JP7022691B2 - 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。
このようなパイロット弁は、操作入力軸の回転角とフィードバック入力軸の回転角の差である偏差角度に応じてステアリング弁に入力されるパイロット圧を調整する。調整されたパイロット圧に応じてステアリング弁から油圧アクチュエータに供給される油の流量が変更され、ステアリング角が変更される。
一方、車体を屈曲させたい場合には、オペレータは、車体のステアリング角速度(アーティキュレート式の場合、屈曲速度ともいえる)よりも速い速度でジョイスティックレバーを回転操作し、車体とジョイスティックレバーの偏差角度を大きくする。これにより、車体のステアリング角速度を速くすることができる。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、ステアリング角速度の上限に関する情報をオペレータに通知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。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために、第1の発明に係る作業車両は、油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、操作部材と、制御弁と、角速度対応値検出部と、通知部と、制御部と、を備える。油圧アクチュエータは、供給される油に基づいてステアリング角を変更する。油圧ポンプは、油圧アクチュエータに油を供給する。操作部材は、ステアリング角を変更する際にオペレータによって操作される。制御弁は、操作部材の操作量に基づいて油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給する油の流量を制御する。角速度対応値検出部は、油の流量に基づいて変更されるステアリング角速度に対応する値を検出する。通知部は、対応値が前記ステアリング角速度の上限に基づいて予め設定された閾値に達したことを示す通知をオペレータに行う。制御部は、対応値が閾値に達したことを検出した場合に、通知部に前記通知を行わせる。
このようなアーティキュレート式の作業車両において、オペレータは、ステアリング角速度の上限に関する情報を認識することができる。
油圧ポンプの吐出流量が多くなるとステアリング角速度が速くなり、吐出流量が少なくなるとステアリング角速度は遅くなる。
このように、ステアリングポンプの吐出流量によってステアリング角速度が変化するため、ステアリングポンプの吐出流量を検出することで、ステアリング角速度の上限に関する情報を検出することができる。
これにより、油圧ポンプの斜板または斜軸の角度と、エンジン回転数を取得することによって、油圧ポンプの吐出流量が最大吐出流量に基づいて予め設定された閾値に達したことを判定できるため、ステアリング角速度の上限に関する情報を通知することができる。
これにより、ステアリング弁におけるロードセンシング圧と、エンジン回転数を取得することによって、油圧ポンプの吐出流量が最大吐出流量に基づいて予め設定された閾値に達したことを判定できるため、ステアリング角速度の上限に関する情報を通知することができる。
なお、偏差角度の閾値を、対応値がステアリング角速度の上限に達する直前の値に設定することで、オペレータは、ステアリング操作の際にステアリング角速度が上限に達することを認識できる。また、偏差角度の閾値を、ステアリング角速度の上限に達したときまたはその直後の値に設定することで、オペレータは、ステアリング操作の際にステアリング角速度が上限に達したことを認識できる。
これにより、オペレータは振動によって、ステアリング角速度の上限に関する情報を認識することができる。
通知部は、例えば、点灯部、サウンダなどを有しており、オペレータは、光または音によりステアリング角速度が上限に達したことを認識することができる。なお、光と音を組み合わせて用いても良い。また、光としては、ディスプレイ画面が存在する場合には、ディスプレイを用いても良い。
例えば、ステアリング角速度が上限に達したときに、操作部材の操作に対して抵抗を生じさせることによって、オペレータは、ステアリング角速度の上限に関する情報を認識することができる。
これにより、オペレータは、制御弁の操作を直接的に感じ取ることが出来る。
これにより、例えば、閾値を、ステアリング角速度の上限に達する直前の値に設定することで、オペレータは、ステアリング操作の際にステアリング角速度が上限近傍に達していることを認識できる。また、閾値を、ステアリング角速度の上限に達したときまたはその直後の値に設定することで、オペレータは、ステアリング操作の際にステアリング角速度に達したことを認識できる。
(発明の効果)
本発明は、ステアリング角速度の上限に関する情報をオペレータに通知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)
<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てステアリング動作を行い、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、角速度対応値検出部27と、制御部28と、通知部29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では、ピストン21dによって、シリンダチューブ21c内の空間は、ピストンロッド21e側の第1空間と、その反対側の第2空間に分けられている。伸長ポート21aは、第2空間に繋がっており、収縮ポート21bは、第1空間に繋がっている。
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)メイン油圧回路
メイン油圧回路30は、ステアリングポンプ31a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、油圧ポンプであるステアリングポンプ31a(後述する図8)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。
図3は、パイロット弁42の断面構成図である。
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。
なお、この移動の際には、オペレータは第1スプリング64のバネ力に逆らってジョイスティックレバー24を移動させるため、ジョイスティックレバー24にはレバー反力が生じる。いいかえると、第1スプリング64は、操作スリーブ72に対して中立位置Npに位置するように操作スプール71を付勢する。
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。
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。
上述したように、ステアリング角検出部104によって、連結軸部13においてもステアリング角θsの検出を行っているが、フィードバック入力軸62の回転角θfbは、ステアリング角θsと一致するため、ステアリング角検出部104が設けられていなくてもよい。
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。
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。
ユニバーサルジョイント部83は、ステアリング操作軸81と、運転席5aの近傍に配置されているパイロット弁42の操作入力軸61とを連結している。ユニバーサルジョイント部83は、伸縮自在な中央部83aと、中央部83aの両端に配置されたジョイント部83b、83cを有している。ジョイント部83bは、ステアリング操作軸81に連結されている。ジョイント部83cは、操作入力軸61に連結されている。
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。フォローアップレバー91は、フィードバック入力軸62に固定されている。
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に固定されたフォローアップレバー91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。
次に、ステアリングポンプ31aの油の吐出流量を制御する構成について説明する。図8は、図2で示したメイン油圧源31のステアリングポンプ31aの斜板角度を制御する構成および制御部28の構成を示すブロック図である。図8では、実線がメイン油圧の流れを示し、点線がパイロット圧の流れを示し、一点鎖線が電気信号を示す。なお、制御部28内における実線は情報の流れを示している。
ステアリングポンプ31aは、斜板31bを有しており、斜板の角度によって吐出する油量を調整することができる。この斜板31bの角度は、エンジン50の回転数によっても調整される。さらに、斜板31bの角度は、ステアリング弁32からのロードセンシング圧(以下LS圧という)によって調整される。
ステアリングポンプ31aからの供給流量が十分ある場合は、LS圧は高圧になり、LS圧が斜板31bにフィードバックされて、斜板31bの角度が低くなる。これによって、ステアリングポンプ31aからの吐出流量が少なくなる。一方、ステアリングポンプ31aからの供給流量が不十分な場合には、LS圧は低圧になり、LS圧が斜板31bにフィードバックされ斜板31bの角度が高くなる。これによって、ステアリングポンプ31aからの吐出流量が多くなる。このように、LS圧によって、ステアリングポンプ31aからの吐出流量が調整されている。
図9は、ステアリング角速度(左軸)と偏差角度の関係のグラフを示す図である。図9には、エンジンの回転数がローアイドルの場合のグラフG10が一点鎖線で示されており、エンジンの回転数がハイアイドルの場合のグラフG11が点線で示されている。なお、図9には、レバー操作力(右軸)と偏差角度の関係を示すバネ特性S1、S2(図7(b)参照)も示されている。
また、G11に示すように、エンジンの回転数がハイアイドルの場合、偏差角度θ5LoまではG10と同様であるが、更にθ5Loからθ5LHiまで偏差角度が大きくなるに従ってステアリング角速度が大きくなる。そして、偏差角度がθ5Hiに達すると、それ以上偏差角度が大きくなってもステアリング角速度は一定となる。すなわち、ハイアイドルの場合のステアリング角速度は偏差角度θ5Hiで最大に達する。このように、エンジンの回転数によってステアリング角速度が上限に達する偏差角度は変化する。なお、本実施の形態では、後述する通知部29によって、ステアリング角速度が上限に達したことをオペレータに通知するが、その通知は、ローアイドルの場合は、領域R3で行われ、ハイアイドルの場合は、領域R4で行われる。
従って、本実施の形態では、ステアリング角速度に関する情報の一例として、ステアリングポンプの流量を検出するための情報であるエンジンの回転数と斜板角度の情報が用いられている。
本実施の形態の角速度対応値検出部27は、ステアリング角速度に関する情報として、ステアリングポンプ31aの吐出流量に関する情報を検出する。
本実施の形態の角速度対応値検出部27は、回転数センサ121と、斜板角センサ122とを有する。回転数センサ121は、エンジン50の回転数を検出し、検出した回転数を回転数信号S(ωeng)として制御部28へと送信する。斜板角センサ122は、ステアリングポンプ31aの斜板31bの角度を検出し、検出した角度を斜板角信号S(Pθ1)として制御部28へと送信する。
制御部28は、ステアリング角速度が上限に達したことを検出し、後述する通知部29を制御して、ステアリング角速度が上限に達したことをオペレータに通知する。
制御部28は、図8に示すように、回転数取得部131と、斜板角度取得部132と、記憶部133と、上限時斜板角決定部134と、判定部135とを主に有する。回転数取得部131は、回転数センサ121から回転数信号S(ωeng)を取得する。斜板角度取得部132は、斜板角センサ122から斜板角信号S(Pθ1)を取得する。
判定部135は、取得した斜板角Pθ1が斜板角Pθ2から所定値δを引いた閾値(Pθ2-δ)以上であるか否かを判定し、斜板角Pθ1が閾値(Pθ2-δ)以上の場合(斜板角Pθ1が閾値(Pθ2-δ)に達した場合)に、ステアリングポンプ31aの吐出量が閾値流量に達したと判断される。すなわち、斜板角Pθ1が斜板角Pθ2に所定値δの差まで近づいた場合(Pθ1=Pθ2-δとなった場合)に、ステアリングポンプ31aの吐出量が閾値流量に達したと判断される。
また、制御部28による可変減圧部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。
通知部29は、ステアリング角度の上限に関する情報をオペレータに通知する。通知部29は、図5のQ部拡大図に示すように、ジョイスティックレバー24に設けられている。通知部29は、振動子171と、振動子171を振動させるモータ172とを有する。
制御部28は、ステアリング角速度が直後に上限に達することを検出すると、通知部29に向かって、所定の電流でモータ172を駆動する旨の指令信号S(I)を送信する。指令信号S(I)で指示された電流に従ってモータ172は駆動され、モータ172の駆動により振動子171が振動する。この振動を、ジョイスティックレバー24を把持しているオペレータが感じ取ることによって、ステアリング角速度が上限近傍に達したことをオペレータは認識することができる。
以下に、本実施の形態のホイールローダ1のステアリング動作について説明する。
(2-1.ステアリング操作)
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、偏差角度を求める際には、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、アーティキュレート動作が開始し、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22a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22b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、上述したようなジョイスティックレバー24の操作が行われた際にステアリング角速度が上限近傍に達したことをオペレータに通知する制御について説明する。
はじめに、ステップS10において、制御部28の回転数取得部131が、回転数センサ121からエンジン50の回転数ωengを取得する。
次に、ステップS20において、制御部28の斜板角度取得部132が、斜板角センサ122からステアリングポンプ31aの斜板31bの斜板角度Pθ1を取得する。
次に、ステップS40において、判定部135は、取得した斜板角Pθ1が斜板角Pθ2から所定値δを引いた閾値(Pθ2-δ)以上になっているか否かを判定する。所定値δは、例えば、3degに設定することができる。斜板角Pθ1が閾値(Pθ2-δ)よりも小さい場合(斜板角Pθ1が閾値(Pθ2-δ)に達していない場合)には、制御はステップS50へと進み、モータ172の回転駆動が行われない。
本実施の形態2のホイールローダの基本的な構成は、実施の形態1と同様であるが、ステアリング角速度に関する情報を検出する角速度対応値検出部と制御部の構成が異なる。具体的には、上記実施の形態1のホイールローダ1では、エンジン50の回転数と斜板角度に基づいて、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達したことを検出することによって、ステアリング角速度が上限近傍に達したことを検出しているが、本実施の形態2では、エンジン50の回転数とLS圧に基づいて、ステアリングポンプ31aの吐出量が閾値流量に達したことを検出する。そのため、本実施の形態2では、実施の形態1との相違点を中心に説明する。また、実施の形態2において、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付す。
(1-1.角速度対応値検出部)
図14は、本実施の形態2のホイールローダ1の制御構成を示すブロック図である。図に示すように、本実施の形態2の角速度対応値検出部227は、回転数センサ121と、LS圧センサ123とを有する。
回転数センサ121は、エンジン50の回転数を検出し、検出した回転数を回転数信号S(ωeng)として制御部228へと送信する。LS圧センサ123は、ステアリング弁32におけるLS圧を検出し、検出したLS圧をLS圧信号S(p1)として制御部228へと送信する。
制御部228は、回転数取得部131と、LS圧取得部142と、記憶部143と、上限時LS圧決定部144と、判定部145とを主に有する。回転数取得部131は、回転数センサ121から回転数信号S(ωeng)を取得する。LS圧取得部142は、LS圧センサ123からLS圧信号S(p1)を取得する。
判定部145は、LS圧センサ123からLS圧取得部142を介して取得したLS圧p1がLS圧p2に所定値βを足した閾値(p2+β)以下であるか否かを判定する。判定部145は、LS圧p1が閾値(p2+β)以下の場合(LS圧p1がp2+βに達した場合)には、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達し、ステアリング角速度が上限近傍に達したと判定する。すなわち、LS圧p1がLS圧p2に所定値βの差まで近づいた場合に、ステアリングポンプ31aの吐出量が閾値流量に達したと判断される。例えば、0.1MPaに設定することができる。判定部145は、ステアリング角速度が上限近傍に達したと判定した場合、オペレータへの通知を行わせるための指令信号を通知部29へ送信する。
次に、ジョイスティックレバー24の操作が行われた際にステアリング角速度が上限近傍に達したことをオペレータに通知する制御動作について説明する。
図16は、本実施の形態のホイールローダ1のステアリング角速度の上限到達通知に関する制御動作を示すフロー図である。
次に、ステップS120において、制御部28のLS圧取得部142が、LS圧センサ123からLS圧p1を取得する。
次に、ステップS130において、上限時LS圧決定部144が、取得した回転数信号S(ωeng)から、図15に示すグラフG3に基づいて、その回転数のときに吐出流量が閾値流量に達する(すなわち、ステアリング角が上限近傍に達する)LS圧p2を決定する。
一方、LS圧p1が閾値(p2+β)以下の場合(LS圧p1が閾値に達した場合)には、制御はステップS160へと進み、通知部29に指令信号S(I)が送信される。そして、通知部29のモータ172は、指令信号に従って回転駆動し、振動子171が振動する。
なお、ステップS140において、判定部155は、取得したLS圧p1からLS圧p2を引いた差が所定値β以下であるか否かを判定してもよい。LS圧p1からLS圧p2を引いた値が所定値βより大きい場合、制御はステップS150へと進み、モータ172の回転駆動が行われない。LS圧p1からLS圧p2を引いた差が所定値β以下の場合には、制御はステップS160へと進み、振動子141が振動する。
本実施の形態3のホイールローダの基本的な構成は、実施の形態1と同様であるが、ステアリング角速度に関する情報を検出する角速度対応値検出部と制御部の構成が異なる。具体的には、上記実施の形態1のホイールローダ1では、エンジン50の回転数と斜板角度に基づいて、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達したことを検出することによって、ステアリング角速度が上限近傍に達したことを検出しているが、本実施の形態3では、エンジン50の回転数と偏差角度αに基づいて、ステアリング角速度が上限近傍に達したことを検出する。そのため、本実施の形態3では、実施の形態1との相違点を中心に説明する。また、実施の形態3において、実施の形態1と同様の構成については同一の符号を付す。
(1-1.角速度対応値検出部)
図17は、本実施の形態3のホイールローダ1の制御構成を示すブロック図である。図に示すように、本実施の形態2の角速度対応値検出部327は、回転数センサ121と、第1回転角検出部101と、第2回転角検出部102とを有する。
制御部328は、回転数取得部131と、第1回転角取得部151と、第2回転角取得部152と、演算部156と、記憶部153と、上限時偏差角度決定部154と、判定部155と、を主に有する。回転数取得部131は、回転数センサ121から回転数信号S(ωeng)を取得する。第1回転角取得部151は、第1回転角検出部101からジョイスティックレバー24の回転角θinを取得する。第2回転角取得部152は、第2回転角検出部102から、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)を取得する。演算部156は、θin―θfbを演算して偏差角度α(本実施の形態ではθ4とする)を算出する。
判定部155は、演算部156で算出された偏差角度θ4が偏差角度θ5から所定値γを引いた閾値(θ5-γ)以上か否かを判定する。判定部155は、偏差角度θ4が閾値(θ5-γ)以上である場合(偏差角度θ4が閾値(θ5-γ)に達した場合)には、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達し、ステアリング角速度が上限近傍に達したと判定する。判定部155は、ステアリング角速度が上限近傍に達したと判定した場合、オペレータへの通知を行わせるための指令信号を通知部29へ送信する。
次に、ジョイスティックレバー24の操作が行われた際にステアリング角速度が上限近傍に達したことをオペレータに通知する制御動作について説明する。
図19は、本実施の形態のホイールローダ1のステアリング角速度の上限到達通知に関する制御動作を示すフロー図である。
次に、ステップS220において、偏差角度θ4が取得される。詳細には、第1回転角取得部151が、第1回転角検出部101から、ジョイスティックレバー24の回転角θinを取得する。第2回転角取得部152が、第2回転角検出部102から、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)を取得する。そして、演算部156が、θin―θfbを演算して偏差角度θ4を算出する。
次に、ステップS240において、判定部155は、取得した偏差角度θ4が偏差角度θ5から所定値γを引いた閾値(θ5-γ)以上になっているか否かを判定する。偏差角度θ4が閾値(θ5-γ)よりも小さい場合(偏差角度θ4が閾値(θ5-γ)に達していない場合)には、制御はステップS250へと進み、モータ172の回転駆動が行われない。
なお、ステップS240において、判定部155は、偏差角度θ5から、取得した偏差角度θ4を引いた差が所定値γ以下であるか否か判定してもよい。偏差角度θ5から偏差角度θ4を引いた値が所定値γよりも大きい場合、制御はステップS250へと進み、モータ172の回転駆動が行われない。偏差角度θ5から偏差角度θ4を引いた値が所定値γ以下の場合、制御はステップS260へと進み、振動子141が振動する。
以上のステップS210~ステップS260の制御がステアリング操作時に繰り返し行われることによって、ステアリング角速度が上限近傍に達したときに、オペレータにその旨を通知することができる。
(1)
本実施の形態1~3のホイールローダ1(作業車両の一例)は、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、ステアリングポンプ31a(油圧ポンプの一例)と、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)と、パイロット弁42(制御弁の一例)と、角速度対応値検出部27、227、327と、通知部29と、制御部28、228、328と、を備える。ステアリングシリンダ21、22は、供給される油に基づいてステアリング角θsを変更する。ステアリングポンプ31aは、ステアリングシリンダ21、22に油を供給する。ジョイスティックレバー24は、ステアリング角θsを変更する際にオペレータによって操作される。パイロット弁42は、ジョイスティックレバー24の操作量に基づいてステアリングポンプ31aからステアリングシリンダ21、22に供給する油の流量を制御する。角速度対応値検出部27、227、327は、油の流量に基づいて変更されるステアリング角速度に対応する対応値を検出する。通知部29は、対応値がステアリング角速度の上限に基づいて予め設定された閾値に達したことを示す通知をオペレータに行う。制御部28、228,328は、対応値が閾値に達したことを検出した場合に、通知部29に通知を行わせる。
このように、オペレータは、ステアリング操作の際にステアリング角速度が上限近傍に達したこと等のステアリング角速度の上限に関する情報を認識できる。そのため、オペレータは、その位置以上にジョイスティックレバー24を操作せず、無駄な操作が抑制できる。また、このように無駄な操作が抑制できることにより、オペレータは手の筋力を無駄に使用せずにすみ人体への負担を軽減できる。
本実施の形態1~3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と、を備える。リアフレーム12は、フロントフレーム11に連結軸部13において連結されている。ステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)は、車幅方向において連結軸部13の両側に配置されており、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。
このようなアーティキュレート式の作業車両において、オペレータは、ステアリング角速度の上限に関する情報を認識することができる。
本実施の形態1~3のホイールローダ1(作業車両の一例)では、角速度対応値検出部27、227、327は、対応値として、ステアリングポンプ31a(油圧ポンプの一例)の吐出流量に関する値を検出する。閾値は、ステアリング角速度が上限に達するステアリングポンプ31aの最大吐出流量に基づいて予め設定された閾値流量(閾値の一例)である。制御部28、228、328は、対応値が閾値流量に達したことを検出した場合に、通知部29に通知を行わせる。
このように、ステアリングポンプ31aの吐出流量によってステアリング角速度が変化するため、ステアリングポンプの吐出流量を検出することで、ステアリング角速度の上限に関する情報を検出することができる。
本実施の形態1のホイールローダ1(作業車両の一例)では、角速度対応値検出部27は、回転数センサ121(回転数検出部の一例)と、斜板角センサ122(ポンプ情報検出部の一例)と、を有する。回転数センサ121は、ホイールローダ1のエンジン50の回転数を検出する。斜板角センサ122は、ステアリングポンプ31a(油圧ポンプの一例)の斜板31bの角度Pθ1を検出する。ステアリングポンプ31aの吐出流量に関する値は、ステアリングポンプ31aの斜板31bの角度である。閾値は、回転数に対してステアリングポンプ31aの吐出流量が最大吐出流量に達する斜板の角度Pθ2に基づいて予め設定された斜板の角度の閾値(Pθ2-δ)である。制御部28は、検出された回転数において斜板角センサ122で検出された斜板の角度Pθ1が閾値(Pθ2-δ)に達すると、通知部29に通知を行わせる。
これにより、ステアリングポンプ31aの斜板31bの角度と、エンジン回転数を取得することによって、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達したことを判定できるため、ステアリング角速度が上限近傍に達したことを判定することができる。
本実施の形態2のホイールローダ1(作業車両の一例)では、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、ステアリングポンプ31aからステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)に供給される油の流量を調整する。パイロット弁42(制御弁の一例)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を介してステアリングポンプ31a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。角速度対応値検出部227は、回転数センサ121(回転数検出部の一例)と、ロードセンシング圧センサ123(ロードセンシング圧検出部の一例)と、を有する。回転数センサ121は、ホイールローダ1のエンジン50の回転数を検出する。ロードセンシング圧センサ123は、ステアリング弁32におけるロードセンシング圧を検出する。ステアリングポンプ31aの吐出流量に関する値は、ステアリング弁32におけるロードセンシング圧p1である。閾値は、回転数に対してステアリングポンプ31aの吐出流量が最大吐出流量に達するロードセンシング圧p2に基づいて予め設定されたロードセンシング圧の閾値(p2+β)である。制御部228は、検出された回転数においてロードセンシング圧センサ123で検出されたロードセンシング圧p1が閾値(p2+β)に達すると、通知部29に通知を行わせる。
これにより、ステアリング弁32におけるロードセンシング圧と、エンジン回転数を取得することによって、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達したことを判定できるため、ステアリング角速度が上限近傍に達したことを判定することができる。
本実施の形態3のホイールローダ1(作業車両の一例)では、角速度対応値検出部327は、回転数センサ121(回転数検出部の一例)と、第1回転角検出部101(目標ステアリング角検出部の一例)と、第2回転角検出部102(実ステアリング角検出部の一例)と、を有する。回転数センサ121は、ホイールローダ1のエンジン50の回転数を検出する。第1回転角検出部101は、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)によって入力される目標ステアリング角θinを検出する。第2回転角検出部102は、ステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)によって変更される実ステアリング角θs(=θfb)を検出する。ステアリングポンプ31aの吐出流量に関する値は、目標ステアリング角θinおよび実ステアリング角θs(=θfb)である。制御部328は、演算部156を有する。演算部156は、第1回転角検出部101の検出値および第2回転角検出部102の検出値から偏差角度α(図19ではθ4)を算出する。閾値は、回転数に対してステアリングポンプ31aの吐出流量が最大吐出流量に達する偏差角度θ5に基づいて予め設定された偏差角度の閾値(θ5-γ)である。制御部328は、検出された回転数において偏差角度θ4が閾値(θ5-γ)に達すると、通知部29に通知を行わせる。
これにより、偏差角度とエンジン回転数を取得することによって、ステアリングポンプ31aの最大吐出流量に基づいて予め設定された閾値に達したことを判定できるため、ステアリング角速度が上限近傍に達したことをオペレータに通知することが出来る。
本実施の形態1~3のホイールローダ1(作業車両の一例)では、通知部29は、ジョイスティックレバー24に配置されており、振動子171と、振動子171を振動させるモータ172を有する。
これにより、オペレータは振動によって、ステアリング角速度の上限に関する情報を認識することができる。
本実施の形態1~3のホイールローダ1(作業車両の一例)では、通知部29は、光または音によって、オペレータに通知を行う。
通知部29は、例えば、点灯部、サウンダなどを有しており、オペレータは、光または音によりステアリング角速度が上限に達したことを認識することができる。なお、光と音を組み合わせて用いても良い。また、光としては、ディスプレイ画面が存在する場合には、ディスプレイを用いても良い。
本実施の形態1~3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、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)と機械的に連結されている。
これにより、オペレータは、パイロット弁42の操作を直接的に感じ取ることが出来る。
本実施の形態1~3のホイールローダ1(作業車両の一例)の制御方法は、ステップS10、S20、S110、S120、S210、S220(角速度対応値取得ステップの一例)と、ステップS30、S130、S230(判定ステップの一例)と、ステップS60、160、260(通知ステップの一例)と、を備えている。ステップS10、S20、S110、S120、S210、S220(角速度対応値取得ステップの一例)は、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)を操作することによってステアリング角θsが変更される際のステアリング角速度に対応する対応値を検出する。ステップS30、S130、S230(判定ステップの一例)は、対応値が、ステアリング角速度の上限に基づいて予め設定された閾値に達したことを判定する。ステップS60、S160、S260(通知ステップの一例)は、対応値が閾値に達したことを示す通知を行う。
このように、オペレータは、ステアリング操作の際にステアリング角速度が上限近傍に達したこと等のステアリング角速度の上限に関する情報を認識できる。そのため、オペレータは、その位置以上にジョイスティックレバー24を操作せず、無駄な操作が抑制できる。また、このように無駄な操作が抑制できることにより、オペレータは手の筋力を無駄に使用せずにすみ人体への負担を軽減できる。
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、通知部29は、ジョイスティックレバー24に配置されたモータ172と振動子171によってオペレータにステアリング角速度が上限に達したことを通知しているが、これに限らなくてもよい。
例えば、光または音を用いて、オペレータにステアリング角速度が上限に達したことを通知してもよい。例えば、ホイールローダ1が、キャブ5内に点灯部、サウンダなどを有しており、オペレータは、光または音によりステアリング角速度が上限に達したことを認識することができる。なお、光と音を組み合わせて用いても良い。また、光としては、ディスプレイ画面が存在する場合には、ディスプレイを用いても良い。
また、ジョイスティックレバー24の操作をアシスト(反アシストする場合もある)する構成がジョイスティックレバー24からパイロット弁42までの間に設けられている場合、その構成を利用して、ステアリング角速度が上限に達したことをオペレータに通知してもよい。
ステアリング操作軸81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。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51からの補助力または反力が入力される。
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。
なお、ステアリング角速度が上限値に達したことを通知するだけに力付与部51を用いる場合には、トルクセンサ103が設けられていなくてもよく、検出されたタイミングでジョイスティックレバー24に対して反力を付与すればよい。
上記実施の形態1~3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1~3では、操作部材の一例としてジョイスティックレバー24を操作してステアリングシリンダ21、22への流量を制御しているが、ジョイスティックレバーに限らなくてもよく、ステアリングホイールであってもよい。
また、ステアリングホイールによってオービットロール(登録商標)が操作され、オービットロールによってステアリングシリンダへの油量が制御される構成であってもよい。
要するに、ステアリング角が変更される作業車両でありさえすれば、本発明を適用できる。
上記実施の形態では、ステアリングポンプとして、斜板31bによって吐出流量を調整する油圧ポンプが用いられているが、斜軸によって吐出流量を調整するポンプが用いられていてもよい。その場合、斜軸の角度を検出するセンサが設けられ、記憶部は、エンジン回転数に対して吐出流量が最大となる斜軸の角度のグラフを記憶している。
上記実施の形態では、作業車両の一例としてホイールローダ1を用いて説明したが、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いし、更に、アーティキュレート式に限らなくてもよく、例えば、フォークリフト等であってもよい。
(F)
上記実施の形態1~3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1では、回転数に対してステアリングポンプ31aの吐出流量が最大に達する斜板の角度の情報および所定値δが記憶されているが、ステアリングポンプ31aの吐出流量が最大に達する斜板の角度の情報から所定値δ分を差し引いた情報が記憶されていてもよい。すなわち、上限時斜板角決定部134は、取得した回転数信号S(ωeng)からPθ2´(=Pθ2-δ)を決定し、判定部135によってPθ1がPθ2´以上になったと判定された場合に、ステアリングポンプ31aの吐出量が最大に達したとしてオペレータに通知を行わせる。
上記実施の形態3では、演算部156で演算された偏差角度θ4が、θ5-γ以上になった場合に、ステアリングポンプ31aの吐出流量が閾値流量に達し、ステアリング角速度が上限近傍に達したことを検出しているが、これに限られなくてもよい。例えば、判定部155によって偏差角度θ4がθ5以上であるか否かが判定され、ステアリング角速度が上限に達したことが検出されてもよい。
すなわち、実施の形態3のようにθ4が(θ5-γ)以上であるか否かを判定する場合は、ステアリング角速度が上限近傍に達したこと、言い換えるとステアリング角速度が直後に上限に達することを検出できる。一方、本変形例のようにθ4がθ5以上か否かを判定する場合は、ステアリング角速度が上限に達したことを検出できる。
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。
図21に示すパイロット弁42´は、上記実施の形態のようなロータリー式ではなく、スプール式である。パイロット弁42´は、スプール71´とスリーブ(図示せず)を含む弁体部60を有しており、スリーブを基準として、制御部28からの信号によりスプール71´は中立位置Np、左パイロット位置Lp、および右パイロット位置Rpに移動可能である。
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22に示すステアリング操作装置208´は、図21に示すステアリング操作装置8´と比較して、ステアリング操作軸81に生じるトルクを検出するトルクセンサ103と、ステアリング操作軸81に補助力または反力を付与する力付与部51が設けられている。
なお、上述したように、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。
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
21c :シリンダチューブ
21d :ピストン
21e :ピストンロッド
22 :ステアリングシリンダ
22a :伸長ポート
22b :収縮ポート
22c :シリンダチューブ
22d :ピストン
22e :ピストンロッド
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 :角速度対応値検出部
28 :制御部
29 :通知部
30 :メイン油圧回路
31 :メイン油圧源
31a :ステアリングポンプ
31b :斜板
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
50 :エンジン
51 :力付与部
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
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
121 :回転数センサ
122 :斜板角センサ
123 :ロードセンシング(LS)圧センサ
131 :回転数取得部
132 :斜板角度取得部
133 :記憶部
134 :上限時斜板角決定部
135 :判定部
142 :LS圧取得部
143 :記憶部
144 :上限時LS圧決定部
145 :判定部
151 :第1回転角取得部
152 :第2回転角取得部
153 :記憶部
154 :上限時偏差角度決定部
155 :判定部
156 :演算部
171 :振動子
172 :モータ
227 :角速度対応値検出部
228 :制御部
327 :角速度対応値検出部
328 :制御部
Claims (10)
- 供給される油に基づいてステアリング角を変更する油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータに油を供給する油圧ポンプと、
前記ステアリング角を変更する際にオペレータによって操作される操作部材と、
前記操作部材の操作量に基づいて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給する油の流量を制御する制御弁と、
油の流量に基づいて変更されるステアリング角速度に対応する対応値を検出する角速度対応値検出部と、
前記対応値が前記ステアリング角速度の上限に基づいて予め設定された閾値に達したことを通知する通知部と、
前記対応値が前記閾値に達したことを検出した場合に、前記通知部に前記通知を行わせる制御部と、を備え、
前記角速度対応値検出部は、前記対応値として、前記油圧ポンプの吐出流量に関する値を検出し、
前記閾値は、前記ステアリング角速度が上限に達する前記油圧ポンプの最大吐出流量に基づいて予め設定された閾値であり、
前記制御部は、前記対応値が前記閾値に達したことを検出した場合に、前記通知部に前記通知を行わせる、作業車両。 - フロントフレームと、
前記フロントフレームに連結軸部において連結されたリアフレームと、を備え、
前記油圧アクチュエータは、車幅方向において前記連結軸部の両側に配置されており、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、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記角速度対応値検出部は、
前記作業車両のエンジンの回転数を検出する回転数検出部と、
前記油圧ポンプの斜板または斜軸の角度を検出するポンプ情報検出部と、を有し、
前記油圧ポンプの吐出流量に関する値は、前記油圧ポンプの斜板または斜軸の角度であり、
前記閾値は、前記回転数に対して前記油圧ポンプの吐出流量が最大吐出流量に達する前記斜板または前記斜軸の角度に基づいて予め設定された前記斜板または前記斜軸の角度の閾値であり、
前記制御部は、検出された前記回転数において前記ポンプ情報検出部で検出された前記斜板または前記斜軸の角度が前記閾値に達すると、前記通知部に前記通知を行わせる、
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、前記油圧ポンプから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を介して前記油圧ポンプ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し、
前記角速度対応値検出部は、
前記作業車両のエンジンの回転数を検出する回転数検出部と、
前記ステアリング弁におけるロードセンシング圧を検出するロードセンシング圧検出部と、を有し、
前記油圧ポンプの吐出流量に関する値は、前記ステアリング弁における前記ロードセンシング圧であり、
前記閾値は、前記回転数に対して前記油圧ポンプの吐出流量が最大吐出流量に達する前記ロードセンシング圧に基づいて予め設定された前記ロードセンシング圧の閾値であり、
前記制御部は、検出された前記回転数において前記ロードセンシング圧検出部で検出された前記ロードセンシング圧が前記閾値に達すると、前記通知部に前記通知を行わせる、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記角速度対応値検出部は、
前記作業車両のエンジンの回転数を検出する回転数検出部と、
前記操作部材によって入力される目標ステアリング角を検出する目標ステアリング角検出部と、
前記油圧アクチュエータによって変更される実ステアリング角を検出する実ステアリング角検出部と、を有し、
前記油圧ポンプの吐出流量に関する値は、前記目標ステアリング角および前記実ステアリング角であり、
前記制御部は、
前記目標ステアリング角検出部の検出値および前記実ステアリング角検出部の検出値から偏差角度を演算する演算部を有し、
前記閾値は、前記回転数に対して前記油圧ポンプの吐出流量が最大吐出流量に達する前記偏差角度に基づいて予め設定された前記偏差角度の閾値であり、
前記制御部は、検出された前記回転数において前記偏差角度が前記閾値に達すると、前記通知部に前記通知を行わせる、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記操作部材は、ジョイスティックレバーであり、
前記通知部は、前記ジョイスティックレバーに配置されており、
振動子と、前記振動子を振動させるモータとを有する、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記通知部は、光または音によって、オペレータに前記通知を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記通知部は、
前記操作部材の操作に対して補助力または反力を付与する力付与部を有し、
付与する力によって、オペレータに前記通知を行う、
請求項1に記載の作業車両。 - 前記制御弁は、前記操作部材と機械的に連結される、
請求項1~8のいずれか1項に記載の作業車両。 - 操作部材を操作することによってステアリング角が変更される際のステアリング角速度に対応する対応値を取得する角速度対応値取得ステップと、
前記対応値が、前記ステアリング角速度の上限に基づいて予め設定された閾値に達したことを判定する判定ステップと、
前記対応値が前記閾値に達したことの通知を行う通知ステップと、を備え、
前記操作部材の操作量に基づいて制御弁が油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給する油の流量を制御することによって前記ステアリング角が変更され、
前記角速度対応値取得ステップでは、前記対応値として、前記油圧ポンプの吐出流量に関する値を取得し、
前記閾値は、前記ステアリング角速度が上限に達する前記油圧ポンプの最大吐出流量に基づいて予め設定された閾値であり、
前記通知ステップでは、前記対応値が前記閾値に達した場合に、前記通知を行う、
作業車両の制御方法。
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