CN108698634A - 作业车辆以及作业车辆的控制方法 - Google Patents

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Abstract

轮式装载机(1)的转向液压缸(21、22)由液压驱动,根据操纵杆(24)的操作进行变更前架(11)相对于后车架(12)的转向角θs的铰接动作。先导阀(42)与操纵杆(24)连结,控制向转向液压缸(21、22)供给的油的流量,以使得转向角θs与旋转角θin一致。施力部(27)对操纵杆(24)的操作施加辅助力或反作用力。控制部(28)基于铰接动作的开始时刻的一例即偏差角度±θ7,控制施力部(27),以使得对操纵杆的操作产生阻力。

Description

作业车辆以及作业车辆的控制方法
技术领域
本发明涉及作业车辆以及作业车辆的控制方法。
背景技术
作为铰接式的作业车辆,公开了通过控制向跨过前架和后车架配置的液压致动器供给的油的流量,来变更转向角的结构(例如,参照专利文献1、2)。
在专利文献1、2所示的作业车辆中,设有根据被输入的先导压调整向液压致动器供给的油的流量的转向阀、调整向转向阀供给的先导压的先导阀。
在先导阀设有能够相对旋转的操作输入轴和反馈输入轴。操作输入轴与操纵杆连结,根据操纵杆的旋转角而旋转。另外,反馈输入轴利用连杆机构与前架连结,根据转向角的变化而旋转。
这样的先导阀根据操作输入轴的旋转角与反馈输入轴的旋转角的差调整向转向阀输入的先导压。根据被调整的先导压变更从转向阀向液压致动器供给的油的流量,而变更转向角。
由于如上所述地通过液压变更转向角,因此操作人员为了变更先导阀的端口的开闭状态,仅将必要的轻操作力施加在操纵杆而能够个变更转向角。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开平11-105723号公报
专利文献2:(日本)特开平11-321664号公报
发明内容
然而,在上述专利文献1、2的作业车辆中,难以进行操纵杆的微操作。
即,根据先导阀的游隙以及转向阀的中立位置附近的特性,在操纵杆设有游隙角度。因此,在游隙的角度范围内,即便移动操纵杆,车体也不转弯,在超过游隙角度时,转向阀的滑阀开口而使车体开始转弯。
由此,在操作人员希望稍微使车体转弯时,需要对操纵杆在游隙角度的基础上增加少量角度量地进行操作。然而,如上所述,为将轻操作力施加在操纵杆而能够变更转向角,不能感受到游隙角度的终端,难以进行使车体稍微转弯的微操作。
本发明的目的在于,提供一种容易进行微操作的作业车辆以及作业车辆的控制方法。
(用于解决技术课题的技术方案)
第一发明的作业车辆为将前架与后车架连结起来的铰接式的作业车辆,具有操纵杆、液压致动器、控制阀、施力部、控制部。操纵杆由操作人员操作,能够设定目标转向角。液压致动器由液压驱动,根据操纵杆的操作,进行变更前架相对于后车架的实际转向角的铰接动作。控制阀控制向液压致动器供给的油的流量,以使得实际转向角与目标转向角一致。施力部相对于操纵杆的操作施加辅助力或反作用力。控制部基于铰接动作的开始时刻,控制施力部,以使得对操纵杆的操作产生阻力。
这样,基于铰接动作的开始时刻,通过对操纵杆的操作产生阻力,操作人员能够利用手感受到轮式装载机1的转弯的开始。因此,能够使车体稍微转弯,容易进行微操作。
此外,对操纵杆的阻力也可以在铰接动作的开始时刻产生,也可以在开始时刻前,或者开始时刻后。
第二发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上,控制部控制施力部,以使得在从目标转向角与实际转向角的偏差角度为零的状态的操纵杆的第一位置到铰接动作开始的操纵杆的第二位置之间,对操纵杆的操作产生阻力。
这样,通过在开始铰接动作前或开始时对操纵杆的操作产生阻力,从而操作人员能够用手感受到铰接动作的开始。
因此,通过从感受到阻力的位置稍微使操纵杆移动,容易进行使车体稍微转弯,能够容易进行微操作。
此外,偏差角度为零包含误差范围。
第三发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上,控制部通过使施力部的辅助力减少或使反作用力增加,而对操纵杆的操作产生阻力。
由此,能够一边对操纵杆的操作施加辅助力或反作用力,一边产生阻力。
第四发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上,还具有转向阀,转向阀基于从控制阀输入的先导压调整向液压致动器供给的油的流量。控制阀通过调整先导压,控制从转向阀向液压致动器供给的油的流量。控制部控制施力部,以使得转向阀的开口时刻位于产生阻力的期间。
由此,操作人员能够根据操纵杆产生的阻力感受到驱动液压致动器的转向阀的开口时刻,容易进行微操作。
第五发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上,控制阀具有第一输入部件、第二输入部件、施力部。第一输入部件根据目标转向角移位。第二输入部件根据实际转向角移位。施力部对第一输入部件施力,以使得第一输入部件的移位量与第二输入部件的移位量一致。第一输入部件的移位量与第二输入部件的移位量的差和目标转向角与实际转向角的偏差角度对应。操纵杆克服施力部的施力而被操作。
由此,在操作操纵杆后,追随操纵杆使转向角变更,在操纵杆的操作量与转向角一致时,控制阀位于中立位置。
另外,如上所述地在控制阀设置施力部,操作人员以克服施力部的施力的操作力操作操纵杆。相对于克服该施力的操作,以产生阻力的方式控制施力部。
第六发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上,还具有时刻检测部,时刻检测部检测基于铰接动作的开始时刻预先设定的、开始产生阻力的时刻。控制部在利用时刻检测部检测到开始产生阻力的时刻时,控制施力部,以使得开始对操纵杆的操作产生阻力。
由此,能够用手感受到铰接动作的开始。
第七发明的作业车辆在第六发明的作业车辆的基础上,时刻检测部具有:目标转向角检测部,其检测目标转向角;实际转向角检测部,其检测实际转向角。控制部在根据目标转向角检测部的检测值以及实际转向角检测部的检测值算出的偏差角度达到基于铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制施力部,以使得开始对操纵杆的操作产生阻力。
在此,通过基于铰接动作开始的时刻设定规定值,能够根据偏差角度在铰接动作开始时刻的附近,对操纵杆的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
第八发明的作业车辆在第六发明的作业车辆的基础上,还具有转向阀,转向阀基于从控制阀输入的先导压,调整向液压致动器供给的油的流量。控制阀通过调整先导压,控制从转向阀向液压致动器供给的油的流量。
这样,通过操作操纵杆使控制阀移动来调整先导压,能够使铰接动作开始。
第九发明的作业车辆在第八发明的作业车辆的基础上,时刻检测部检测转向阀的阀体的位置。控制部在由时刻检测部检测的阀体的位置达到基于铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制施力部,以使得开始对操纵杆的操作产生阻力。
在此,通过基于铰接动作开始的时刻设定规定值,能够根据阀体位置,在铰接动作开始时刻的附近对操纵杆的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
第十发明的作业车辆在第八发明的作业车辆的基础上,时刻检测部检测先导压。控制部在由时刻检测部检测的先导压达到基于铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制施力部,以使得开始对操纵杆的操作产生阻力。
在此,通过基于铰接动作开始的时刻设定规定值,能够根据先导压,在铰接动作开始时刻的附近对操纵杆的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
第十一发明的作业车辆在第八发明的作业车辆的基础上,还具有泵,泵经由转向阀向液压致动器供给油。时刻检测部检测泵的负荷压。控制部在由时刻检测部检测的泵的负荷压达到基于铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制施力部,以使得开始对操纵杆的操作产生阻力。
在此,通过基于铰接动作开始的时刻设定规定值,能够根据泵负荷压,在铰接动作开始时刻的附近对操纵杆的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
第十二发明的作业车辆在第一发明的作业车辆的基础上,还具有转矩检测部,转矩检测部检测由操纵杆的操作产生的转矩。施力部作为驱动源,具有电动机。控制部基于转矩检测部的检测值控制施力部。
由此,操作人员能够根据施加在操纵杆的转矩施加力。例如,能够以在操作人员施加在操纵杆的转矩大时,利用施力部施加的辅助力增大,在转矩减小时,使辅助力减小的方式控制施加的力的大小。
第十三发明的作业车辆在第七发明的作业车辆的基础上,还具有转矩检测部,转矩检测部检测由操纵杆的操作产生的转矩。施力部作为驱动源,具有电动机。控制部具有:算出部、动作控制部。算出部通过将相对于所检测的转矩预先设定的施加力和相对于偏差角度预先设定的施加力合并,而算出相对于操纵杆的操作施加的力。动作控制部使施力部动作,以使得施加算出的力。
由此,能够一边相对于操纵杆的操作,利用施力部施加辅助力或反作用力,一边基于铰接动作开始的时刻,对操纵杆的操作产生阻力。
第十四发明的作业车辆在第九发明的作业车辆的基础上,还具有转矩检测部,转矩检测部检测由操纵杆的操作产生的转矩。施力部作为驱动源,具有电动机。控制部具有:算出部、动作控制部。算出部通过将相对于转矩预先设定的施加力和相对于阀体的位置预先设定的施加力合并,而算出相对于操纵杆的操作施加的力。动作控制部使施力部动作,以使得施加算出的力。
由此,能够一边相对于操纵杆的操作,利用施力部施加辅助力或反作用力,一边基于铰接动作开始的时刻,对操纵杆的操作产生阻力。
第十五发明的作业车辆在第十发明的作业车辆的基础上,还具有转矩检测部,转矩检测部检测由操纵杆的操作产生的转矩。施力部作为驱动源,具有电动机。控制部具有:算出部、动作控制部。算出部通过将相对于转矩预先设定的施加力和相对于先导压预先设定的施加力合并,而算出相对于操纵杆的操作施加的力。动作控制部使施力部动作,以使得施加算出的力。
由此,能够一边相对于操纵杆的操作,利用施力部施加辅助力或反作用力,一边基于铰接动作开始的时刻,对操纵杆的操作产生阻力。
第十六发明的作业车辆在第十一发明的作业车辆的基础上,还具有转矩检测部,转矩检测部检测由操纵杆的操作产生的转矩。施力部作为驱动源,具有电动机。控制部具有:算出部、动作控制部。算出部通过将相对于转矩预先设定的施加力和相对于泵的负荷压预先设定的施加力合并,而算出相对于操纵杆的操作施加的力。动作控制部使施力部动作,以使得施加算出的力。
由此,能够一边相对于操纵杆的操作,利用施力部施加辅助力或反作用力,一边基于铰接动作开始的时刻,对操纵杆的操作产生阻力。
第十七发明的作业车辆在第十四至十六中任一发明的作业车辆的基础上,还具有速度检测部,速度检测部检测作业车辆的速度。相对于转矩预先设定的施加力基于由速度检测部检测的速度变更。
由此,根据转矩,利用施力部对操纵杆的操作施加的力能够根据车辆的速度变更,进一步地,基于铰接动作开始的时刻,能够对操纵杆的操作产生阻力。
第十八发明的作业车辆在第一至十七中任一发明的作业车辆的基础上,控制阀与操纵杆连结。
由此,操纵杆的操作传递到控制阀。
第十九发明的作业车辆的控制方法为将前架与后车架连结起来的铰接式的作业车辆的控制方法,具有:第一取得步骤、生成步骤、发送步骤。第一取得步骤从检测铰接动作的开始时刻的时刻检测部取得第一信号。生成步骤基于第一信号,生成对操纵杆的操作产生阻力的第二信号。发送步骤将第二信号发送到对操纵杆的操作施加辅助力或反作用力的施力部。
这样,通过基于铰接动作的开始时刻,对操纵杆的操作产生阻力,操作人员能够用手感受到作业车辆的转弯的开始。因此,能够使车体稍微转弯,能够容易进行微操作。
此外,相对于操纵杆的阻力可以在铰接动作的开始时刻产生,也可以在开始时刻前,或者开始时刻后。
第二十发明的作业车辆的控制方法在第十九发明的作业车辆的控制方法的基础上,还具有第二取得步骤。第二取得步骤从检测由操纵杆的操作产生的转矩的转矩检测部取得第三信号。
生成步骤具有:第一确定动作、第二确定动作、运算动作。第一确定动作基于第一信号,确定对操纵杆的操作施加的反作用力,并输出第四信号。第二确定动作基于第三信号,确定对操纵杆的操作施加的辅助力或反作用力,并输出第五信号。运算动作将由第四信号表示的反作用力和由第五信号表示的辅助力或反作用力相加,而生成第二信号。
由此,能够一边相对于操纵杆的操作,利用施力部施加辅助力或反作用力,一边基于铰接动作开始的时刻,对操纵杆的操作产生阻力。
(发明的效果)
根据本发明,能够提供一种容易进行微操作的作业车辆以及作业车辆的控制方法。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的轮式装载机的侧视图。
图2是表示图1的轮式装载机的转向操作装置的结构的液压回路图。
图3是表示图2的先导阀的截面结构图。
图4中的(a)(b)是图3的AA’间的向视剖视图,(c)(d)是图3的BB’间的向视剖视图。
图5是表示图2的连结部以及连杆机构的侧视图。
图6是从上表面观察图5的操纵杆的图。
图7中的(a)是图3的先导阀的示意图,(b)是图7的(a)的先导阀的车体-杆偏差角度与杆反作用力的关系的图,(c)是偏差角度α为零时的图7的(a)的CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的向视剖视图,(d)是偏差角度α为θ2时的图7的(a)的CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的向视剖视图,(e)偏差角度α是θ3时的图7的(a)的CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的向视剖视图。
图8是表示图2的施力部的结构的立体图。
图9是表示图2的控制部的结构的框图。
图10中的(a)是根据存储于图9的存储部的每种速度设置的第一辅助转矩信息(相对于杆输入转矩施加的辅助转矩)的图,(b)是基于图9的(a)的第一辅助转矩信息施加了辅助转矩的情况和未施加辅助转矩的情况的相对于车体-杆偏差角度的杆反作用力的图。
图11中的(a)是表示存储于图9的存储部的第二辅助转矩信息(相对于车体-杆偏差角度施加的辅助转矩)的图,(b)是表示基于图11的(a)的第二辅助转矩信息施加了辅助转矩的情况和未施加辅助转矩的情况的相对于车体-杆偏差角度的杆反作用力的图。
图12是表示本发明的实施方式1的轮式装载机的控制方法的框图。
图13是表示图10的(a)所示的第一辅助转矩信息和图11的(a)所示的第二辅助转矩信息合成的辅助转矩的图。
图14是表示本发明的实施方式2的轮式装载机的转向操作装置的结构的液压回路图。
图15是表示图14的控制部的结构的框图。
图16是表示存储于图15的存储部的第二辅助转矩信息(相对于阀体位置施加的辅助转矩)的图。
图17是表示本发明的实施方式2的轮式装载机的控制方法的框图。
图18是表示本发明的实施方式3的轮式装载机的转向操作装置的结构的液压回路图。
图19是表示图18的控制部的结构的框图。
图20是表示存储于图19的存储部的第二辅助转矩信息(相对于压差施加的辅助转矩)的图。
图21是表示本发明的实施方式3的轮式装载机的控制方法的框图。
图22是表示本发明的实施方式4的轮式装载机的转向操作装置的结构的液压回路图。
图23是表示图22的控制部的结构的框图。
图24中的(a),(b)是表示存储于图23的存储部的第二辅助转矩信息(相对于负荷压施加的辅助转矩)的图。
图25是表示本发明的实施方式4的轮式装载机的控制方法的框图。
图26是表示根据本发明的实施方式的变形例的每种速度设置的第一辅助转矩信息的图。
图27是表示将图26所示的第一辅助转矩信息和图11的(a)所示的第二辅助转矩信息合成的辅助转矩的图。
图28是表示本发明的实施方式的变形例的被合成的辅助转矩的图。
图29是表示本发明的实施方式的变形例的第二辅助转矩信息的图。
图30是表示本发明的实施方式的变形例的转向操作装置的结构图。
图31是表示本发明的实施方式的变形例的施力部的结构图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式的轮式装载机进行说明。
(实施方式1)
<1.结构>
(1-1.轮式装载机的结构的概要)
图1是表示本实施方式的轮式装载机1的结构的示意图。本实施方式的轮式装载机1具有车体架2、工作装置3、一对前轮胎4、驾驶部5、发动机室6、一对后轮胎7以及转向操作装置8(参照后述图2)。
轮式装载机1利用工作装置3进行砂土装载作业等。
车体架2为所谓的铰接式,具有前架11、后车架12、连结轴部13。前架11配置于后车架12的前方。连结轴部13设于车宽度方向的中央,并使前架11与后车架12能够互相摆动地连结。一对前轮胎4安装于前架11的左右。另外,一对后轮胎7安装于后车架12的左右。
工作装置3利用来自未图示的工作装置泵的工作油驱动。工作装置3具有大臂14、铲斗15、提升液压缸16、铲斗液压缸17。大臂14安装于前架11。铲斗15安装于大臂14的前端。
提升液压缸16以及铲斗液压缸17为液压缸。提升液压缸16的一端安装于前架11,提升液压缸16的另一端安装于大臂14。通过提升液压缸16的伸缩,大臂14上下摆动。铲斗液压缸17的一端安装于前架11,铲斗液压缸17的另一端经由曲柄18安装于铲斗15。铲斗液压缸17通过伸缩,使铲斗15上下摆动。
驾驶部5载置于后车架12上,在内部配置有用于转向操作的的方向盘、操纵杆24(参照后述图2),用于操作工作装置3的杆,各种显示装置等。发动机室6在驾驶部5的后侧配置在后车架12上,收纳有发动机。
转向操作装置8具体后述,具有转向液压缸21、22,通过变更向转向液压缸21、22供给的油的流量,变更前架11相对于后车架12的转向角,而变更轮式装载机1的行进方向。
(1-2.转向操作装置)
图2是表示转向操作装置8的结构的液压回路图。本实施方式的转向操作装置8主要具有一对转向液压缸21、22、转向液压回路23、操纵杆24、连结部25、连杆机构26、施力部27、控制部28、时刻检测部29。
(1-2-1.转向液压缸)
一对转向液压缸21、22利用液压驱动。一对转向液压缸21、22夹着连结轴部13沿车宽度方向的左右侧并列配置。转向液压缸21配置于连结轴部13的左侧(参照图1)。转向液压缸22配置于连结轴部13的右侧。转向液压缸21、22各自的一端安装于前架11,各自的另一端安装于后车架12。
在转向液压缸21设有伸长端口21a和收缩端口21b,在转向液压缸22设有伸长端口22a和收缩端口22b。
在油向转向液压缸21的伸长端口21a以及转向液压缸22的收缩端口22b供给,从转向液压缸21的收缩端口21b以及转向液压缸22的伸长端口22a排出油时,转向液压缸21伸长,转向液压缸22收缩。因此,转向角θs变化而车辆向右转弯。另外,在油向转向液压缸21的收缩端口21b以及转向液压缸22的伸长端口22a供给,并从转向液压缸21的伸长端口21a以及转向液压缸22的收缩端口22b排出油时,转向液压缸21收缩,转向液压缸22伸长。因此转向角θs变化而车辆向左转弯。
此外,在配置于转向液压缸21、22之间的连结轴部13的附近设有检测转向角θs的转向角检测部104。转向角检测部104例如由电位器构成,检测的转向角θs作为检测信号向控制部28输送。
另外,在转向液压缸21设有检测液压缸的行程的缸体行程传感器106,在转向液压缸22设有检测液压缸的行程的缸体行程传感器107。这些缸体行程传感器106、107的检测值也可以向控制部28输送,检测转向角θs。
(1-2-2.转向液压回路)
转向液压回路23为用于调整向转向液压缸21、22供给的油的流量的液压回路。转向液压回路23具有主液压回路30、先导液压回路40。
(a)主液压路径
主液压回路30是将来自主液压源31的油向转向液压缸21、22供给的回路,具有转向阀32。主液压源31由液压泵以及泄压阀等构成。
转向阀32为滑阀式的阀,并且由根据被输入的先导压调整向转向液压缸21、22供给的油的流量的流量调整阀。转向阀32具有主泵端口P1,主排出端口P2,第一转向端口P3以及第二转向端口P4。主泵端口P1经由主液压管路36与主液压源31连接。主排出端口P2经由主排出管路37与回收油的排出箱DT连接。第一转向端口P3经由第一转向管路38连接于转向液压缸21的收缩端口21b和转向液压缸22的伸长端口22a。第二转向端口P4经由第二转向管路39连接于转向液压缸21的伸长端口21a和转向液压缸22的收缩端口22b。
另外,转向阀32具有能够向中立位置Ns,左转向位置Ls,右转向位置Rs移动的阀体33。在阀体33配置在中立位置Ns的情况下,主泵端口P1与主排出端口P2连通。在该情况下,第一转向端口P3和第二转向端口P4均不与任一端口连通。在阀体33配置于左转向位置Ls的情况下,主泵端口P1与第一转向端口P3连通,主排出端口P2与第二转向端口P4连通。在阀体33配置于右转向位置Rs的情况下,主泵端口P1与第二转向端口P4连通,主排出端口P2与第一转向端口P3连通。
转向阀32具有第一先导室34、第二先导室35。在先导压未供给到第一先导室34以及第二先导室35的情况以及同样地先导压供给到第一先导室34以及第二先导室35的状态下,阀体33位于中立位置Ns。在先导压仅供给到第一先导室34的状态下,阀体33位于左转向位置Ls。在先导压仅供给到第二先导室35的状态下,阀体33位于右转向位置Rs。在阀体33位于左转向位置Ls以及右转向位置Rs的情况下,转向阀32根据被供给的先导压使来自主液压源31的油通行的开口面积变化。由此,转向阀32根据先导压控制向转向液压缸21或转向液压缸22供给的油的流量。
(b)先导液压回路
先导液压回路40是用于将来自先导液压源43的油向转向阀32的第一先导室34和第二先导室35供给的回路。
先导液压回路40具有可变减压部41、先导阀42。
(i)可变减压部
可变减压部41对从先导液压源43向先导阀42输送的液压进行减压调整。可变减压部41内置有电磁式减压阀,接收来自控制部28的指令信号而进行液压的控制。
(ii)先导阀
先导阀42是调整从先导液压源43向转向阀32输入的先导压的旋转式的阀。
(先导阀的结构概要)
旋转式的先导阀42具有先导泵端口P5,先导排出端口P6,第一先导端口P7,第二先导端口P8。先导泵端口P5经由先导液压管路44与可变减压部41连接,可变减压部41与先导液压源43连接。先导排出端口P6经由先导排出管路45与回收油的排出箱DT连接。第一先导端口P7经由第一先导管路46与转向阀32的第一先导室34连接。第二先导端口P8经由第二先导管路47与转向阀32的第二先导室35连接。
先导阀42具有包含操作滑阀71和操作套筒72的阀体部60,以操作套筒72为基准,操作滑阀71能够向中立位置Np,左先导位置Lp,以及右先导位置Rp移动。
在操作滑阀71相对于操作套筒72位于中立位置Np的情况下,先导泵端口P5,先导排出端口P6,第一先导端口P7,以及第二先导端口P8分别连通。在操作滑阀71相对于操作套筒72配置在左先导位置Lp的情况下,先导泵端口P5与第一先导端口P7连通,先导排出端口P6与第二先导端口P8连通。另外,在操作滑阀71相对于操作套筒72配置在右先导位置Rp的情况下,先导泵端口P5与第二先导端口P8连通,先导排出端口P6与第一先导端口P7连通。
图3为先导阀42的截面结构图。
先导阀42主要具有阀体部60、操作输入轴61、反馈输入轴62、壳体63、第一弹簧64、第二弹簧65、反馈部66。
(操作输入轴)
操作输入轴61设为能够绕其中心轴O旋转,插入壳体63。操作输入轴61经由后述操纵杆24和连结部25连结。操作输入轴61以与向操纵杆24的左右旋转的旋转角θin相同的旋转角旋转。
(反馈输入轴)
反馈输入轴62与操作输入轴61在同轴上配置,设为能够绕中心轴O旋转。反馈输入轴62以与操作输入轴61相对的方式插入壳体63。反馈输入轴62经由后述连杆机构26与前架11连结,以与前架11相对于后车架12旋转的转向角θs相同的旋转角旋转。
(壳体)
在壳体63形成有大致圆筒状的空间,如上所述地插入操作输入轴61以及反馈输入轴62。在壳体63收纳有阀体部60以及反馈部66,形成有先导泵端口P5,先导排出端口P6,第一先导端口P7,以及第二先导端口P8。
(阀体部)
阀体部60具有操作滑阀71、操作套筒72,通过使操作滑阀71相对于操作套筒72旋转,位于中立位置Np、左先导位置Lp以及右先导位置Rp。
操作滑阀71为大致圆筒状,配置在与操作输入轴61相同轴上,与操作输入轴61连接。操纵杆24经由后述连结部25与操作输入轴61连接,在操作人员将操纵杆24向旋转角θin右侧操作时,操作输入轴61以及操作滑阀71也以中心轴O为中心向旋转角θin右旋转。另外,在操作滑阀71的操作输入轴61附近,在隔着中心轴O相对的两个位置沿着周向形成有狭缝71a、71b。
操作套筒72为大致圆筒状,在操作滑阀71的外侧并且壳体63的内侧,配置为能够相对于操作滑阀71以及壳体63旋转。
此外,在本说明书中,右旋转以及左旋转表示从上方观察的情况的旋转方向。
(第一弹簧)
第一弹簧64插入能够彼此旋转的操作滑阀71与操作套筒72之间,产生与彼此的旋转角的差对应的反作用力。
图4的(a)是相对于中心轴O垂直的AA’间的向视剖视图。如图4的(a)所示,在操作滑阀71,方形状的孔71c、71d分别设于径向的相对壁。另外,在操作套筒72的操作输入轴61侧的端部分别在径向的相对壁形成有矩形状的槽72c、72d。第一弹簧64由将多个凸形状的板簧重合的两组板簧部64a形成。两组板簧部64a在图4的(a)中形成为X型,并以凸部彼此相对的方式配置。两组板簧部64a贯通操作滑阀71的孔71c、71d,两端插入操作套筒72的槽72c、72d。这样,利用第一弹簧64将操作滑阀71与操作套筒72连结。
如图4的(a)所示,孔71c与槽72c的周向的位置大致一致,孔71d与槽72d的周向的位置大致一致的状态为阀体部60位于中立位置Np的状态。
另外,通过操作操纵杆24,图4的(b)所示的操作滑阀71相对于操作套筒72旋转,操作滑阀71相对于操作套筒72向左先导位置Lp或右先导位置Rp移动。在操纵杆24向右侧旋转操作时,操作滑阀71相对于操作套筒72向右侧旋转而向右先导位置Rp移动。另外,在操纵杆24向左侧旋转操作时,操作滑阀71相对于操作套筒72向左侧旋转而向左先导位置Lp移动。
此外,在该移动时,操作人员克服第一弹簧64的弹簧力而使操纵杆24移动,因此在操纵杆24产生杆反作用力。换言之,第一弹簧64相对于操作套筒72位于中立位置Np地对操作滑阀71进行施力。
(反馈部)
另一方面,反馈部66将前架11相对于后车架12的转向角θs反馈到阀体部60。反馈部66主要具有反馈滑阀73、反馈套筒74、驱动轴75、第一中心销76、规制部78。
驱动轴75在操作输入轴61与反馈输入轴62之间,与操作输入轴61和反馈输入轴62在同轴上(中心轴O)配置。驱动轴75配置于操作滑阀71的内侧。在驱动轴75的操作输入轴61侧的端部,第一中心销76相对于中心轴O垂直配置。第一中心销76的两端通过狭缝71a、71b固定于操作套筒72。具体后述,利用第一中心销76和狭缝71a、71b,使操作滑阀71相对于操作套筒72的旋转角被限制在规定范围内的角度。另外,由于第一中心销76固定于操作套筒72和驱动轴75,因此在驱动轴75旋转时,与驱动轴75一体化的操作套筒72也旋转。
反馈滑阀73为大致圆筒状,并与反馈输入轴62在同轴上配置,与反馈输入轴62连接。在反馈滑阀73的反馈输入轴62附近,在夹着中心轴O相对的两个位置,沿周向形成有狭缝73a、73b。在反馈滑阀73的内侧配置有驱动轴75。反馈输入轴62经由后述连杆机构26与前架11连结,在前架11相对于后车架12向转向角θs右侧旋转时,反馈输入轴62以及反馈滑阀73也以与转向角θs相同的旋转角θs向右侧旋转。
反馈套筒74为大致圆筒形状,在反馈滑阀73的外侧并且壳体63的内侧,配置为相对于反馈滑阀73以及壳体63能够旋转。
规制部78将反馈套筒74相对于反馈滑阀73的旋转限制在规定范围内的角度。规制部78由第二中心销77、狭缝73a、73b的周向的两端的壁部73ae、73be(参照后述图7)构成。
第二中心销77在驱动轴75的反馈输入轴62侧的端部,相对于中心轴O垂直配置。第二中心销77的两端通过狭缝73a、73b固定于反馈套筒74。利用第二中心销77和狭缝73a、73b,反馈套筒74相对于反馈滑阀73的旋转限制在规定范围内的角度。另外,由于第二中心销77固定于反馈套筒74和驱动轴75,因此在反馈套筒74旋转时,与反馈套筒74一体化的驱动轴75也旋转。通过该驱动轴75的旋转,利用第一中心销76与驱动轴75固定的操作套筒72旋转。
(第二弹簧)
第二弹簧65插入能够彼此旋转的反馈滑阀73与反馈套筒74之间,产生与彼此的旋转差对应的反作用力。图4的(c)为图23的BB’间的向视剖视图。
如图4的(c)所示,反馈滑阀73,方形状的孔73c、73d分别设于径向的相对壁。
另外,在反馈套筒74的反馈输入轴62侧的端部,在径向的相对壁分别形成有矩形状的槽74c、74d。第二弹簧65由使多个凸形状的板簧重合的两组板簧部65a形成。两组板簧部65a在图4的(c)形成为X型,配置为凸部彼此相对。两组板簧部65a贯通反馈滑阀73的孔73c、73d,两端插入反馈套筒74的槽74c、74d。这样,反馈滑阀73和反馈套筒74利用第二弹簧65连结。在该图4的(c)的状态下,孔73c与槽74c在周向一致,孔73d与槽74d在周向一致。这样,在反馈滑阀73的孔73c、73d的周向的位置,以与槽74c、74d的周向的位置配合的方式,反馈套筒74被第二弹簧65施力。
此外,第一弹簧64弯曲,直至操作滑阀71相对于操作套筒72被限制,而第二弹簧65设定为,通过施加被限制前的第一弹簧64所产生的反作用力以上的力而开始弯曲。
具体参照图7后述,操作滑阀71相对于操作套筒72旋转到被限制的角度,进一步地,在操作操纵杆24的情况下,如图4的(d)所示,第二弹簧65弯曲,反馈套筒74相对于反馈滑阀73旋转。需要说明的是,图4的(d)为图3的BB’间的向视剖视图,由于从下方观察,因此与图4的(b)相比,旋转方向的箭头反向。
即,在操作滑阀71相对于操作套筒72被限制的角度以上使操纵杆24操作的情况下,操作人员需要克服第二弹簧65的施力来操作操纵杆24。
在利用上述反馈部66的结构,根据转向角的变化使反馈输入轴62旋转时,反馈滑阀73旋转,经由第二弹簧65与反馈滑阀73连结的反馈套筒74也旋转。并且,经由反馈套筒74、第二中心销77,驱动轴75以及第一中心销76固定的操作套筒72旋转,操作滑阀71与操作套筒72的旋转角的差发生变化而变更先导压。
即,在先导阀42中,根据操作输入轴61的旋转角θin与反馈输入轴62的旋转角fb(与转向角θs一致)的差α,相对于操作套筒72的操作滑阀71的位置向中立位置Np,左先导位置Lp或右先导位置Rp移动。在旋转角的差α为零的情况下,操作滑阀71相对于操作套筒72位于中立位置Np。另外,在操作滑阀71相对于操作套筒72位于左先导位置Lp或右先导位置Rp的情况下,先导阀42根据旋转角的差α,使供来自先导液压源43的油通过的开口面积变化。由此,根据旋转角的差α从先导阀42向转向阀32输送的先导压被调整。
此外,在操作输入轴61设有由例如旋转传感器构成的第一旋转角检测部101。第一旋转角检测部101检测操作输入轴61的旋转角θin。在反馈输入轴62设有例如由传感器旋转构成的第二旋转角检测部102。另外,第二旋转角检测部102检测反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)。由第一旋转角检测部101以及第二旋转角检测部102检测的旋转角θin,θfb作为检测信号向控制部28输送。
这样,利用转向角检测部104在连结轴部13进行转向角θs的检测,由于反馈输入轴62的旋转角θfb与转向角θs一致,因此也可以不设置转向角检测部104。
(1-2-3.操纵杆,连结部)
图5是表示驾驶部5内的结构的侧视图。在驾驶部5内设有供操作人员就坐的驾驶座5a。在驾驶座5a的车宽度方向左侧配置有转向箱80。
操纵杆24从转向箱80朝向前方向斜上方突出配置。
连结部25连结操纵杆24与先导阀42。连结部25主要具有转向操作轴81、连结杆82、万向接头部83。
转向操作轴81沿铅垂方向配置,并以其中心轴E为中心能够旋转地支承于转向箱80。连结杆82配置在转向箱80内,将操纵杆24与转向操作轴81连结。
详细而言,转向操作轴81按照杆侧轴部81a、输入轴部81b、阀侧轴部81c的顺序连接而构成(参照后述的图8)。即,杆侧轴部81a的一端与连结杆82连结,杆侧轴部81a的另一端与输入轴部81b的一端连接。另外,输入轴部81b的另一端与阀侧轴部81c的一端连接,阀侧轴部81c的另一端与万向接头部83连接。在输入轴部81b输入有来自后述施力部27的辅助力或反作用力。
万向接头部83将转向操作轴81和配置于驾驶座5a的附近的先导阀42的操作输入轴61连结起来。万向接头部83具有伸缩自如的中央部83a、配置于中央部83a的两端的接头部83b、83c。接头部83b连结于转向操作轴81。接头部83c连结于操作输入轴61。
图6是从上方观察操纵杆24附近的俯视图。如图6所示,操纵杆24从形成于转向箱80的上表面的圆弧状的孔84向斜上方突出而形成。操纵杆24以转向操作轴81(详细为中心轴E)为中心能够沿水平方向回转。另外,在转向箱80的孔84的右端的缘形成有R标记,在左端的缘形成有L标记。
例如,如图6所示,在操作人员使操纵杆24从中央位置向右侧以旋转角θin进行旋转操作时,转向操作轴81也以旋转角θin向右旋转。该转向操作轴81的旋转角θin的旋转经由万向接头部83向操作输入轴61传递,操作输入轴61也以旋转角θin向右旋转。在使操纵杆24向左旋转时也同样。
(1-2-4.连杆机构)
连杆机构26具有随动杆91、随动联杆92、托架93。
随动联杆92固定于先导阀42的反馈输入轴62。托架93固定于前架11。随动联杆92将随动杆91与托架93连结起来。
利用该连杆机构26,配置于后车架12的先导阀42与前架11联接。
利用连杆机构26相对于后车架12的前架11的转向角θs与反馈输入轴62的旋转角θfb为相同角度。
即,在前架11相对于后车架12以连结轴部13为中心以转向角θs向右侧旋转的情况下,经由连杆机构26使反馈输入轴62也以旋转角θs向右旋转,在以转向角θs向左侧旋转的情况下,经由连杆机构26使反馈输入轴62也以旋转角θs向左旋转。
(1-2-5.杆反作用力)
接着,在操作操纵杆24时,对由第一弹簧64以及第二弹簧65产生的杆反作用力进行说明。
图7的(a)是示意性表示先导阀42的图。图7的(b)是表示车体-杆偏差角度与杆反作用力的关系的图。此外,车体-杆偏差角度α是操纵杆24的旋转角θin与前架11的相对于后车架12的转向角θs(=θfb)的差(θin-θfb)。另外,图7的(c)是在偏差角度α为零时的图7的(a)的CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的向视剖视图。图7的(d)是偏差角度α为θ2时的图7的(a)的CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的向视剖视图。图7的(e)是偏差角度α为θ3时的图7的(a)的CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的向视剖视图。如图7的(a)所示,CC’间,DD’间,EE’间以及FF’间的剖视图都是从上方观察的图。需要说明的是,在图7的(b)中,为了便于说明,不考虑操纵杆24的游隙。
在操作人员将操纵杆24从中央位置以旋转角θin进行旋转操作的情况下,操作输入轴61也以旋转角θin旋转。另一方面,由于转向液压缸21、22的响应慢,因此追随旋转角θin而使转向角θs也逐渐增大。该操纵杆24的旋转角θin表示作为目标的转向角,转向角θs表示实际的实际转向角。与转向角θs的变化对应,反馈输入轴62与以与转向角θs相同的旋转角θs旋转。并且,与反馈输入轴62一起,反馈滑阀73也旋转,利用该旋转,经由第二弹簧65连结的反馈套筒74也旋转。
在此,反馈套筒74和操作套筒72利用第一中心销76,第二中心销77以及驱动轴75一体化,因此根据反馈套筒74的旋转使操作套筒72也旋转。
即,操作滑阀71的旋转角与操作套筒72的旋转角之间产生的旋转角的差与偏差角度α对应(参照图4的(b))。
第一弹簧64以使操作滑阀71相对于操作套筒72位于中立位置Np的方式进行施力,因此为了增大偏差角度α,需要克服第一弹簧64的施力来操作操纵杆24。
第一弹簧64具有图7的(b)所示的弹簧特性S1。在第一弹簧64的弹簧特性S1中,为了使操作输入轴61旋转,需要以初始反作用力F1(为了使第一弹簧64开始弯曲而必要的力)以上的力操作操纵杆24。另外,在第一弹簧64的弹簧特性S1中,随着偏差角度α增大,杆反作用力增大。即,随着偏差角度α增大,操纵杆24的操作所需要的力增大。
如图7的(c)所示,在偏差角度α为零的中立位置Np,第一中心销76配置在操作滑阀71的狭缝71a、71b的中央。另外,第二中心销77配置在反馈滑阀73的狭缝73a、73b的中央。
然后,在操纵杆24例如向右侧进行旋转操作而增大偏差角度α,并使偏差角度α达到角度θ2时,如图7的(d)所示,第一中心销76与形成于狭缝71a的周向的壁部71ae和形成于狭缝71b的周向的壁部71be抵接。此时,第二中心销77配置于反馈滑阀73的狭缝73a、73b的中央。这是由于,在偏差角度α为角度θ2时的第一弹簧64产生的反作用力为F2时,第二弹簧65的弹簧特性S2所示的初始反作用力(为了使第二弹簧65开始弯曲而需要的力)设定为F2。此外,第二弹簧65的初始反作用力也可以设定为比F2大,为F2以上即可。
进一步地,操作人员为了将操纵杆24向右侧进行旋转操作,需要克服第二弹簧65的反作用力而进行操作。即,在将操纵杆24进一步向右侧进行旋转操作的情况下,由于第一中心销76与壁部71be和壁部71ae抵接,因此在要使操作滑阀71旋转时,需要使操作套筒72整体旋转。另外,如上所述,操作套筒72与反馈套筒74一体化,反馈滑阀73与反馈输入轴62连接。因此,在操纵杆24进一步向右侧进行旋转操作的情况下,如图4的(d)所示,克服第二弹簧65的反作用力进行操作。
然后,在偏差角度α达到θ3时,图7的(e)所示的第二中心销77与形成于狭缝73a的周向的壁部73ae和形成于狭缝73b的周向的壁部73be抵接。这样,第二中心销77能够以角度(θ3-θ2)旋转。即,先导阀42构成为偏差角度α不能比角度θ3大。因此,以图7的(b)所示的角度θ3使杆反作用力直线上升。在该第二中心销77的向壁部73ae、73be的抵接趋势良好地进行的情况下,产生急减的反动作而使操作人员的手腕产生负担。该角度θ3也称作追随角。
此外,在图7的(b)中,以使操纵杆24向右侧进行旋转操作的情况为例进行了说明,向左侧进行旋转操作的情况也同样,在这种情况下,偏差角度α为负的值,如后述图10的(b)的双点划线L7所示,左右对称。即,以-θ2使第一中心销76与壁部71ae、71be抵接,以-θ3使第二中心销77与壁部73ae、73be抵接。这样,先导阀42构成为偏差角度α的绝对值不会比角度θ3大。
此外,在偏差角度α达到θ2前,在操作滑阀71的旋转角与操作套筒72的旋转角之间产生差,但在超过角度θ2时,在操作滑阀71与操作套筒72之间,旋转角不产生差,因此先导阀42的开度一定。另外,在偏差角度α为角度θ2~θ3之间,先导阀42的开度一定,而控制可变减压部41而根据偏差角度使先导压变化即可。
(1-2-6.施力部)
图8是表示施力部27的立体图。
施力部27相对于操纵杆24的操作施加辅助力或反作用力。施力部27具有电动机111、蜗齿轮112。蜗齿轮112具有圆筒蜗杆112a、蜗轮112b。蜗轮112b设于上述输入轴部81b的周围,与圆筒蜗杆112a啮合。电动机111的输出轴连接于圆筒蜗杆112a,使圆筒蜗杆112a绕其中心轴旋转。电动机111基于来自设于控制部28的驱动回路204的指令进行驱动。
此外,输入轴部81b的第一端81b1与杆侧轴部81a连接,第二端81b2与阀侧轴部81c连接。
在电动机111被驱动时,圆筒蜗杆112a旋转,并利用该旋转使蜗轮112b旋转,在与蜗轮112b固定的输入轴部81b产生转矩。通过改变圆筒蜗杆112a的旋转方向,在输入轴部81b能够向左旋转以及右旋转的任一方向施加转矩。
例如,在使操纵杆24向右旋转时,通过在输入轴部81b向右旋转方向施加力,而相对于操纵杆24的操作施加辅助力。另外,在使操纵杆24向右旋转时,通过在输入轴部81b向左旋转方向施加力,而相对于操纵杆24的操作施加反作用力。
此外,在输入轴部81b设有转矩传感器103。转矩传感器103检测操作人员操作操纵杆24而在输入轴部81b产生的转矩。本实施方式的转矩传感器103例如通过线圈检测扭杆的扭转,来检测输入轴部81b的旋转方向和在输入轴部81b产生的转矩。检测的旋转方向以及转矩T作为转向转矩信号向控制部28输出。
(1-2-7.控制部)
图9是表示控制部28的结构的框图。如图9所示,控制部28具有存储部200、第一辅助转矩确定部201、第二辅助转矩确定部202、算出部203、驱动回路204。第一辅助转矩确定部201,第二辅助转矩确定部202,以及算出部203利用CPU等运算装置执行。
存储部200针对每种速度存储有相对于杆输入转矩施加的辅助转矩的关系(第一辅助转矩信息)。另外,存储部200存储有相对于偏差角度α施加的辅助转矩的关系(第二辅助转矩信息)。这些第一辅助转矩信息以及第二辅助转矩信息预先设定。此外,关于第一辅助转矩信息以及第二辅助转矩信息将在后文详细说明。存储部200也可以设于控制部28内,也可以设于控制部28外。另外,存储部200由RAM,ROM或HDD等构成。
第一辅助转矩确定部201接收来自转矩传感器103的转向转矩信号(图9所示的S(T0))以及来自车速传感器105的速度信号(图9所示的S(V))。然后,第一辅助转矩确定部201基于存储于存储部200的第一辅助转矩信息,根据来自转矩传感器103的转向转矩信号以及来自车速传感器105的速度信号确定第一辅助转矩。第一辅助转矩确定部201将确定的第一辅助转矩作为第一辅助转矩信号(图9所示的S(T1))输出。
第二辅助转矩确定部202接收表示由第一旋转角检测部101检测的旋转角θin的第一旋转角信号(图9所示的S(θin))和表示由第二旋转角检测部102检测的旋转角θfb(=θs)的第二旋转角信号(图9所示的S(θs))。然后,第二辅助转矩确定部202计算旋转角θin与旋转角θfb的差而算出偏差角度α(θin-θfb)。第二辅助转矩确定部202基于存储于存储部200的第二辅助转矩信息,根据偏差角度α确定第二辅助转矩。详细将后述,第二辅助转矩信息在操作操纵杆24时,为了在感觉上注意到前架11开始相对于后车架12的倾斜动作(铰接动作)的时刻,设定为相对于操作产生阻力。第二辅助转矩确定部202将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图9所示的S(T2))输出。
算出部203计算由第一辅助转矩确定部201确定的第一辅助转矩和由第二辅助转矩确定部202确定的第二辅助转矩的和,算出施加在输入轴部81b的目标辅助转矩。算出部203将算出的目标辅助转矩作为目标辅助转矩信号(图9所示的S(T3))向驱动回路204输出。
驱动回路204基于算出的目标辅助转矩驱动电动机111。
这样,控制部28基于转矩T,偏差角度α以及速度V,能够相对于操作人员的操纵杆24的操作施加辅助力或反作用力。
此外,控制部28基于旋转角θin,旋转角θfb(=θs)以及车速V,控制图2所示的可变减压部41。由此,能够以油向左右的转向液压缸21、22的流量不急剧减少的方式控制向先导阀42输送的先导压的原压。
另外,控制部28对电动机111以及可变减压部41的控制可以通过有线进行,也可以通过无线进行。
(1-2-8.时刻检测部29)
时刻检测部29检测为了使操作人员感觉到铰接动作的开始时刻而对操纵杆24的操作产生阻力的时刻。时刻检测部29具有上述第一旋转角检测部101、第二旋转角检测部102。第一旋转角检测部101设于操作输入轴61,检测操作输入轴61的旋转角θin。第二旋转角检测部102设于反馈输入轴62,检测反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)。
<2.动作>
以下对本实施方式的轮式装载机1的转向动作进行说明。
(2-1.转向操作)
在操纵杆24位于中央位置的情况下,操作输入轴61位于规定的初始位置,操作输入轴61的旋转角θin为零。另外,由于转向角θs也为零,因此反馈输入轴62也位于规定的初始位置。此外,在本实施方式中,如图7的(a)所示,转向角θs表示以相对于后车架12沿着前后方向的状态为零,从该状态开始的角度。另外,如图6所示,旋转角θin表示从操纵杆24的中央位置旋转的旋转角。另外,在求取偏差角度时,例如,也可以将向右方向的旋转为正的角度,向左方向的旋转为负的角度进行运算。
此时,操作滑阀71相对于操作套筒72位于图4的(a)所示的中立位置Np。在该情况下,转向阀32的第一先导室34与第二先导室35的先导压相同,转向阀32的阀体33也位于中立位置Ns。因此,不进行油向左右的转向液压缸21、22的供给或排出,转向角θs维持为零,反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)也维持为零。
接着,操作人员为了使操纵杆24从图6所示的中央位置向右侧旋转而施加操作力Fin。操作力Fin超过第一弹簧64的F1时,操作输入轴61与操纵杆24同样地向右方向旋转而使操作输入轴61的旋转角θin增大。此时,由于左右的转向液压缸21、22的反应慢,因此转向角θs还是零的状态,反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)也为零。因此,旋转角θin和转向角θs的偏差角度(α=θin-θs)增大。
与上述操作输入轴61的旋转一起使操作滑阀71相对于操作套筒72右旋转。在此,操作套筒72与反馈套筒74一体化,反馈套筒74利用第二弹簧65与反馈滑阀73连结。并且,第二弹簧65的初始反作用力F2为图7的(b)所示的第一弹簧64的弹簧特性S1的反作用力以上。因此,操作套筒72不随操作滑阀71旋转,操作滑阀71相对于操作套筒72右旋转。
这样,操作滑阀71相对于操作套筒72右旋转而向右先导位置Rp移动,向第二先导端口P8供给先导压,并且向第二先导室35供给先导压。
由此,转向阀32的阀体33向右转向位置Rs移动,油向转向液压缸21的伸长端口21a以及转向液压缸22的收缩端口22b供给,并且油从转向液压缸21的收缩端口21b以及转向液压缸22的伸长端口22a排出。由此,铰接动作开始,转向角θs逐渐增大,前架11相对于后车架12朝向右方向(参照图2的R)。该转向角θs的变化通过连杆机构26向反馈输入轴62传递,反馈输入轴62以旋转角θs旋转。
在操作人员使操纵杆24在规定的旋转角θ1停止时,操作输入轴61也以旋转角θ1停止。另一方面,由于转向角θs逐渐增大,因此反馈输入轴62的旋转角θs也增大。与反馈输入轴62一起,反馈滑阀73也旋转,经由第二弹簧65与反馈滑阀73连结的反馈套筒74也旋转。反馈套筒74经由第一中心销76,第二中心销77,以及驱动轴75与操作套筒72一体化,因此与反馈套筒74的旋转一起使操作套筒72也旋转。由于操作套筒72的旋转,操作套筒72和操作滑阀71的旋转角的差(偏差角度α)减小。并且,在转向角θs(反馈输入轴62的旋转角θs)追随旋转角θ1(操作输入轴61的旋转角θin)时,偏差角度α成为零。此时,先导阀42的操作滑阀71相对于操作套筒72位于中立位置Np。在该情况下,转向阀32的第一先导室34与第二先导室35的先导压相同,转向阀32也位于中立位置Ns。因此,油不相对于左右的转向液压缸21、22供给或排出,转向角θs维持为旋转角θ1。
这样,在使操纵杆24向右侧旋转而在规定的旋转角θ1停止时,转向角θs也同样地维持为旋转角θ1。由此,前架11相对于后车架12向右侧,朝向旋转角θ1的方向被维持。
接着,在操作人员使操纵杆24从右侧位置向中央位置返回时,操作输入轴61也同样地旋转而使操作输入轴61的旋转角θin减少。此时,由于左右的转向液压缸21、22的反应的慢,转向角θs仍为旋转角θ1的状态。因此,旋转角的差α(=θin-θs)从零减少而为负。这样,操作滑阀71相对于操作套筒72左旋转而向左先导位置Lp移动,先导压向第一先导端口P7供给。由此,转向阀32的阀体33向左转向位置Ls移动,油向转向液压缸21的收缩端口21b以及转向液压缸22的伸长端口22a供给,并且油从转向液压缸21的伸长端口21a以及转向液压缸22的收缩端口22b排出。由此,转向角θs从旋转角θ1逐渐减少。该转向角θs的变化利用连杆机构26向反馈输入轴62传递,反馈输入轴62以与转向角θs的变化相同的旋转角的变化旋转。
在操作人员使操纵杆24在中央位置停止时,操作输入轴61也在初始位置即旋转角θin为零的位置停止。另一方面,转向角θs也从旋转角θ1逐渐减少,因此旋转角的差(偏差角度)α逐渐减小。并且,在转向角θs为零时,反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)也为零,旋转角的差α为零。此时,操作滑阀71相对于操作套筒72配置在中立位置Np。在该情况下,转向阀32的第一先导室34与第二先导室35的先导压相同,转向阀32也为中立位置Ns。因此,不进行油相对于左右的转向液压缸21、22的供给或排出,转向角θs也向零返回而维持。由此,前架11相对于后车架12向沿着前后方向的方向返回。
此外,在使操纵杆24向左侧旋转的情况下,与上述相同而省略。
(2-2.施力部的控制)
接着,对如上所述的进行操纵杆24的操作时的施力部27的控制进行说明。
本实施方式的轮式装载机1基于第一辅助转矩信息,根据转矩以及速度变更相对于操纵杆24的操作施加的辅助转矩。
另外,本实施方式的轮式装载机1基于第二辅助转矩信息,在操作操纵杆24时,为了在感觉上注意到前架11相对于后车架12的倾斜动作(铰接动作)开始的时刻,设定为相对于操作产生阻力。
首先,对第一辅助转矩信息以及第二辅助转矩信息进行说明。
(2-2-1.第一辅助转矩信息)
图10的(a)是表示针对相对于输入转矩施加的每种车速的辅助转矩(第一辅助转矩信息)的图。在图10的(a)中,实线L1表示车辆速度为0km/h的辅助转矩信息,点线L2表示车辆速度为25km/h的辅助转矩信息,单点划线L3表示车辆速度为40km/h的辅助转矩信息。
在图10的(a)所示的曲线图中,正的杆输入转矩表示操纵杆24向右方向侧的旋转产生的转矩,负的杆输入转矩表示操纵杆24向左方向侧的旋转产生的转矩。另外,正的辅助转矩表示对输入轴部81b向右旋转施力的情况,负的辅助转矩表示对输入轴部81b向左旋转施力的情况。
即,L1a表示在车辆速度为0km/h的情况下使操纵杆24向右侧旋转时的辅助转矩,L1b表示车辆速度为0km/h的情况下使操纵杆24向左侧旋转时的辅助转矩。另外,L2a表示在车辆速度为25km/h的情况下使操纵杆24向右侧旋转时的辅助转矩,L2b表示在车辆速度为25km/h的情况下使操纵杆24向左侧旋转时的辅助转矩。L3a表示在车辆速度为40km/h的情况下使操纵杆24向右侧旋转时的辅助转矩,L3b表示在车辆速度为40km/h的情况下使操纵杆24向左侧时的辅助转矩。
L1a,L2a,L3a表示使操纵杆24向右侧旋转的情况,此时辅助转矩为正值,因此对输入轴部81b向右旋转施力。另外,L1b,L2b,L3b表示使操纵杆24向左侧旋转的情况,辅助转矩为负值,因此对输入轴部81b向左旋转施力。这样,相对于操纵杆24的操作附加辅助力。
另外,L1a与L1b相对于原点对称,L2a和L2b相对于原点对称,L3a和L3b相对于原点对称。因此,相对于输入转矩的绝对值的辅助力左右对称。
图10的(b)是表示施加图10的(a)所示的辅助转矩的情况以及未施加的情况的相对于车体-杆偏差角度的杆反作用力的图。在图10的(b)中,正的偏差角度α表示使操纵杆24向右侧移动的情况,负的偏差角度α表示使操纵杆24向左侧移动的情况。即,如图7的(e)所示,角度θ3表示使操纵杆24向右旋转时限制操作的角度,角度-θ3表示使操纵杆24向左旋转时限制操作的角度。另外,如图7的(d)所示,角度θ2表示使操纵杆24向右旋转时,第一中心销76与壁部71ae、71be抵接的角度,角度-θ2表示使操纵杆24向左旋转时,第一中心销76与壁部71ae、71be抵接的角度。
实线L4表示车辆速度为0km/h的情况下的相对于偏差角度的杆反作用力,点线L5表示车辆速度为25km/h的情况下的相对于偏差角度的杆反作用力,单点划线L6表示车辆速度为40km/h的情况下的相对于偏差角度的杆反作用力。另外,在图10的(b)中,利用双点划线L7表示不施加辅助转矩的情况。该图10的(b)表示与图7的(b)相同的状态。
如图10的(b)所示,L4~L7分别相对于纵轴线对称,在L4~L6中,相对于左右的操作对称地施加辅助力,与不施加辅助转矩的情况(L7)相比,杆反作用力减小。
另外,根据速度上升,设定为杆反作用力增大。由此,低速的操作性和高速的行驶稳定性能够同时成立。
第一辅助转矩确定部201基于车速传感器105的检测值,根据存储的三种车辆速度的辅助转矩信息确定第一辅助转矩,在来自车速传感器105的检测值为三种速度间的情况(例如,12km/h)下,通过插补计算算出其车速的辅助转矩。这样,通过利用插补计算算出第一辅助转矩,能够根据速度变化连续地使辅助转矩变化。
(2-2-2.第二辅助转矩信息)
第二辅助转矩信息表示在操作操纵杆24时,在开始铰接动作前,为了对操纵杆24的操作产生阻力而施加的辅助转矩。图11的(a)是表示相对于车体-杆偏差角度(α)的辅助转矩(第二辅助转矩信息)的图。在图11的(a)中,正的车体-杆偏差角度α(θin-θs)表示使操纵杆24向右侧操作的情况,负的车体-杆偏差角度α表示使操纵杆24向左侧操作的情况。另外,正的辅助转矩表示对输入轴部81b向右旋转施力的情况,负的辅助转矩表示对输入轴部81b向左旋转施力的情况。
在图11的(a)所示的第二辅助转矩信息中,在偏差角度α为角度±θ4时,产生反作用力,在偏差角度成为±θ5前,使反作用力增大地设定辅助转矩。
详细而言,在第二辅助转矩信息中,在操纵杆24向右侧进行旋转操作而使偏差角度α达到角度+θ4时,在偏差角度α成为+θ5前,对输入轴部81b向左旋转方向施力。向该左旋转方向的力设定为在+θ4~+θ5前以一定的斜率使阻力增加。在偏差角度达到+θ5以后,向输入轴部81b施加的左旋转方向的力为一定。
另外,在操纵杆24向左侧进行旋转操作而使偏差角度α达到角度-θ4时,在偏差角度α达到-θ5前对输入轴部81b向右旋转方向施力。向该右旋转方向的力设定为以一定的斜率使阻力增加。在偏差角度达到-θ5以后,向输入轴部81b施加的右旋转方向的力一定。
图11的(b)是表示基于图11的(a)所示的第二辅助转矩信息,施加辅助转矩的情况和不施加辅助转矩的情况下的相对于车体-杆偏差角度的杆反作用力的图。实线L8表示施加辅助转矩的情况,双点划线L9表示不施加辅助转矩的情况。L9是与图10的(b)的L7以及图7的(b)相同的曲线图。
另外,在图11的(b)中,单点划线L10表示相对于偏差角度α的转向阀32的开口面积的曲线图。在L10中,纵轴为开口面积。转向阀32如上所述,通过操纵杆24的操作,在从先导阀42供给先导压之后,阀体33移动而开始开口。该开口的角度为偏差角度α为±θ6时。即,在偏差角度从中立位置达到±θ6时,端口开始打开,油朝向转向液压缸21开始供给。然后,左右的转向液压缸21伸缩,铰接动作开始。在进一步地使偏差角度的绝对值增大时,转向阀32的开口面积也开始增大,偏差角度在θ2附近达到最大值,在此以后,即便偏差角度的绝对值增大,开口面积一定。另外,铰接动作开始时刻比转向阀32的开口时刻即±θ6稍微滞后,用±θ7表示。另外,-θ7~+θ7与操纵杆24的游隙角度对应。另外,角度θ4比图7的(b)以及图10的(b)所示的角度θ2小,角度-θ4设定为比-θ2大的值。
图11的(a)所示,开口角度+θ6设定在+θ4~+θ5之间,开口角度-θ6设定在-θ5~-θ4之间。另外,铰接动作的开始比转向阀32的开口开始滞后,因此在铰接动作开始前,相对于操纵杆24的操作产生阻力。
如L8所示,在操作人员操作操纵杆24时,从中立位置到偏差角度θ4的斜率(相对于偏差角度α的杆反作用力的增加)根据第一弹簧64的弹性力变化。从+θ4到+θ5的斜率根据图11的(a)所示的第二辅助转矩产生的阻力的增加和第一弹簧64的弹性力变化,与相对于偏差角度的杆反作用力的增加比例从中立位置(偏差角度α为零)到+θ4之间相比增大。L8的偏差角度α从+θ5到+θ2的斜率根据第一弹簧64的弹性力变化。L8的偏差角度α从+θ2到+θ3的斜率根据第二弹簧65的弹性力变化。此外,L8的负侧与正侧对称。
如L8所示,在操作人员操作操纵杆24时,在偏差角度的绝对值为θ4~θ5之间,相对于偏差角度的绝对值的杆反作用力的增加比例即曲线图的斜率比偏差角度的绝对值在θ4前的斜率大。由此,操作人员由于铰接动作开始的时刻能够感受为阻力,因此容易进行使铰接动作稍微进行的微操作。
(2-2-3.控制动作)
图12是表示施力部27的控制动作的框图。
在操作操纵杆24时,在步骤S110中,控制部28的第二辅助转矩确定部202从第一旋转角检测部101接收第一旋转角信号(图9所示的S(θ1)),从第二旋转角检测部102接收第二旋转角信号(图9所示的S(θ2)。由此,第二辅助转矩确定部202从第一旋转角检测部101取得操作输入轴61的旋转角θin,从第二旋转角检测部102取得反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)。并且,第二辅助转矩确定部202计算偏差角度α(=θin-θs)。
接着,在步骤S120中,控制部28的第一辅助转矩确定部201从转矩传感器103接收转向转矩信号(图9所示的S(T0))。在转向转矩信号中包含与转矩的大小和旋转方向相关的信息。例如,根据在正的转矩值的情况下,利用输入轴部81b的右旋转产生的转矩,在负的转矩值的情况,利用输入轴部81b的左旋转产生的转矩,能够在转矩值中包含与转矩的大小和旋转方向相关的信息。
接着,在步骤S130中,控制部28基于转向转矩信号判定操纵杆24的转向方向。根据该转向方向,确定施加力时的电动机111的旋转方向。
接下来在步骤S140中,控制部28的第一辅助转矩确定部201从车速传感器105取得车辆速度V的信号(图9所示的S(V))。
接着,在步骤S150中,第一辅助转矩确定部201基于存储于存储部200的第一辅助信息确定第一辅助转矩。然后,第一辅助转矩确定部201将所确定的第一辅助转矩作为第一辅助转矩信号(图9所示的S(T1))输出。
控制部28存储图10所示的三种第一辅助转矩信息(车辆速度为0km/h的情况、25km/h的情况、40km/h的情况)。控制部28在来自车速传感器105的检测值在三种速度间的情况(例如,12km/h)下,通过插补计算来计算该车速的辅助转矩。通过这样的插补计算,控制部28确定第一辅助转矩。需要说明的是,通过利用插补计算来算出第一辅助转矩,能够根据速度变化使辅助转矩连续地变化。
接着,在步骤S160中,第二辅助转矩确定部202根据在步骤S110中算出的偏差角度α,基于图11的(a)所示的第二辅助转矩信息确定第二辅助转矩。然后,第二辅助转矩确定部202将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图9所示的S(T2))输出。
接着,在步骤S170中,算出部203合计第一辅助转矩与第二辅助转矩,而算出目标辅助转矩,将所算出的目标辅助转矩作为目标辅助转矩信号(图9所示的S(T3))而向驱动回路204输出。
在此,目标辅助转矩为正负的值,包含旋转方向的信息。例如,在向右旋转的情况下,图10的(a)所示的第一辅助转矩信息中施加辅助力,而在图11的(a)所示的第二辅助转矩信息中,在偏差角度α超过角度θ4时施加反作用力。在算出部203中,将这些值进行合计,在反作用力的绝对值比辅助力的绝对值大的情况下,目标辅助转矩为负的值,从反作用力的绝对值减去辅助力的绝对值的量的大小的力向左旋转施加。另一方面,在辅助力的绝对值比反作用力的绝对值大的情况下,目标辅助转矩为正值,从辅助力的绝对值减去反作用力的绝对值的量的大小的力向右旋转施加。
图13是表示将由算出部203合成的辅助转矩相对于操纵杆24的操作施加的情况的相对于偏差角度的杆反作用力的图。在图13中,例示了高速,中速,低速的情况的3种的合成的辅助转矩。实线L11表示在车辆速度为0km/h的情况下的相对于偏差角度的杆反作用力,点线L12表示在车辆速度为25km/h的情况下的相对于偏差角度的杆反作用力,单点划线L13表示车辆速度为40km/h的情况下的相对于偏差角度的杆反作用力。另外,用双点划线L14表示未施加辅助转矩的情况。L14是与L9以及L7相同的曲线图。
如图13所示,根据速度上升,杆反作用力设定为增大。由此,低速的操作性和高速的行驶稳定性能够同时成立。另外,由于针对每种速度(实线L11,点线L12,单点划线L13),在偏差角度的绝对值为θ4~θ5之间使相对于偏差角度的杆反作用力的增加比例(斜率)变得陡峭,因此操作人员能够感受到铰接动作的开始。
在图13的低速的曲线图(实线L11)以及中速的曲线图(点线L12)中,相对于不施加辅助转矩的情况(参照双点划线L14),通过在偏差角度α达到±θ4时使辅助力减弱,在操纵杆24产生阻力,使操作人员感受到铰接动作的开始。
另外,在图13中,高速的曲线图(单点划线L13)与不施加辅助转矩的情况的曲线图(双点划线L14)在偏差角度的绝对值为θ4~θ5之间的角度θ8交叉。这是由于,根据第一辅助转矩信息施加的辅助力在高速时小,通过第二辅助转矩信息的反作用力的施加,与不施加辅助转矩的情况相比,反作用力增大。即,在与交叉的角度θ8相比,偏差角度的绝对值大的区域,相对于操纵杆24的操作施加反作用力。
这样,在图13的高速的曲线图(单点划线L13)中,相对于不施加辅助转矩的情况(参照双点划线L14),在偏差角度从θ4达到θ8前以及从-θ4达到-θ8前之间,使辅助力减弱而在操纵杆24产生阻力。并且,在偏差角度从θ8达到θ5前以及从-θ5达到-θ8前之间使反作用力增大而在操纵杆24产生阻力。
接着,在步骤S180中,算出部203基于所确定的目标辅助转矩,向驱动回路204输出指令转矩信号。由此,电动机111被驱动,经由连结部25对操纵杆24的操作施力。
(实施方式2)
接着,对本发明的实施方式2的轮式装载机1进行说明。
在上述实施方式1中,如图11的(a)的第一辅助转矩信息所示,基于偏差角度α,确定相对于操纵杆24的操作产生阻力的时刻,而在本实施方式2中,通过检测转向阀32的阀体33的位置,确定产生阻力的时刻。在本实施方式2中,以与实施方式1的结构不同的点为中心进行说明。另外,对与实施方式1同样的结构标注相同的附图标记并省略说明。
<1.结构>
图14是表示本实施方式2的轮式装载机1的转向操作装置308的图。如图14所示,本实施方式2的转向操作装置308与实施方式1的转向操作装置8相比,具有检测转向阀32的阀体33的位置的阀体位置检测传感器309。控制部328接收阀体位置检测传感器309的检测值。
图15是表示本实施方式2的控制部328的结构的框图。控制部328与实施方式1的控制部28不同,具有第二辅助转矩确定部302。第二辅助转矩确定部302接收与利用阀体位置检测传感器309检测的阀体位置相关的阀体位置信号(图15所示的S(Vp))。并且,第二辅助转矩确定部302根据阀体位置,基于存储于存储部200的第二辅助转矩信息确定第二辅助转矩,将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图15所示的S(T2))输出。
图16是表示实施方式2的第二辅助转矩信息的图。在图16中,将转向阀32的阀体33配置于中立位置Ns的状态设为0,将阀体33向右转向位置Rs侧移动的状态作为横轴的正,将阀体33向左转向位置Ls侧移动的状态作为横轴的负进行表示。另外,正的辅助转矩表示对输入轴部81b向右旋转施力的情况,负的辅助转矩表示对输入轴部81b向左旋转施力的情况。
在第二辅助转矩信息中,在操纵杆24向右侧进行旋转操作而使阀体33向右转向位置Rs侧移动而达到位置P1时,对输入轴部81b向左旋转方向施力。并且,在位置达到P2以前,以一定的斜率使左旋转方向的力增加(阻力增加)。在位置达到P2以后,使施加在输入轴部81b的左旋转方向的力一定。
另外,在第二辅助转矩信息中,在操纵杆24向左侧进行旋转操作而使阀体33向左转向位置Ls侧移动而达到位置-P1时,对输入轴部81b向右旋转方向施力。并且,在位置达到-P2以前,以一定的斜率使右旋转方向的力增加(阻力增加)。在位置达到-P2以后,使施加在输入轴部81b的右旋转方向的力一定。
这些位置±P1,±P2基于转向阀32的开口时刻或铰接动作的开始时刻设定。
另外,转向阀32的开口位置用位置±P3。位置P1和位置P2预先设定为在其间包含位置P3。另外,位置-P1和位置-P2预先设定为在其间包含位置-P3。
此外,铰接动作开始时的阀体33的位置用P4表示。如图16所示,由于铰接动作比转向阀32的开口位置稍微滞后,因此位置P4比位置P3稍大,位置-P4比位置-P3稍小。另外,位置P4比位置P2小,位置-P4比位置-P2大,而通过使辅助转矩的上升(斜率),位置P4也可以比位置P2大,位置-P4也可以比位置-P2小。
<2.动作>
接着,对进行操纵杆24的操作时的施力部27的控制动作进行说明。图17是表示施力部的控制动作的框图。
在操作操纵杆24时,在步骤S210中,控制部328从阀体位置检测传感器309接收阀体位置信号(图15所示的S(Vp)),取得阀体33的位置的信息。
接着,在步骤S120中,控制部328的第一辅助转矩确定部201从转矩传感器103接收转向转矩信号。在转向转矩信号中包含与转矩的大小和旋转方向有关的信息。
接着,在步骤S130中,控制部328基于转向转矩信号判定操纵杆24的转向方向。根据该转向方向,确定在施力时的电动机111的旋转方向。
接下来在步骤S140中,控制部328的第一辅助转矩确定部201从车速传感器105取得车辆速度V的信号(图15所示的S(V))。
接着,在步骤S150中,第一辅助转矩确定部201基于存储于存储部200的第一辅助信息确定第一辅助转矩。然后,第一辅助转矩确定部201将所确定的第一辅助转矩作为第一辅助转矩信号(图15所示的S(T1))输出。
接着,在步骤S260中,第二辅助转矩确定部302根据在步骤S210中算出的阀体位置,基于图16所示的第二辅助转矩信息确定第二辅助转矩。然后,第二辅助转矩确定部202将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图15所示的S(T2))输出。
接着,在步骤S170中,算出部203合计第一辅助转矩与第二辅助转矩,算出目标辅助转矩,将所算出的目标辅助转矩作为目标辅助转矩信号(图15所示的S(T3))向驱动回路204输出。
以上,在本实施方式2中,由阀体位置检测传感器309检测的阀体位置的绝对值达到P1时,将其作为触发点,进行施力部27的控制,以使对操纵杆24的操作产生阻力。
(实施方式3)
接着,对本发明的实施方式3的轮式装载机1进行说明。
在上述实施方式2中,通过检测转向阀32的阀体33的位置,确定对操纵杆24的操作产生阻力的时刻,而在本实施方式3中,通过检测先导压确定产生阻力的时刻。在本实施方式3中,以与实施方式2的结构的不同点为中心进行说明。另外,对与实施方式2相同的结构标注相同的附图标记,并省略说明。
<1.结构>
图18是表示本实施方式3的轮式装载机1的转向操作装置408的图。如图18所示,本实施方式3的转向操作装置408与实施方式2的转向操作装置308相比,未设有阀体位置检测传感器309,而具有检测先导压的先导压检测传感器409a、409b。
先导压检测传感器409a设于第一先导管路46,检测从先导液压源43经由先导阀42向第一先导管路46供给的先导压。先导压检测传感器409b设于第二先导管路47,检测从先导液压源43经由先导阀42向第二先导管路47供给的先导压。
控制部428接收先导压检测传感器409a、409b的检测值。
图19是表示本实施方式3的控制部428的结构的框图。控制部428与实施方式2的控制部328不同,具有第二辅助转矩确定部402。第二辅助转矩确定部402接收与由先导压检测传感器409a、409b检测的检测值相关的先导压信号(图19所示的S(Ppa),S(Ppb))。然后,第二辅助转矩确定部402根据由先导压检测传感器409a、409b检测的检测值求得压差,根据压差,基于存储于存储部200的第二辅助转矩信息确定第二辅助转矩。接着,第二辅助转矩确定部402将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图19所示的S(T2))输出。
将第一辅助转矩和所确定的第二辅助转矩在算出部203中进行合计,算出辅助转矩。
图20是表示实施方式3的第二辅助转矩信息的图。在图20中,正的辅助转矩表示对输入轴部81b向右旋转施力的情况,负的辅助转矩表示对输入轴部81b向左旋转施力的情况。
另外,在图20中,将在第一先导管路46的液压以及第二先导管路47的液压未产生差的状态设定为零。第二先导管路47的液压比第一先导管路46的液压高的情况为横轴的正,第二先导管路47的液压比第一先导管路46的液压低的情况为横轴的负。在操纵杆24向向右侧进行旋转操作而使先导阀42向右先导位置Rp侧移动,并向第二先导管路47侧供给油时,从第二先导管路47的液压减去第一先导管路46的液压的压差在正侧使绝对值增大。另一方面,在操纵杆24向左侧进行旋转操作而使先导阀42向左先导位置Lp侧移动,并向第一先导管路46侧供给油时,从第二先导管路47的液压减去第一先导管路46的液压的压差在负侧使绝对值增大。
在第二辅助转矩信息中,在操纵杆24向右侧进行旋转操作而使压差达到Q1时,对输入轴部81b向左旋转方向施力。然后,在压差达到Q2前,以一定的斜率使左旋转方向的力增加(阻力增加)。在压差达到Q2以后,使向输入轴部81b施加的左旋转方向的力一定。
另外,在第二辅助转矩信息中,在操纵杆24向左侧进行旋转操作而使压差达到-Q1时,对输入轴部81b向右旋转方向施力。然后,在压差达到-Q2以前,以一定的斜率使右旋转方向的力增加(阻力增加)。在压差达到-Q2以后,使向输入轴部81b施加的左旋转方向的力一定。
进一步地,压差±Q1以及压差±Q2基于转向阀32开口的时刻或铰接动作开始的时刻设定。在图20中,转向阀32开口时的压差用±Q3表示。压差Q1和压差Q2预先设定为在其间包含压差Q3。另外,压差-Q1和压差-Q2预先设定为在其间包含压差-Q3。
另外,铰接动作开始时的压差用±Q4表示。如图20所示,由于铰接动作比转向阀32的开口稍微滞后,因此压差Q4比压差Q3稍大,压差-Q4比压差-Q3稍小。另外,压差Q4比压差Q2小,压差-Q4比压差-Q2大,但通过辅助转矩的上升(斜率),压差Q4也可以比压差Q2大,压差-Q4也可以比压差-Q2小。
<2.动作>
接着,对进行操纵杆24的操作时的施力部27的控制动作进行说明。图21是表示施力部的控制动作的框图。
在操作操纵杆24时,在步骤S310中,控制部428从先导压检测传感器409a、409b接收先导压信号(图19所示的S(Ppa),S(Ppb)),读取先导压检测传感器409a、409b的检测值。
步骤S120~步骤S150与实施方式2相同。
然后,在步骤S360中,第二辅助转矩确定部402算出从第二先导管路47的液压减去第一先导管路46的液压的压差,根据存储于存储部200的第二辅助转矩信息(参照图20)算出第二辅助转矩。接着,第二辅助转矩确定部402将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图19所示的S(T2))输出。
接着,在步骤S170中,算出部203将第一辅助转矩与第二辅助转矩合计而算出目标辅助转矩,在步骤S180中,向驱动回路204输出指令转矩信号(图19所示的S(T3))。
如上所述,在本实施方式3中,从第二先导管路47的液压减去第一先导管路46的液压后的压差的绝对值在达到Q1时,将其作为触发点进行施力部27的控制,以使得对操纵杆24的操作产生阻力。
(实施方式4)
接着,对本发明的实施方式4的轮式装载机1进行说明。
在上述实施方式2中,通过检测转向阀32的阀体33的位置,确定对操纵杆24的操作产生阻力的时刻,在本实施方式4中,通过检测主液压源31的泵的负荷压确定产生阻力的时刻。在本实施方式4中,以与实施方式2的结构的不同点为中心进行说明。另外,对与实施方式2同样的结构标注相同的附图标记并省略说明。
<1.结构>
图22是表示本实施方式4的轮式装载机1的转向操作装置508的图。如图22所示,本实施方式4的转向操作装置508与实施方式2的转向操作装置308相比,没有阀体位置检测传感器309,而具有泵负荷压检测传感器509。泵负荷压检测传感器509设于主液压管路36,通过检测主液压管路36的压力,来检测主液压源31的负荷压。控制部528接收泵负荷压检测传感器509的检测值。
图23是表示本实施方式4的控制部528的结构的框图。控制部528与实施方式2的控制部328不同,具有第二辅助转矩确定部502。第二辅助转矩确定部502接收与由泵负荷压检测传感器509检测的检测值相关的泵负荷压信号(图23所示的S(Pp))。然后,第二辅助转矩确定部502根据检测值基于存储于存储部200的第二辅助转矩信息确定第二辅助转矩,将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图23所示的S(T2))输出。
图24的(a)以及图24的(b)是表示实施方式4的第二辅助转矩信息的图。图24的(a)是适用于利用转矩传感器103检测操纵杆24向右侧移动的情况的第二辅助转矩信息。图24的(b)是适用于利用转矩传感器103检测操纵杆24向左侧移动的情况的第二辅助转矩信息。在图24的(a)以及图24的(b)的第二辅助转矩信息中,在转向阀32的阀体33配置于中立位置Np的状态下的负荷压为零。
在操纵杆24向右侧进行旋转操作时,第二辅助转矩确定部502基于来自转矩传感器103的检测值检测操纵杆24的操作方向而适用图24的(a)所示的第二辅助转矩信息。在图24的(a)所示的第二辅助转矩信息中,在主液压源31的泵负荷压达到R1时,对输入轴部81b向左旋转方向施力。然后,在泵负荷压达到R2前,以一定的斜率使左旋转方向的力增加(阻力增加)。在泵负荷压达到R2以后,向输入轴部81b施加的左旋转方向的力一定。
另外,在操纵杆24向左侧进行旋转操作时,第二辅助转矩确定部502基于来自转矩传感器103的检测值检测操纵杆24的操作方向而适用图24的(b)所示的第二辅助转矩信息。在图24的(b)所示的第二辅助转矩信息中,在操纵杆24向左侧进行旋转操作而使负荷压达到R1时,对输入轴部81b向右旋转方向施力。然后,负荷压在达到R2前,以一定的斜率使右旋转方向的力增加(阻力增加)。在负荷压达到-R2以后,向输入轴部81b施加的右旋转方向的力一定。这些负荷压R1以及R2基于转向阀32开口的时刻或铰接动作开始的时刻设定。在图24的(a)以及图24的(b)所示的第二辅助转矩信息中,转向阀32的开口时的负荷压用R3表示。负荷压R1和负荷压R2预先设定为在其间包含负荷压R3。
此外,铰接动作开始时的负荷压用R4表示。如图20所示,由于铰接动作比转向阀32的开口稍微滞后,因此负荷压R4比负荷压R3大。另外,负荷压R4比负荷压R2小,但通过辅助转矩的上升(斜率),负荷压R4也可以比负荷压R2大,负荷压-R4也可以比负荷压-R2小。
<2.动作>
接着,对进行操纵杆24的操作时的施力部27的控制动作进行说明。图25是表示施力部的控制动作的框图。
在操作操纵杆24时,在步骤S410中,控制部428从泵负荷压检测传感器509接收泵负荷压信号(图23所示的S(Pp)),读取泵负荷压检测传感器509的检测值。
步骤S120~步骤S150与实施方式2同样。
然后,在步骤S460中,第二辅助转矩确定部402根据转矩传感器103的检测值检测操纵杆24的操作方向,从存储于存储部200的两种第二辅助信息(参照图24的(a),图24的(b))适用一方的第二辅助信息。然后,第二辅助转矩确定部402基于泵负荷压检测传感器509的检测值,根据所适用的第二辅助转矩信息算出第二辅助转矩。接着,第二辅助转矩确定部402将所确定的第二辅助转矩作为第二辅助转矩信号(图23所示的S(T2))输出。
接着,在步骤S170中,算出部203合计第一辅助转矩和第二辅助转矩而算出目标辅助转矩,在步骤S180中,向驱动回路204输出指令转矩信号(图23所示的S(T3))。
如上所述,在本实施方式4中,在主液压源31的负荷压达到R1时,将其作为触发点,进行施力部27的控制,以使得对操纵杆24的操作产生阻力。
<3.特征等>
(1)
本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)为将前架11与后车架12连结起来的铰接式。轮式装载机1具有操纵杆24、转向液压缸21、22(液压致动器的一例)、先导阀42(控制阀的一例)、施力部27、控制部28、328、428、528。操纵杆24由操作人员操作,能够设定旋转角θin(目标转向角的一例)。转向液压缸21、22由液压驱动,根据操纵杆24的操作进行变更前架11相对于后车架12的转向角θs(实际转向角的一例)的铰接动作。先导阀42控制向转向液压缸21、22供给的油的流量,以使得转向角θs与旋转角θin一致。施力部27相对于操纵杆24的操作施加辅助力或反作用力。控制部28、328、428、528基于偏差角度±θ7,位置±P4,压差±Q4,或负荷压R4(铰接动作的开始时刻),控制施力部27,以使得对操纵杆的操作产生阻力。
这样,基于铰接动作的开始时刻,通过对操纵杆24的操作产生阻力,操作人员能够利用手感受到轮式装载机1的转弯的开始。因此,能够使车体稍微转弯,容易进行微操作。
此外,在本实施方式中,对操纵杆24的阻力在铰接动作的开始时刻产生,也可以在开始时刻前,或者开始时刻后。在开始时刻前的情况下,优选在刚要开始时刻前,开始时刻后的情况下,优选在刚开始时刻后。
(2)
在本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)中,控制部28、328、428、528在从偏差角度0、阀体33的中立位置Ns、先导阀42为中立位置Np的压差,或阀体33的中立位置Ns时的负荷压(目标转向角与实际转向角的偏差角度为零的状态的操纵杆的第一位置的一例)到铰接动作开始的偏差角度±θ7、位置±P4、压差±Q4或负荷压R4(操纵杆24的第二位置的一例)之间,控制施力部27,以使得对操纵杆24的操作产生阻力。
这样,通过在开始铰接动作前或开始时对操纵杆24的操作产生阻力,从而操作人员能够用手感受到铰接动作的开始。
因此,通过从感受到阻力的位置稍微使操纵杆24移动,容易进行使车体稍微转弯,能够容易进行微操作。
此外,从第一位置到第二位置之间包含第二位置。
(3)
在本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)中,控制部28、328、428、528通过使辅助力减少或使反作用力增加,对操纵杆24的操作产生阻力。
由此,能够一边对操纵杆24的操作施加辅助力或反作用力一边产生阻力。
(4)
本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有转向阀32,转向阀32基于从先导阀42(控制阀的一例)输入的先导压,调整向转向液压缸21、22(液压致动器的一例)供给的油的流量。先导阀42通过调整先导压,控制从转向阀32向转向液压缸21、22供给的油的流量。控制部28、328、428、528控制施力部27,以使得偏差角度±θ7,位置±P4,压差±Q4,或负荷压R4(转向阀32的开口时刻的一例)位于使阻力上升的期间。
由此,操作人员能够根据在操纵杆24产生的阻力感受到驱动转向液压缸21、22的转向阀32的开口时刻,容易进行微操作。
(5)
在本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)中,先导阀42(控制阀的一例)具有操作输入轴61(第一输入部件的一例)、反馈输入轴62(第二输入部件的一例)、第一弹簧64(施力部的一例)以及第二弹簧65(施力部的一例)。操作输入轴61根据旋转角θin(目标转向角的一例)移位。反馈输入轴62根据转向角θs(实际转向角的一例)移位。第一弹簧64以及第二弹簧65对操作输入轴61施力,以使得操作输入轴61的旋转角θin(移位量的一例)与反馈输入轴62的旋转角θfb(=θss)(移位量的一例)一致。操作输入轴61的旋转角θin与反馈输入轴62的旋转角θfb(=θs)的差与偏差角度α对应。操纵杆24克服第一弹簧64以及第二弹簧65的施力而被操作。
由此,在操作操纵杆24后,追随操纵杆24而使转向角θs变更,在操纵杆24的旋转角θin与转向角θs一致时,先导阀42位于中立位置Np。
另外,如上所述地在先导阀42设有第一弹簧64以及第二弹簧65,操作人员以克服第一弹簧64以及第二弹簧65的施力的操作力操作操纵杆24。相对于克服该施力的操作,在被限制前使辅助力减少或使反作用力增加,能够增大操纵杆24的操作所需要的操作力。
(6)
本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测基于偏差角度±θ7,位置±P4,压差±Q4,或负荷压R4(铰接动作的开始时刻的一例)预先设定的阻力的上升开始的时刻的第一旋转角检测部101以及第二旋转角检测部102,阀体位置检测传感器309,先导压检测传感器409a以及先导压检测传感器409b,或泵负荷压检测传感器509(时刻检测部的一例)。控制部28、328、428、528在利用阀体位置检测传感器309,先导压检测传感器409a以及先导压检测传感器409b,或泵负荷压检测传感器509检测时刻时,控制施力部27,以使得开始对操纵杆24的操作产生阻力。
由此,能够用手感受到铰接动作的开始。
(7)
本实施方式1的轮式装载机1(作业车辆的一例)具有:检测旋转角θin(目标转向角的一例)的第一旋转角检测部101(目标转向角检测部的一例)、检测转向角θs(实际转向角的一例)的第二旋转角检测部102(实际转向角检测部的一例)。控制部28在根据第一旋转角检测部101的检测值以及第二旋转角检测部102的检测值算出的偏差角度α(偏差角度的一例)达到基于偏差角度±θ7(铰接动作的开始时刻的一例)预先设定的偏差角度±θ6(规定值的一例)的时刻,控制施力部27,以使得开始对操纵杆24的操作产生阻力。
在此,通过将偏差角度±θ6设定为开始铰接动作前的值,能够基于偏差角度α在铰接动作开始位置前对操纵杆24的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
(8)
本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有转向阀32,转向阀32基于从先导阀42(控制阀的一例)输入的先导压,调整向转向液压缸21、22(液压致动器的一例)供给的油的流量。先导阀42通过调整先导压,控制从转向阀32向转向液压缸21、22供给的油的流量。
这样,通过操作操纵杆24使先导阀42移动来调整先导压,能够开始铰接动作。
(9)
在本实施方式2的轮式装载机1(作业车辆的一例)中,阀体位置检测传感器309(时刻检测部的一例)检测转向阀32的阀体33的位置。控制部328在由阀体位置检测传感器309检测的阀体33的位置达到基于位置±P4(铰接动作的开始时刻的一例)预先设定的位置±P3(规定值的一例)的时刻,控制施力部27,以使得开始对操纵杆24的操作产生阻力。
在此,通过将位置±P3(规定值的一例)设定在开始铰接动作前的值,能够基于转向阀32的阀体33的位置,在铰接动作开始位置前对操纵杆24的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
(10)
本实施方式3的轮式装载机1(作业车辆的一例)中,先导压检测传感器409a、409b(时刻检测部的一例)检测先导压。控制部428在由先导压检测传感器409a、409b检测的先导压达到基于±Q4(铰接动作的开始时刻的一例)预先设定的±Q3(规定值的一例)的时刻,控制施力部27,以使得开始对操纵杆24的操作产生阻力。
在此,通过将±Q3(规定值的一例)设定在开始铰接动作前的值,能够基于先导压,在铰接动作开始位置前对操纵杆24的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
(11)
本实施方式4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有经由转向阀32向转向液压缸21、22(液压致动器的一例)供给油的主液压源31(泵的一例)。泵负荷压检测传感器509(时刻检测部的一例)检测主液压源31的负荷压。控制部528在由泵负荷压检测传感器509检测的泵的负荷压达到基于负荷压R4(铰接动作的开始时刻的一例)预先设定的负荷压R3(规定值的一例)的时刻,控制施力部27,以使得开始对操纵杆24的操作产生阻力。
在此,通过将负荷压R3(规定值的一例)设定为铰接动作开始前的值,能够基于主液压源31的负荷压,在铰接动作开始位置前对操纵杆24的操作产生阻力。因此,操作人员能够感受到铰接动作的开始,能够容易进行微操作。
(12)
本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测由操纵杆24的操作产生的转矩的转矩传感器103(转矩检测部的一例)。施力部27作为驱动源,具有电动机111。控制部28、328、428、528基于转矩传感器103的检测值,控制施力部27。
由此,操作人员能够根据施加在操纵杆24的转矩施力。例如,在操作人员能够以施加在操纵杆24的转矩大时,由施力部27施加的辅助力增大,在转矩小时,使辅助力减小的方式控制施加的力的大小。
(13)
本实施方式1的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测由操纵杆24的操作产生的转矩的转矩传感器103(转矩检测部的一例)。施力部27作为驱动源,具有电动机111。控制部28具有算出部203、驱动回路204(动作控制部的一例)。算出部203通过将相对于检测的转矩预先设定的施加力和相对于偏差角度α(偏差角度的一例)预先设定的施加力合并,而算出对操纵杆24的操作施加的力。驱动回路204使施力部27动作,以使得施加所算出的力。
由此,能够相对于操纵杆24的操作,一边通过施力部27施加辅助力或反作用力,一边在开始铰接动作前,对操纵杆24的操作产生阻力。
(14)
本实施方式2的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测由操纵杆24的操作产生的转矩的转矩传感器103(转矩检测部的一例)。施力部27作为驱动源,具有电动机111。控制部328具有算出部203、驱动回路204(动作控制部的一例)。算出部203通过将相对于检测的转矩预先设定的施加力和相对于阀体33的位置预先设定的施加力合并,而算出相对于操纵杆24的操作施加的力。驱动回路204以施加所算出的力的方式使施力部27动作。
由此,能够相对于操纵杆24的操作一边利用施力部27施加辅助力或反作用力,一边在开始铰接动作前,对操纵杆24的操作产生阻力。
(15)
本实施方式3的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测由操纵杆24的操作产生的转矩的转矩传感器103(转矩检测部的一例)。施力部27作为驱动源,具有电动机111。控制部428具有算出部203、驱动回路204(动作控制部的一例)。算出部203通过将相对于检测的转矩预先设定的施加力和相对于先导压的位置预先设定的施加力,算出相对于操纵杆24的操作施加的力。驱动回路204以施加所算出的力的方式使施力部27动作。
由此,能够一边相对于操纵杆24的操作利用施力部27施加辅助力或反作用力,一边在开始铰接动作前,对操纵杆24的操作产生阻力。
(16)
本实施方式4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测由操纵杆24的操作产生的转矩的转矩传感器103(转矩检测部的一例)。施力部27作为驱动源,具有电动机111。控制部528具有算出部203、驱动回路204(动作控制部的一例)。算出部203通过将相对于检测的转矩预先设定的施加力和相对于主液压源31(泵的一例)的负荷压预先设定的施加力合并,算出相对于操纵杆24的操作施加的力。驱动回路204以施加算出的力的方式使施力部27动作。
由此,能够一边相对于操纵杆24的操作利用施力部27施加辅助力或反作用力,一边在开始铰接动作前,对操纵杆24的操作产生阻力。
(17)
本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)还具有检测作业车辆的速度的车速传感器105(速度检测部的一例)。相对于转矩预先设定的施加力基于利用车速传感器105检测的速度变更。
由此,根据转矩,利用施力部27对操纵杆24的操作施加的力能够根据车辆的速度变更,进一步地,在铰接动作开始前,能够对操纵杆24的操作产生阻力。
(18)
在本实施方式1~4的轮式装载机1(作业车辆的一例)中,先导阀42(控制阀的一例)与操纵杆24连结。
由此,操纵杆24的操作向先导阀42传递。
(19)
本实施方式1~4的轮式装载机1的控制方法为将前架11与后车架12连结起来的铰接式的轮式装载机1(作业车辆的一例)的控制方法,具有步骤S110,S210,S310,S410(第一取得步骤的一例)、步骤S150,S160,S260,S360,S460,S170(生成步骤的一例)、步骤S180(发送步骤的一例)。步骤S160,S260,S360,S460(生成步骤的一例)从检测铰接动作的开始时刻的第一旋转角检测部101以及第二旋转角检测部102,阀体位置检测传感器309,先导压检测传感器409a以及先导压检测传感器409b,或泵负荷压检测传感器509(时刻检测部的一例),取得第一旋转角信号S(θin)、第二旋转角信号S(θs),阀体位置信号S(Vp),先导压信号S(Pa),S(Pb),或泵负荷压信号S(Pp)(第一信号的一例)。步骤S160,S260,S360,S460(生成步骤的一例)基于第一旋转角信号S(θin)和第二旋转角信号S(θs),阀体位置信号S(Vp),先导压信号S(Pa),S(Pb),或泵负荷压信号S(Pp)(第一信号的一例),生成对操纵杆24的操作产生阻力的目标辅助转矩信号S(T3)(第二信号的一例)。步骤S180(发送步骤的一例)将目标辅助转矩信号S(T3)(第二信号的一例)向相对于操纵杆24的操作施加辅助力或反作用力的施力部27发送。
这样,基于铰接动作的开始时刻,对操纵杆24的操作产生阻力,从而操作人员能够用手感受到轮式装载机1的转弯的开始。因此,能够使车体稍微转弯,能偶容易进行微操作。
此外,在本实施方式中,相对于操纵杆24的阻力在铰接动作的开始时刻产生,也可以在开始时刻前,或者开始时刻后。在开始时刻前的情况下,优选在刚要开始时刻前,开始时刻后的情况下,优选在刚开始时刻后。
(20)
本实施方式1~4的轮式装载机1的控制方法还具有步骤S120(第二取得步骤的一例)。步骤S120(第二取得步骤的一例)从检测由操纵杆24的操作产生的转矩的转矩传感器103(转矩检测部的一例)取得转向转矩信号S(T0)(第三信号的一例)。
步骤S150,S160,S260,S360,S460,S170(生成步骤的一例)具有步骤S160,S260,S360,S460(第一确定动作的一例)、步骤S150(第二确定动作的一例)、步骤S170(运算动作的一例)。步骤S160,S260,S360,S460(第一确定动作的一例)基于第一旋转角信号S(θin)、第二旋转角信号S(θs),阀体位置信号S(Vp),先导压信号S(Pa),S(Pb),或泵负荷压信号S(Pp)(第一信号的一例),确定相对于操纵杆24的操作施加的反作用力,输出第二辅助转矩信号S(T2)(第四信号的一例)。步骤S150(第二确定动作的一例)基于转向转矩信号S(T0)(第三信号的一例),确定相对于操纵杆24的操作施加的辅助力或反作用力,输出第一辅助转矩信号S(T1)(第五信号的一例)。步骤S170(运算动作的一例)将由第二辅助转矩信号S(T2)表示辅助力或反作用力相加而生成目标辅助转矩信号S(T3)(第二信号的一例)。
由此,能够一边相对于操纵杆24的操作利用施力部27施加辅助力或反作用力,一边基于铰接动作开始的时刻,对操纵杆24的操作产生阻力。
[其他实施方式]
以上,对本公开一实施方式进行了说明,本公开不限于上述实施方式,在不脱离本公开的主旨的范围内能够进行各种变更。
(A)
在上述实施方式1~4中,在第一辅助转矩信息中,控制施力部27,以使得对操纵杆24的操作进行辅助,不限于此。例如,如图26所示的单点划线L3’,在高速时,也可以对操纵杆24的操作施加反作用力。图26所示的单点划线L3’表示高速的辅助转矩信息。L3’的偏差角度如正侧的部分L3’a所示,辅助转矩信息设定为相对于操纵杆24向右旋转的操作,施力部27向左旋转侧施力。另外,L3’的偏差角度如负侧的部分L3’b所示,辅助转矩信息设定为相对于操纵杆24向左旋转的操作,施力部27向右旋转侧施力。
图27是表示在实施方式1中将对如图26所示的第一辅助转矩信息和如图11的(a)所示的第二辅助转矩信息进行合计后的目标辅助转矩相对于操纵杆24的操作施加的状态的图。在图27所示的高速时的杆操作力设定为,与不施加辅助转矩的情况(双点划线L14)相比,在整个区域使操纵杆24的操作力加重。并且,在成为偏差角度θ4时,通过使反作用力进一步增大而在操纵杆24产生阻力,而能够使操作人员感觉到铰接动作的开始。
另外,在图10的(a)的第一辅助转矩信息中,在高速时,通过使相对于操纵杆24的操作施加的辅助力增大,如图28所示,也可以设定为与合计后的目标辅助转矩的高速的曲线图L13”在整个区域不施加辅助转矩的曲线图(双点划线L14)相比,使杆反作用力减小。
在该曲线图L13”的情况下,在成为偏差角度θ4时,通过使辅助力减小,在操纵杆24产生阻力而能够使操作人员感受到铰接动作的开始。
(B)
在上述实施方式中,控制部28存储三种速度(0km/h、25km/h、40km/h)的第一辅助转矩信息,不限于这些速度。另外,第一辅助转矩信息不限于三种,也可以设为两种或四种以上。此外,在根据速度使辅助转矩平滑变化的情况下,优选设定为三种以上。
(C)
在上述实施方式中,控制部28存储有三种第一辅助转矩信息,通过插补计算,根据速度使辅助转矩连续地变化,也可以阶段地变化。
例如,低速的第一辅助转矩信息为图10的(a)的实线L1,中速的第一辅助转矩信息为图10的(a)的点线L2,高速的第一辅助转矩信息为图10的(a)的单点划线L3。并且,例如,速度设定为,低速为不足15km/时的速度,中速为不足15km/时以上25km/时的速度,高速为25km/时以上40km/时以下的速度。另外,例如,能够将15km/时设定为第一阈值,25km/时设定为第二阈值。
在如上所述的情况中,在操作操纵杆24时,控制部28对由车速传感器105检测的速度、第一阈值以及第二阈值进行比较,判断车辆速度是否相当于低速、中速、高速的任一种。并且,利用所判断的速度的第一辅助转矩信息,根据转向转矩信号确定第一辅助转矩。此外,不限于三阶段,也可以仅分为两阶段,也可以细分为三阶段。
(D)
在上述实施方式的轮式装载机1中,针对每种速度设置第一辅助转矩信息,也可以不针对每种速度设置。即,也可以仅基于来自转矩传感器103的检测值确定第一辅助转矩。
另外,在第一辅助转矩的确定时,在上述实施方式中,利用转矩传感器103检测操纵杆24的操作方向,而在步骤S110中也可以利用检测的车体-杆偏差角度α检测操作方向。
另外,车体-杆偏差角度α不使用第二旋转角检测部102的检测值,而根据由转向角检测部104检测的转向角θs和由第一旋转角检测部101检测的旋转角θin算出。
另外,车体-杆偏差角度α也可以根据通过缸体行程传感器106、107的检测值算出的转向角θs和由第一旋转角检测部101检测的旋转角θin算出。
(E)
在上述实施方式中,对第二辅助转矩信息(图11的(a))和第一辅助转矩信息(图10的(a))进行合计,作为驱动电动机111的目标辅助转矩,也可以不使用第一辅助转矩信息,仅使用第二辅助转矩信息,来施加辅助转矩。在该情况下,以实施方式1为例,在图11的(b)所示偏差角度α达到角度±θ4之前期间,不对操纵杆24的操作施加来自施力部27的力,而在偏差角度α的绝对值为θ4~θ5之间施加反作用力,并且偏差角度α的绝对值比θ5大的情况下,施加一定的反作用力。
(F)
另外,在上述实施方式中,在第二辅助转矩信息中,在将操纵杆24向右侧或左侧操作时,在偏差角度的绝对值为θ4~θ5之间,在阀体33的位置的绝对值为P1~P2之间,在压差的绝对值为Q1~Q2之间,在负荷压为R1~R2之间,反作用力直线增加,也可以以指数函数增加。
此外,为了防止振荡导致的振动,阻力的增加优选不垂直上升而具有宽度。
(G)
另外,在上述实施方式中,即便车辆速度不同,第二辅助转矩也相同,也可以基于车辆速度使第二辅助转矩不同。以实施方式1为例进行说明时,也可以设置图29所示的低速(实线L15)、中速(点线L16)以及高速(单点划线L17)的情况的辅助转矩信息。在图29中,车辆速度越快,阻力设定为越大。
在该情况下,第二辅助转矩确定部202基于偏差角度α和车速传感器105的值,确定第二辅助转矩。另外,第二辅助转矩确定部202根据存储的三种车辆速度的辅助转矩信息确定第二辅助转矩,但在来自车速传感器105的检测值为三种速度间的情况下,通过插补计算计算该车速的辅助转矩。
(H)
在上述实施方式3中,在第二辅助转矩信息中,基于第一先导管路46的液压与第二先导管路47的液压的差,确定第二辅助转矩,也可以不计算压差,而基于各个管路的液压,确定第二辅助转矩。例如,也可以基于先导阀42位于中立位置Np的状态的根据第二先导管路47的压力的变化量、先导阀42位于中立位置Np的状态根据第一先导管路46的压力的变化量确定第二辅助转矩。也可以在第二先导管路47的变化量达到规定量以上的情况下利用施力部27向左旋转侧施力,在第一先导管路46的变化量达到规定量的情况下利用施力部27向右旋转侧施力。
(I)
在上述实施方式中,利用连结部25将操纵杆24与先导阀42机械连结,也可以不限于此。也可以不将操纵杆24与先导阀机械连结,而将操纵杆24的操作电气地传递到先导阀来操作先导阀。
图30是表示作为使操纵杆24的操作电气传递到先导阀42’的结构的一例的转向操作装置8’的图。图30所示的转向操作装置8’是上述实施方式1的变形例。
图30所示的先导阀42’不是上述实施方式那样的旋转式,而是滑阀式。先导阀42’具有包含滑阀71’、套筒(未图示)的阀体部60’,以套筒为基准,利用来自控制部28的信号,使滑阀71’能够向中立位置Np,左先导位置Lp,以及右先导位置Rp移动。
在图30所示的结构中,例如,未设有图5所示的万向接头部83。操纵杆24与转向操作轴81连接。转向操作轴81未连结于先导阀。与上述实施方式同样地,施力部27对转向操作轴81施加辅助力或反作用力。另外,第一旋转角检测部101检测转向操作轴81的旋转角θin而向控制部28输送。
另外,在转向操作装置8’中,未设置将图5所示的先导阀和前架11连接的连杆机构26。利用转向角检测部104,检测前架11相对于后车架12的转向角θs,向控制部28输送。
控制部28基于所接收的旋转角θin和转向角θs的信息,向先导阀42’输送指令,控制先导阀42’的滑阀71’的移动。利用滑阀71’的移动,使从先导阀42’向转向阀32供给的先导压变化,并使从转向阀32向转向液压缸21、22供给的油量变化。由此,进行转向操作。此时,控制部28也可以控制为,通过以θin与θs的差量减小的方式控制先导压,使旋转角θin与转向角θs一致。
在转向操作装置8’中,电动机111的力通过蜗齿轮112传递到转向操作轴81,如图31所示的施力部27’的那样,也可以不经由蜗齿轮112等减速装置而使电动机111的旋转轴直接连接于转向操作轴81。
图5所示的转向操作装置8能够使操纵杆24本身以上下方向的轴为中心向驾驶座的内侧或外侧转动。图30所示的转向操作装置8’的操纵杆24本身也可以以水平方向的轴为中心,向驾驶座的内侧或外侧转动。主要地,基于操纵杆24的操作使先导阀42’动作,来自施力部27的力能够向操纵杆24传递即可。
另外,在转向操作装置8’中,代替图9所示的第二旋转角检测部102,基于来自转向角检测部104的检测值θs计算偏差角度α,第二辅助转矩确定部202确定第二辅助转矩即可。另外,也可以代替使用偏差角度,而在滑阀式的先导阀42’设置检测滑阀71’的位置的传感器,如实施方式2那样,根据滑阀71’的位置确定第二辅助转矩。
此外,电气传递也可以通过有线或无线的任一方式进行。
在上述图30中,作为实施方式1的变形例的结构,以转向操作装置8’为例进行了说明,在实施方式2、3、4中,也可以适用操纵杆24的操作电气传递到先导阀的结构(图30所示的结构)。
(J)
在上述实施方式中,设有第一弹簧64以及第二弹簧65这两个弹簧,也可以不设置第二弹簧65。在该情况下,例如,反馈滑阀73与反馈套筒74之间被固定即可。
(K)
在上述实施方式中,构成为根据从作为控制阀的一例的先导阀42输入的先导压控制从转向阀32向转向液压缸21、22供给的油的供给量,也可以构成为将来自先导阀42的油直接向转向液压缸21、22供给。
(L)
在上述实施方式中,利用电动机111产生力,不限于电动机,也可以是液压马达等,主要是能够产生施力的致动器等即可。
(M)
在上述实施方式中,驱动回路204包含在控制部28,也可以不包含在控制部28,而仅使驱动回路204单体安装。进一步地,驱动回路204也可以安装于电动机。
(N)
在上述实施方式中,将轮式装载机1作为作业车辆的一例进行记载,不限于轮式装载机,也可以是铰接式的自卸卡车,机动平地机等,只要是铰接式的作业车辆即可。
工业实用性
本发明的作业车辆以及作业车辆的控制方法具有容易进行微操作的效果,作为轮式装载机等有用。
附图标记说明
1:轮式装载机
2:车体架
3:工作装置
4:前轮胎
5:驾驶部
5a:驾驶座
6:发动机室
7:后轮胎
8:转向操作装置
11:前架
12:后车架
13:连结轴部
14:大臂
15:铲斗
16:提升液压缸
17:铲斗液压缸
18:曲柄
21:转向液压缸
21a:伸长端口
21b:收缩端口
22:转向液压缸
22a:伸长端口
22b:收缩端口
23:转向液压回路
24:操纵杆
25:连结部
26:连杆机构
27:施力部
28:控制部
29:时刻检测部
30:主液压回路
31:主液压源
32:转向阀
33:阀体
34:第一先导室
35:第二先导室
36:主液压管路
37:主排出管路
38:第一转向管路
39:第二转向管路
40:先导液压回路
41:可变减压部
41a:减压阀
41b:可变减压阀
42:先导阀
43:先导液压源
44:先导液压管路
45:先导排出管路
46:第一先导管路
47:第二先导管路
60:阀体部
61:操作输入轴
62:反馈输入轴
63:壳体
64:第一弹簧
64a:板簧部
65:第二弹簧
65a:板簧部
66:反馈部
71:操作滑阀
71a:狭缝
71ae:壁部
71b:狭缝
71be:壁部
71c:孔
71d:孔
72:操作套筒
72c:槽
72d:槽
73:反馈滑阀
73a:狭缝
73ae:壁部
73b:狭缝
73be:壁部
73c:孔
73d:孔
74:反馈套筒
74c:槽
74d:槽
75:驱动轴
76:第一中心销
77:第二中心销
78:规制部
80:转向箱
81:转向操作轴
81a:杆侧轴部
81b:输入轴部
81b1:第一端
81b2:第二端
81c:阀侧轴部
82:连结杆
83:万向接头部
83a:中央部
83b:接头部
83c:接头部
84:孔
91:随动杆
92:随动联杆
93:托架
101:第一旋转角检测部
102:第二旋转角检测部
103:转矩传感器
104:转向角检测部
105:车速传感器
106:缸体行程传感器
107:缸体行程传感器
111:电动机
112:蜗齿轮
112a:圆筒蜗杆
112b:蜗轮
200:存储部
201:第一辅助转矩确定部
202:第二辅助转矩确定部
203:算出部
204:驱动回路
302:第二辅助转矩确定部
308:转向操作装置
309:阀体位置检测传感器
328:控制部
402:第二辅助转矩确定部
408:转向操作装置
409a、409b:先导压检测传感器
428:控制部
502:第二辅助转矩确定部
508:转向操作装置
509:泵负荷压检测传感器
528:控制部

Claims (20)

1.一种作业车辆,其为将前架与后车架连结起来的铰接式的作业车辆,所述作业车辆的特征在于,具有:
操纵杆,其由操作人员操作,能够设定目标转向角;
液压致动器,其由液压驱动,根据所述操纵杆的操作,进行变更所述前架相对于所述后车架的实际转向角的铰接动作;
控制阀,其控制向所述液压致动器供给的油的流量,以使得所述实际转向角与所述目标转向角一致;
施力部,其相对于所述操纵杆的操作施加辅助力或反作用力;
控制部,其基于所述铰接动作的开始时刻,控制所述施力部,以使得对所述操纵杆的操作产生阻力。
2.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
所述控制部控制所述施力部,以使得在从所述目标转向角与所述实际转向角的偏差角度为零的状态的所述操纵杆的第一位置到所述铰接动作开始的所述操纵杆的第二位置之间,对所述操纵杆的操作产生阻力。
3.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
所述控制部通过使所述施力部的辅助力减少或使反作用力增加,而对所述操纵杆的操作产生阻力。
4.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转向阀,所述转向阀基于从所述控制阀输入的先导压调整向所述液压致动器供给的油的流量,
所述控制阀通过调整所述先导压,控制从所述转向阀向所述液压致动器供给的油的流量,
所述控制部控制所述施力部,以使得所述转向阀的开口时刻位于产生所述阻力的期间。
5.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
所述控制阀具有:
第一输入部件,其根据所述目标转向角移位;
第二输入部件,其根据所述实际转向角移位;
施力部,其对所述第一输入部件施力,以使得所述第一输入部件的移位量与所述第二输入部件的移位量一致;
所述第一输入部件的移位量与所述第二输入部件的移位量的差和所述目标转向角与所述实际转向角的偏差角度对应,
所述操纵杆克服所述施力部的施力而被操作。
6.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
还具有时刻检测部,所述时刻检测部检测基于所述铰接动作的开始时刻预先设定的、开始产生所述阻力的时刻,
所述控制部在利用所述时刻检测部检测到开始产生所述阻力的时刻时,控制所述施力部,以使得开始对所述操纵杆的操作产生阻力。
7.如权利要求6所述的作业车辆,其特征在于,
所述时刻检测部具有:
目标转向角检测部,其检测所述目标转向角;
实际转向角检测部,其检测所述实际转向角;
所述控制部在根据所述目标转向角检测部的检测值以及所述实际转向角检测部的检测值算出的偏差角度达到基于所述铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制所述施力部,以使得开始对所述操纵杆的操作产生阻力。
8.如权利要求6所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转向阀,所述转向阀基于从所述控制阀输入的先导压,调整向所述液压致动器供给的油的流量,
所述控制阀通过调整所述先导压,控制从所述转向阀向所述液压致动器供给的油的流量。
9.如权利要求8所述的作业车辆,其特征在于,
所述时刻检测部检测所述转向阀的阀体的位置,
所述控制部在由所述时刻检测部检测的所述阀体的位置达到基于所述铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制所述施力部,以使得开始对所述操纵杆的操作产生阻力。
10.如权利要求8所述的作业车辆,其特征在于,
所述时刻检测部检测所述先导压,
所述控制部在由所述时刻检测部检测的所述先导压达到基于所述铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制所述施力部,以使得开始对所述操纵杆的操作产生阻力。
11.如权利要求8所述的作业车辆,其特征在于,
还具有泵,所述泵经由所述转向阀向所述液压致动器供给油,
所述时刻检测部检测所述泵的负荷压,
所述控制部在由所述时刻检测部检测的所述泵的负荷压达到基于所述铰接动作的开始时刻预先设定的规定值的时刻,控制所述施力部,以使得开始对所述操纵杆的操作产生阻力。
12.如权利要求1所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转矩检测部,所述转矩检测部检测由所述操纵杆的操作产生的转矩,
所述施力部作为驱动源,具有电动机,
所述控制部基于所述转矩检测部的检测值控制所述施力部。
13.如权利要求7所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转矩检测部,所述转矩检测部检测由所述操纵杆的操作产生的转矩,
所述施力部作为驱动源,具有电动机,
所述控制部具有:
算出部,其通过将相对于所检测的所述转矩预先设定的施加力和相对于所述偏差角度预先设定的施加力合并,而算出相对于所述操纵杆的操作施加的力;
动作控制部,其使所述施力部动作,以使得施加所述算出的力。
14.如权利要求9所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转矩检测部,所述转矩检测部检测由所述操纵杆的操作产生的转矩,
所述施力部作为驱动源,具有电动机,
所述控制部具有:
算出部,其通过将相对于所述转矩预先设定的施加力和相对于所述阀体的位置预先设定的施加力合并,而算出相对于所述操纵杆的操作施加的力;
动作控制部,其使所述施力部动作,以使得施加所述算出的力。
15.如权利要求10所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转矩检测部,所述转矩检测部检测由所述操纵杆的操作产生的转矩,
所述施力部作为驱动源,具有电动机,
所述控制部具有:
算出部,其通过将相对于所述转矩预先设定的施加力和相对于所述先导压预先设定的施加力合并,而算出相对于所述操纵杆的操作施加的力;
动作控制部,其使所述施力部动作,以使得施加所述算出的力。
16.如权利要求11所述的作业车辆,其特征在于,
还具有转矩检测部,所述转矩检测部检测由所述操纵杆的操作产生的转矩,
所述施力部作为驱动源,具有电动机,
所述控制部具有:
算出部,其通过将相对于所述转矩预先设定的施加力和相对于所述泵的负荷压预先设定的施加力合并,而算出相对于所述操纵杆的操作施加的力;
动作控制部,其使所述施力部动作,以使得施加所述算出的力。
17.如权利要求14~16中任一项所述的作业车辆,其特征在于,
还具有速度检测部,所述速度检测部检测所述作业车辆的速度,
相对于所述转矩预先设定的施加力基于由所述速度检测部检测的速度变更。
18.如权利要求1~17中任一项所述的作业车辆,其特征在于,
所述控制阀与所述操纵杆连结。
19.一种作业车辆的控制方法,其为将前架与后车架连结起来的铰接式的作业车辆的控制方法,所述作业车辆的控制方法的特征在于,具有:
第一取得步骤,从检测铰接动作的开始时刻的时刻检测部取得第一信号;
生成步骤,基于所述第一信号,生成对操纵杆的操作产生阻力的第二信号;
发送步骤,将所述第二信号发送到对所述操纵杆的操作施加辅助力或反作用力的施力部。
20.如权利要求19所述的作业车辆的控制方法,其特征在于,
还具有第二取得步骤,从检测由所述操纵杆的操作产生的转矩的转矩检测部取得第三信号,
所述生成步骤具有:
第一确定动作,基于所述第一信号,确定对所述操纵杆的操作施加的反作用力,并输出第四信号;
第二确定动作,基于所述第三信号,确定对所述操纵杆的操作施加的辅助力或反作用力,并输出第五信号;
运算动作,将由所述第四信号表示的所述反作用力和由所述第五信号表示的所述辅助力或所述反作用力相加,而生成所述第二信号。
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