびFF´間の断面図は、いずれも上方から視た図である。尚、図7(b)では、説明を分かり易くするためジョイスティックレバー24の遊びは考慮していない。
すなわち、操作スプール71の回転角と操作スリーブ72の回転角の間に生じた回転角の差が、偏差角度αに対応する(図4(b)参照)。
第1スプリング64は、図7(b)に示すバネ特性S1を有している。第1スプリング64のバネ特性S1では、操作入力軸61を回転させるためには初期反力F1(第1スプリング64を撓ませ始めるために必要な力)以上の力でジョイスティックレバー24を操作する必要がある。また、第1スプリング64のバネ特性S1では、偏差角度αが大きくなるに従ってレバー反力が大きくなる。すなわち、偏差角度αが大きくなるに従って、ジョイスティックレバー24の操作に必要な力が大きくなる。
そして、ジョイスティックレバー24を例えば右側に回転操作して偏差角度αを大きくし、偏差角度αが角度θ2に達すると、図7(d)に示すように、第1センタピン76がスリット71aの周方向に形成されている壁部71aeと、スリット71bの周方向に形成されている壁部71beに当接する。このとき、第2センタピン77は、フィードバックスプール73のスリット73a、73bの中央に配置されている。これは、偏差角度αが角度θ2のときの第1スプリング64による反力をF2とすると、第2スプリング65のバネ特性S2に示すように初期反力(第2スプリング65を撓ませ始めるために必要な力)がF2に設定されているためである。なお、第2スプリング65の初期反力は、F2より大きく設定されていてもよく、F2以上であればよい。
図8は、力付与部27を示す斜視図である。
力付与部27は、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与する。力付与部27は、電動モータ111と、ウォームギア112と、を有する。ウォームギア112は、円筒ウォーム112aとウォームホイール112bを持つ。ウォームホイール112bは、上述した入力軸部81bの周囲に設けられており、円筒ウォーム112aと噛み合っている。電動モータ111の出力軸は、円筒ウォーム112aに接続されており、円筒ウォーム112aを、その中心軸周りに回転させる。電動モータ111は、制御部28に設けられている駆動回路204からの指令に基づいて駆動する。
電動モータ111が駆動されると、円筒ウォーム112aが回転し、その回転によってウォームホイール112bが回転し、ウォームホイール112bと固定されている入力軸部81bにも回転力が生じる。円筒ウォーム112aの回転方向を変えることによって、入力軸部81bに左回転および右回転のいずれの方向にも回転力を加えることができる。
図9は、制御部28の構成を示すブロック図である。
図9に示すように、制御部28は、記憶部200と、モータトルク決定部201と、反転時反力決定部202と、トルク合算部203と、駆動回路204とを有している。
モータトルク決定部201、反転時反力決定部202、およびトルク合算部203は、CPU等の演算装置によって実行される。
反転時反力決定部202は、第1回転角検出部101および第2回転角検出部102からの検出信号に基づいて、オペレータがジョイスティックレバー24を操作して反転操作を行ったことを検出し、その際に付与する反力を決定する。
駆動回路204は、算出された目標アシストトルク(Tm)に基づいて電動モータ111を駆動する。
反転時反力決定部202は、反転操作検出部221と、中立位置近傍検出部222と、フレーム角速度算出部211と、フレーム角速度判定部212と、偏差角変化算出部213と、偏差角変化判定部214と、反転阻害力演算部215と、を有する。
フレーム角速度算出部211は、第2回転角検出部102の検出値θfb(=θs)に基づいて、フロントフレーム11がリアフレーム12に対して回転する際のフロントフレーム11の角速度(dθs/dt)を算出する。
偏差角変化算出部213は、車体―レバー偏差角度α(θin―θfb(=θs))の単位時間当たりの変化を算出することによって、偏差角の単位時間当たりの変化(dα/dt)を算出する。
反転操作検出部221は、オペレータがジョイスティックレバー24を操作して反転操作を行ったことを検出する。ここで、反転操作とは、ジョイスティックレバー24がフロントフレームの回転方向の反対方向に向かって操作されることである。
具体的には、(dθs/dt)/(dα/dt)の値が負である場合に、ジョイスティックレバー24がフロントフレーム11の回転方向と反対方向に操作されたことが検出される。
また、制御部28による電動モータ111および可変減圧部41の制御は、有線で行われてもよいし、無線によって行われても良い。
以下に、本実施の形態のホイールローダ1の動作について説明する。
はじめに、一般的なステアリング操作について説明を行った後に反転操作について説明する。その後、ステアリング操作および反転操作時における力付与部27の制御について説明を行う。
ジョイスティックレバー24が中央位置にある場合、操作入力軸61は所定の初期位置に位置しており、操作入力軸61による回転角θinはゼロである。また、ステアリング角θsもゼロであるため、フィードバック入力軸62も所定の初期位置に位置している。なお、本実施の形態では、ステアリング角θsは、図7(a)に示すように、リアフレーム12に対して前後方向に沿った状態をゼロとして、その状態からの角度を示す。また、回転角θinは、図6に示すように、ジョイスティックレバー24の中央位置からの回転角を示す。また、偏差角を求める際には、例えば、右方向への回転をプラスの角度、左方向への回転をマイナスの角度として演算しても良い。
これにより、ステアリング弁32の弁体33が右ステアリング位置Rsに移動し、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート22bに油が供給されるとともに、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート22aから油が排出される。これによりステアリング角θsが除々に増大し、フロントフレーム11がリアフレーム12に対して右方向に向けられる(図2のR参照)。このステアリング角θsの変化は、リンク機構26によってフィードバック入力軸62へと伝達され、フィードバック入力軸62は回転角θsで回転する。
次に、オペレータがジョイスティックレバー24を右側位置から中央位置に向けて戻すと、操作入力軸61も同様に回転して操作入力軸61の回転角θinが減少する。このとき、左右のステアリングシリンダ21、22の反応の遅れのために、ステアリング角θsはまだ回転角θ1の状態である。このため、回転角の差α(=θin―θs)はゼロから減少してマイナスになる。すると、操作スプール71が操作スリーブ72に対して左回転して左パイロット位置Lpに移動し、第1パイロットポートP7にパイロット圧が供給される。これにより、ステアリング弁32の弁体33が左ステアリング位置Lsに移動し、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート21aに油が供給されるとともに、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート21bから油が排出される。これによりステアリング角θsが回転角θ1から除々に減少する。このステアリング角θsの変化は、リンク機構26によってフィードバック入力軸62へと伝達され、フィードバック入力軸62はステアリング角θsの変化と同じ回転角の変化で回転する。
なお、ジョイスティックレバー24を左側に回転させた場合は、上記と同様であるため省略する。
次に、反転操作について説明する。
図10(a)〜(d)は、オペレータによる反転操作を説明するための模式図である。図10(a)〜(d)の上側には、リアフレーム12に対するフロントフレーム11の回転を示しており、下側にはジョイスティックレバー24の回転を示している。
ジョイスティックレバー24が急に操作されるため、フロントフレーム11はリアフレーム12に対して右側に回転している状態で、ジョイスティックレバー24は左側に回転される。そのため、角度θ5と角度θ6の間の角度θ7でステアリング角θsと回転角θinが一致し、パイロット弁42が中立位置Npとなる。なお、ジョイスティックレバー24が急に左回転操作されるため、角度θ7は角度θ6とほぼ同じ値である。
以上のように、フロントフレーム11が右回転しているにもかかわらず、パイロット弁42が右パイロット位置Rpから左パイロット位置Lpに急に切り替わるため、車体に振動が生じる場合がある。
次に、この車体の振動を抑制するための力付与部の制御について説明する。
次に、上述した一般的なステアリング操作および反転操作における力付与部27の制御について説明する。
図11は、本実施の形態の力付与部の制御動作を示すフロー図である。
次に、ステップS20において、モータトルク決定部201によって偏差角度α(θin―θs)が演算される。
モータトルク決定部201は、記憶部200に予め記憶されている第1アシストトルク情報(レバー入力トルクに対して付与するアシストトルク)および第2アシストトルク情報(偏差角度に対して付与するアシストトルク)に基づいて、モータトルク(Tm)を決定する。
図12(a)は、記憶部200に予め記憶されている第1アシストトルク情報を示す図である。図12(a)は、トルクセンサ103によって検出されたトルクに対して付与するアシストトルクを示す図である。図12(a)に示すアシストトルク情報では、正のレバー入力トルクが右方向側へのジョイスティックレバー24の回転によって生じるトルクを示し、負のレバー入力トルクが左方向側へのジョイスティックレバー24の回転によって生じるトルクを示す。また、正のアシストトルクが力付与部27によって右回転に力が加えられる場合を示し、負のアシストトルクが力付与部27によって左回転に力が加えられる場合を示す。
すなわち、図12(a)の線L1では、ジョイスティックレバー24を右側に操作した場合に、入力軸部81bに右回転方向に力が付与されることを示し、線L2では、ジョイスティックレバー24を左側に操作した場合に、入力軸部81bに左回転方向に力が付与されることを示す。また、トルクセンサ103によって検出されるトルクの絶対値が大きい程、付加されるアシスト力も大きくなるようアシストトルクが設定されている。
上述したように、ジョイスティックレバー24を左右に操作する際、偏差角度αが±θ3(キャッチアップ角ともいう)に達すると、第2センタピン77が壁部73ae、73beに当接する。このときジョイスティックレバー24を勢い良く操作すると、当接によって手首に急激に反動が生じる。
オペレータがジョイスティックレバー24を操作して入力軸部81bにトルクが生じると、モータトルク決定部201は、そのトルクTlから図12(a)に示す第1アシストトルク情報に基づいてトルクを求め、偏差角度αから図12(b)に示す第2アシストトルク情報に基づいてトルクを求める。そして、モータトルク決定部201は、求めた2つのトルクを合算して、モータトルク(Tm)を算出する。
再びフロー図の説明に戻る。次に、ステップS40において、フレーム角速度判定部212は、フレーム角速度算出部211によって算出された角速度の絶対値(|dθs/dt|)が、記憶部200に記憶されているフレーム角速度の所定値(例えば、5deg/sec)よりも大きいか否かを判定する。
一方、角速度の絶対値(|dθs/dt|)が、フレーム角速度の所定値(例えば、5deg/sec)よりも大きいと判定された場合には、制御は、ステップS50に進む。
ステップS50において、偏差角の単位時間当たりの変化の絶対値(|dα/dt|)が、偏差角の単位時間当たりの変化の所定値(例えば、10deg/sec)以下と判定された場合には、制御はステップS100へと進み、モータトルク決定部201で求められたモータトルク(Tm)で電動モータ111が駆動される。
そして、ステップS60において、反転操作検出部221は、フレーム角速度算出部211によって算出されたフレーム角速度(dθs/dt)と、偏差角変化算出部213によって算出された偏差角の単位時間当たりの変化(dα/dt)から、(dθs/dt)/(dα/dt)の値が負であるか否かを判定する。これによって、ジョイスティックレバー24がフロントフレーム11の回転方向の反対方向に操作されることが検出される。
一方、ステップS60において、(dθs/dt)/(dα/dt)の値が負であると判定された場合には、制御はステップS70へと進む。
ステップS70において、偏差角度の絶対値|α|が、偏差角度の所定値(例えば、5°)以上と判定された場合、制御はステップS100へと進み、モータトルク決定部201で求められたモータトルク(Tm)で電動モータ111が駆動される。
そして、ステップS80において、反転阻害力演算部215によって反転阻害力(Th)が算出される。この反転阻害力(Th)は、例えば、ジョイスティックレバー24の回転角速度(dθin/dt)を算出し、dθin/dtを変数として演算される。例えば、ジョイスティックレバー24の回転角速度が速い場合ほど、反転阻害力を大きするように設定することができる。
図14において、正の値の車体―レバー偏差角度α(°)は、ジョイスティックレバー24が中立位置Npから右側に回転操作される場合を示す。正の値の車体―レバー偏差角度α(°)における正のレバー反力は、左方向の反力(右から中立位置Npに戻ろうとする力)を示す。正の値の車体―レバー偏差角度α(°)における負のレバー反力は、右方向の反力を示す。
そして、ステップS100において、合算されたモータトルク(Tm)に基づいて駆動回路204に指令トルクが出力される。そして、駆動回路204からの指令トルクに基づいて、電動モータ111が駆動して入力軸部81bに力が付与され、ジョイスティックレバー24の操作に対して力が付与される。
また、偏差角度が±θ4に達すると、レバー反力が大きくなり、キャッチアップ角における手首への反動が抑制される。
(1)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、フロントフレーム11とリアフレーム12が連結されたアーティキュレート式のホイールローダであって、ジョイスティックレバー24と、ステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)と、パイロット弁42(制御弁の一例)と、第1回転角検出部101(変位検出部の一例)と、第2回転角検出部102(角度検出部の一例)と、制御部28とを備える。ジョイスティックレバー24は、オペレータによって操作され、目標ステアリング角を設定可能である。ステアリングシリンダ21、22は、油圧によって駆動され、ジョイスティックレバー24の操作に応じてリアフレーム12に対するフロントフレーム11の実ステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、目標とするステアリング角θinと実ステアリング角θsの偏差がなくなるようにステアリングシリンダ21、22に供給される油の流量を制御し、目標とするステアリング角θinと実ステアリング角θsが一致した状態において中立位置Npをとる。力付与部27は、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与する。第1回転角検出部101は、ジョイスティックレバー24の回転角(変位の一例)を検出する。第2回転角検出部102は、実ステアリング角θsを検出する。制御部28は、第1回転角検出部101および第2回転角検出部102による検出に基づいて、ジョイスティックレバー24がフロントフレーム11の回転方向の反対方向に向かって反転操作されていることを検出した場合、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を付与するように力付与部27を制御する。
このため、反転操作の際にジョイスティックレバー24の操作感が重くなり、パイロット弁42の左右位置の急な切り替わりを遅らせ、車体の振動の発生を抑制できる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、中立位置Npに達する前に、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を付与するように力付与部27を制御する。
このように反転操作が検出された場合、パイロット弁42の中立位置Npに達する前にジョイスティックレバー24の操作に対して反力が付与される。すなわち、反転操作の際にパイロット弁42の中立位置Npを越えるのを阻害するようにジョイスティックレバー24の操作に対して反力が発生させる。
このため、反転操作の際に中立位置Npに近づくとジョイスティックレバー24の操作感が重くなり、パイロット弁42の左右位置の急な切り替わりを遅らせ、車体の振動の発生を抑制できる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、中立位置Npから±5°(所定の角度範囲内の一例)において、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を付与するように力付与部27を動作させる。
これにより、ジョイスティックレバー24がフロントフレーム11の回転方向の反対方向に操作され、中立位置Npから所定の角度範囲内において、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力が付与される。すなわち、反転操作の際に中立位置Npを越え、その差をフロントフレーム11の回転方向を反対方向に増加するのを阻害するようにジョイスティックレバー24の操作に対して反力を発生させる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、制御部28は、フレーム角速度判定部212を更に有する。フレーム角速度判定部212は、図11に示すように、第2回転角検出部102の検出に基づいて求められるフロントフレーム11がリアフレーム12に対して回転する際のフレーム角速度の絶対値(|dθ/dt|)が、5deg/sec(第1の所定値の一例)よりも大きいか否か判定する。制御部28は、フレーム角速度判定部212によってフレーム角速度の絶対値(|dθ/dt|)が5deg/secよりも大きい判定された場合に、反力を発生するように力付与部27を動作させる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、偏差角変化算出部213と、偏差角変化判定部214と、を更に有する。偏差角変化算出部213は、図11に示すように、第1回転角検出部101および第2回転角検出部102の検出に基づいて、ジョイスティックレバー24の回転角θinと実ステアリング角θinの回転角の差である偏差角の単位時間当たりの変化(dα/dt)を算出する。偏差角変化判定部214は、偏差角変化算出部213によって算出された偏差角の単位時間当たりの変化の絶対値(|dα/dt|)が、10deg/sec(第2の所定値の一例)よりも大きいか判別する。制御部28は、偏差角変化判定部214によって偏差角の単位時間当たりの変化の絶対値(|dα/dt|)が10deg/secよりも大きいと判定された場合に、反力を発生するように力付与部27を動作させる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、偏差角変化算出部213と、反転操作検出部221と、を有する。偏差角変化算出部213は、第1回転角検出部101(変位検出部の一例)および第2回転角検出部102(角度検出部の一例)の検出に基づいて、ジョイスティックレバー24の回転角θinと実ステアリング角θsの回転角の差である偏差角の単位時間当たりの変化(dα/dt)を算出する。反転操作検出部221は、第2回転角検出部102の検出に基づいて求められるフロントフレーム11がリアフレーム12に対して回転する際のフレーム角速度(dθs/dt)と、偏差角変化算出部213によって算出された偏差角の単位時間当たりの変化(dα/dt)とに基づいて、ジョイスティックレバー24がフロントフレーム11の回転方向の反対方向に操作されたことを検出する。
これにより、ジョイスティックレバーがフロントフレームの回転方向の反対方向に操作されたことを検出することが出来る。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、中立位置近傍検出部222(偏差角度判定部の一例)を有する。中立位置近傍検出部222は、図11に示すように、第1回転角検出部101および第2回転角検出部102の検出に基づいて、ジョイスティックレバー24の回転角θinと実ステアリング角θsの回転角の差である偏差角αの絶対値が5°(第3の所定値の一例)よりも小さいか否か判定する。制御部28は、中立位置近傍検出部222によって偏差角αの絶対値が5°よりも小さいと判定された場合に、反力を発生するように力付与部27を動作させる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、トルクセンサ103を更に備える。トルクセンサ103は、ジョイスティックレバー24の操作によって生じるトルク(Tl)を検出する。制御部28は、トルクセンサ103によって検出されたトルク(Tl)に基づいた大きさの反力を付与するよう力付与部27を動作させる。
これにより、オペレータがジョイスティックレバー24に加えたトルク(Tl)に応じて力を付与できる。例えば、オペレータがジョイスティックレバー24に加えたトルクが大きいときには、力付与部27によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、パイロット弁42(制御弁の一例)は、操作入力軸61(第1入力部材の一例)と、フィードバック入力軸62(第2入力部材の一例)と、を有する。操作入力軸61は、ジョイスティックレバー24に連結されジョイスティックレバー24の回転角θin(操作量の一例)に応じて変位する。フィードバック入力軸62は、実ステアリング角θsに応じて変位する。パイロット弁42は、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)変位量に対する操作入力軸61の回転角の差αに応じて、ステアリングシリンダ21、22に供給される油の流量を制御する。中立位置Npは、操作入力軸61の回転角θinがフィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)と一致する位置である。
これにより、ジョイスティックレバー24を操作した後、ジョイスティックレバー24に追従してステアリング角θsが変更し、ジョイスティックレバー24の回転角θinとステアリング角θsが一致するとパイロット弁42は中立位置Npとなる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、ステアリング弁32を更に備える。ステアリング弁32は、パイロット弁42(制御弁の一例)から入力されるパイロット圧に基づいてステアリングシリンダ21、22に供給される油の流量を調整する。パイロット弁42は、パイロット圧を調整することにより、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22に供給される油の流量を制御する。
これにより、オペレータの操作によってパイロット圧を調整し、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21,22への油の供給量が制御され、フロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角θsが変更される。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、連結部25を更に備える。連結部25は、ジョイスティックレバー24とパイロット弁42を連結する。力付与部27は、電動モータ111と、ウォームギア112(伝達機構の一例)とを有する。電動モータ111は、補助力または反力を発生する。ウォームギア112(伝達機構の一例)は、電動モータ111による補助力または反力を連結部に伝達する。
これにより、ジョイスティックレバー24とパイロット弁42を連結する連結部25に電動モータ111の力を伝達でき、ジョイスティックレバー24の操作に必要な力を変更できる。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)の制御方法は、フロントフレーム11とリアフレーム12が連結されたアーティキュレート式であって、リアフレーム12に対するフロントフレーム11のステアリング角θsを変更するステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)への油の供給を制御するパイロット弁42(制御弁の一例)に連結されたジョイスティックレバー24を有するホイールローダ1の制御方法であって、ステップS60(反転操作検出ステップの一例)と、力付与ステップ(ステップS100)と、を備える。ステップS60(反転操作検出ステップの一例)は、ジョイスティックレバー24がフロントフレーム11の回転方向の反対方向に操作されていることを検出する。ステップS100(力付与ステップの一例)は、ステップS60(反転操作検出ステップの一例)によって反転操作が検出された場合、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を付与する。
このため、反転操作の際にジョイスティックレバー24の操作感が重くなり、パイロット弁42の左右位置の急な切り替わりを遅らせ、車体の振動の発生を抑制できる。
以上、本開示の一実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態に限定されるものではなく、本開示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、モータトルク決定部201で決定されたモータトルク(Tm)に反転阻害力演算部215によって演算された反転阻害力(Th)を合算しているが、モータトルク決定部201が設けられておらず、反転阻害力(Th)のみを電動モータ111が入力軸部81bに付与してもよい。
上記実施の形態では、モータトルク決定部201は、図12(a)に示す第1アシストトルク情報および図12(b)に示す第2アシストトルク情報に基づいて、アシストトルクを算出し、そのアシストトルクをモータトルク(Tm)としているが、更に、車速センサ105によって検出される車両速度に基づいて、アシストトルクを変更するようにしてもよい。
そして、ステップS80において、反転阻害力演算部215が反転阻害力(Th)を算出する際に、図15の式(Th=g(dθin/dt、 V)*K)に示すように、車速Vも考慮して反転阻害力を算出する。例えば、車速が大きい程、反転阻害力を大きくするように関数gを設定すればよい。これによって、高速運転中において反転操作を行った場合の振動の発生を抑制でき、高速安定性を向上できる。
上記実施の形態では、反転操作検出部221は、ステップS60において、フレーム角速度(dθs/dt)と偏差角の単位時間当たりの変化(dα/dt)を用いて反転操作の検出を行っているが、ジョイスティックレバー24の角速度(dθin/dt)の方向と、フレーム角速度(dθs/dt)の方向に基づいて反転操作の検出を行っても良い。この場合、反転操作検出部221は、第1回転角検出部101による検出値に基づいて求められたジョイスティックレバー24の角速度(dθin/dt)と、フレーム角速度(dθs/dt)の方向が逆である場合((dθin/dt)/(dθs/dt)<0)に、反転操作が行われていることを検出する。
上記実施の形態では、ステップS10において、制御部28は、第2回転角検出部102から回転角θfb(=θs)を読み込んでいるが、これに限らず、ステアリング角検出部104によって検出されるステアリング角θsを読み込んでもよいし、シリンダストロークセンサ106、107の検出値を読み込んでステアリング角θsを算出してもよい。
上記実施の形態では、連結部25によってジョイスティックレバー24とパイロット弁42が機械的に連結されているが、これに限られるものではない。ジョイスティックレバー24とパイロット弁が機械的に連結されておらず、ジョイスティックレバー24の操作が電気的にパイロット弁に伝達されてパイロット弁が操作されてもよい。
制御部28は、受信した回転角θinとステアリング角θsの情報に基づいて、パイロット弁42´に指令を送信し、パイロット弁42´のスプール71´の移動を制御する。スプール71´の移動により、パイロット弁42´からステアリング弁32へと供給されるパイロット圧が変化し、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22に供給される油量が変化する。これによって、ステアリング操作が行われる。このとき、制御部28が、θinとθsの差分が小さくなるように、パイロット圧を制御することにより、回転角θinとステアリング角θsが一致するように制御してもよい。
図5に示すステアリング操作装置8は、ジョイスティックレバー24自体が上下方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能である。図16に示すステアリング操作装置8´のジョイスティックレバー24自体が水平方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能な構成であってもよい。要するに、ジョイスティックレバー24の操作に基づいてパイロット弁42´が動作し、力付与部27からの力がジョイスティックレバー24に伝達可能な構成であればよい。
なお、電気的な伝達は、有線または無線もどちらの手段で行われてもよい。
上記実施の形態では、第1スプリング64および第2スプリング65の2つのスプリングが設けられていたが、第2スプリング65が設けられていなくてもよい。この場合、例えば、フィードバックスプール73とフィードバックスリーブ74の間は固定されていればよい。
上記実施の形態では、制御弁の一例であるパイロット弁42から入力されるパイロット圧に応じてステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22に供給される油の供給量が制御されるよう構成されていたが、パイロット弁42からの油が直接ステアリングシリンダ21、22に供給される構成であってもよい。
上記実施の形態では、電動モータ111によって力を発生させているが、電動モータに限らず、油圧モータなどであってもよく、要するに付与する力を発生させることができるアクチュエータ等であればよい。
(I)
上記実施の形態では、駆動回路204は制御部28に含まれているが、制御部28に含まれておらず、駆動回路204のみが単体で実装されていてもよい。さらに駆動回路204は、電動モータに実装されていてもよい
(J)
上記実施の形態では、ホイールローダ1を作業車両の一例として記載しているが、ホイールローダに限らなくてもよく、アーティキュレート式のダンプトラック、モータグレーダ等であってもよく、アーティキュレート式の作業車両であればよい。
2 :車体フレーム
3 :作業機
4 :フロントタイヤ
5 :キャブ
5a :運転席
6 :エンジンルーム
7 :リアタイヤ
8 :ステアリング操作装置
11 :フロントフレーム
12 :リアフレーム
13 :連結軸部
14 :ブーム
15 :バケット
16 :リフトシリンダ
17 :バケットシリンダ
18 :ベルクランク
21 :ステアリングシリンダ
21a :伸長ポート
21b :収縮ポート
22 :ステアリングシリンダ
22a :伸長ポート
22b :収縮ポート
23 :ステアリング油圧回路
24 :ジョイスティックレバー
25 :連結部
26 :リンク機構
27 :力付与部
28 :制御部
30 :メイン油圧回路
31 :メイン油圧源
32 :ステアリング弁
33 :弁体
34 :第1パイロット室
35 :第2パイロット室
36 :メイン油圧管路
37 :メインドレイン管路
38 :第1ステアリング管路
39 :第2ステアリング管路
40 :パイロット油圧回路
41 :可変減圧部
42 :パイロット弁
43 :パイロット油圧源
44 :パイロット油圧管路
45 :パイロットドレン管路
46 :第1パイロット管路
47 :第2パイロット管路
60 :弁体部
61 :操作入力軸
62 :フィードバック入力軸
63 :ハウジング
64 :第1スプリング
64a :板バネ部
65 :第2スプリング
65a :板バネ部
66 :フィードバック部
71 :操作スプール
71a :スリット
71ae :壁部
71b :スリット
71be :壁部
71c :孔
71d :孔
72 :操作スリーブ
72c :溝
72d :溝
73 :フィードバックスプール
73a :スリット
73ae :壁部
73b :スリット
73be :壁部
73c :孔
73d :孔
74 :フィードバックスリーブ
74c :溝
74d :溝
75 :ドライブシャフト
76 :第1センタピン
77 :第2センタピン
78 :規制部
80 :ステアリングボックス
81 :ステアリング操作軸
81a :レバー側軸部
81b :入力軸部
81b1 :第1端
81b2 :第2端
81c :弁側軸部
82 :連結バー
83 :ユニバーサルジョイント部
83a :中央部
83b :ジョイント部
83c :ジョイント部
84 :孔
91 :フォローアップレバー
92 :フォローアップリンク
93 :ブラケット
101 :第1回転角検出部
102 :第2回転角検出部
103 :トルクセンサ
104 :ステアリング角検出部
105 :車速センサ
106 :シリンダストロークセンサ
107 :シリンダストロークセンサ
111 :電動モータ
112 :ウォームギア
112a :円筒ウォーム
112b :ウォームホイール
200 :記憶部
201 :モータトルク決定部
202 :反転時反力決定部
203 :トルク合算部
204 :駆動回路
211 :フレーム角速度算出部
212 :フレーム角速度判定部
213 :偏差角変化算出部
214 :偏差角変化判定部
215 :反転阻害力演算部
221 :反転操作検出部
222 :中立位置近傍検出部
Claims (14)
- フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、
オペレータによって操作され、目標ステアリング角を設定可能なジョイスティックレバーと、
油圧によって駆動され、前記ジョイスティックレバーの操作に応じて前記リアフレームに対する前記フロントフレームの実ステアリング角を変更する油圧アクチュエータと、
前記目標ステアリング角と前記実ステアリング角の偏差がなくなるように前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御し、前記目標ステアリング角と前記実ステアリング角が一致した状態において中立位置をとる制御弁と、
前記ジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与する力付与部と、
前記ジョイスティックレバーの変位を検出する変位検出部と、
前記実ステアリング角を検出する角度検出部と、
前記変位検出部および前記角度検出部による検出に基づいて、前記ジョイスティックレバーが前記フロントフレームの回転方向の反対方向に操作されていることを検出した場合、前記ジョイスティックレバーの操作に対して反力を付与するように前記力付与部を制御する制御部と、を備えた、
作業車両。 - 前記制御部は、前記中立位置に達する前に、前記ジョイスティックレバーの操作に対して反力を付与するように前記力付与部を制御する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御部は、前記中立位置から所定の角度範囲内において、前記ジョイスティックレバーの操作に対して反力を付与するように前記力付与部を動作させる、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記角度検出部の検出に基づいて求められる前記フロントフレームが前記リアフレームに対して回転する際のフレーム角速度が、第1の所定値よりも大きいか否か判定するフレーム角速度判定部を有し、
前記フレーム角速度判定部によって前記フレーム角速度が前記第1の所定値よりも大きいと判定された場合に、前記反力を発生するように前記力付与部を動作させる、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記変位検出部および前記角度検出部の検出に基づいて、前記ジョイスティックレバーと前記実ステアリング角の回転角の差である偏差角の単位時間当たりの変化を算出する偏差角変化算出部と、
前記偏差角変化算出部によって算出された前記偏差角の単位時間当たりの変化の絶対値が、第2の所定値よりも大きいか判別する偏差角変化判定部と、を更に有し、
前記偏差角変化判定部によって前記偏差角の単位時間当たりの変化の絶対値が前記第2の所定値よりも大きいと判定された場合に、前記反力を発生するように前記力付与部を制御する、
請求項1又は4に記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記変位検出部および前記角度検出部の検出に基づいて、前記ジョイスティックレバーと前記実ステアリング角の回転角の差である偏差角の単位時間当たりの変化を算出する偏差角変化算出部と、
前記角度検出部の検出に基づいて求められる前記フロントフレームが前記リアフレームに対して回転する際のフレーム角速度と、前記偏差角変化算出部によって算出された前記偏差角の単位時間当たりの変化とに基づいて、前記ジョイスティックレバーが前記フロントフレームの回転方向の反対方向に操作されたことを検出する反転操作検出部とを有する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記変位検出部の検出に基づいて求められる前記ジョイスティックレバーの角速度の方向と、前記角度検出部の検出に基づいて求められる前記フロントフレームが前記リアフレームに対して回転する際のフレーム角速度の方向が逆であることにより、前記ジョイスティックレバーが前記フロントフレームの回転方向の反対方向に操作されていることを検出する反転操作検出部を有する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記変位検出部および前記角度検出部の検出に基づいて、前記ジョイスティックレバーと前記実ステアリング角の回転角の差である偏差角の絶対値が第3の所定値よりも小さいか否か判定する偏差角度判定部を、有し、
前記制御部は、前記偏差角度判定部によって前記偏差角の絶対値が前記第3の所定値よりも小さいと判定された場合に、前記反力を発生するように前記力付与部を動作させる、
請求項3に記載の作業車両。 - 前記ジョイスティックレバーの操作によって生じるトルクを検出するトルクセンサを更に備え、
前記制御部は、
前記トルクセンサによって検出されたトルクに基づいた大きさの前記反力を付与するよう前記力付与部を動作させる、請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御弁は、
前記ジョイスティックレバーに連結され前記ジョイスティックレバーの操作量に応じて変位する第1入力部材と、
前記実ステアリング角に応じて変位する第2入力部材と、を有し、
前記第2入力部材の変位量に対する前記第1入力部材の変位量の差に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御し、
前記中立位置は、前記第1入力部材の変位量が前記第2入力部材の変位量と一致する位置である、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御弁から入力されるパイロット圧に基づいて前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を調整するステアリング弁を更に備え、
前記制御弁は、前記パイロット圧を調整することにより、前記ステアリング弁から前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記ジョイスティックレバーと前記制御弁を連結する連結部を更に備え、
前記力付与部は、
前記補助力または前記反力を発生する電動モータと、
前記電動モータによる前記補助力または前記反力を前記連結部に伝達する伝達機構と、を有する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記作業車両の速度を検出する速度検出部を更に備え、
前記制御部は、前記速度検出部によって検出される速度に応じて、前記ジョイスティックレバーの操作に対して付与する反力を変更するように前記力付与部を制御する、
請求項1に記載の作業車両。 - フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式であって、前記リアフレームに対する前記フロントフレームのステアリング角を変更する油圧アクチュエータへの油の供給を制御する制御弁に連結されたジョイスティックレバーを有する作業車両の制御方法であって、
前記ジョイスティックレバーが前記フロントフレームの回転方向の反対方向に操作されていることを検出する反転操作検出ステップと、
前記反転操作検出ステップによって反転操作が検出された場合、前記ジョイスティックレバーの操作に対して反力を付与する力付与ステップと、を備えた、作業車両の制御方法。
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