CN111433108B - 作业车辆 - Google Patents
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Abstract
轮式装载机(1)的操作单元(25)具有:操纵杆(51)、支承部(42)、底板(71)、偏置部(44)及位置调整部(45)。偏置部(44)相对于底板(71),将操纵杆(51)向规定位置偏置。位置调整部(45)调整底板(71)相对于支承部(42)的转动角度。杆绝对角度传感器(26)、底板角度传感器(101)及第二计算部(114)检测操纵杆(51)相对于底板(71)的杆相对角度的检测值θd_detect。马达驱动控制部(110)基于杆相对角度的检测值θd_detect设定转矩,使用转矩并基于车架角度的检测值θs_detect来控制位置调整部(45)。
Description
技术领域
本发明涉及作业车辆。
背景技术
存在一种转向系统,其由传感器检测转向输入装置的旋转量等,经由线束,将基于上述传感器信息计算出的控制信号向控制轮胎的最大转角的促动器传递(所谓的线控转向)。作为这种车辆转向系统的输入装置,存在使用操纵杆来取代方向盘的情况。
在输入装置使用操纵杆的线控转向系统中,存在设有操纵杆、以及马达等的情况,其中,该操纵杆进行转动操作,该马达为了对操纵杆的转动操作产生操作感而施加相对于操作的反作用力等(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2002-160642号公报
发明内容
在上述专利文献1的车辆中,为了对操纵杆产生足够的反作用力转矩,需要在马达与操纵杆之间设置助力装置(减速器),来使马达转矩增加。
然而,在增大减速比的情况下,存在对操纵杆进行操作时的操作反作用力过大的情况。例如,虽然在不希望产生反作用力的情况下可以考虑使向马达供给的电流为0,但在该情况下,也会因减速器而导致增加马达的摩擦转矩或齿槽转矩等,在操纵杆上产生反作用力。
因此,需要降低减速器的减速比而使用转矩较大的马达,并需要使用大型马达。这样,当由于使用大型马达而使操作单元大型化时,则会出现其它的问题,即难以将操作单元的位置调整至适合用户的体格等的位置上。
本发明的目的在于提供一种能够谋求操作单元小型化的作业车辆。
(用于解决技术问题的技术方案)
发明的作业车辆具有:液压促动器、实际转向角度检测部、操作单元、相对角度检测部、转向控制部、及位置调整控制部。液压促动器改变实际转向角度。实际转向角度检测部检测实际转向角度。操作单元具有操作部、转动部、偏置部、及位置调整部,进行转向操作。操作部由操作人员进行转动操作。支承部可转动地支承操作部。转动部可转动地支承于支承部。偏置部相对于转动部,将操作部向规定位置偏置。偏置部相对于转动部,将操作部向规定位置偏置。位置调整部调整转动部相对于支承部的转动角度。相对角度检测部检测操作部相对于转动部的相对转动角度。转向控制部基于操作部的转动操作,控制液压促动器。位置调整控制部基于相对转动角度设定转矩,使用转矩并基于实际转向角度控制位置调整部。
(发明的效果)
根据本发明,能够提供一种能够谋求操作单元小型化的作业车辆。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的轮式装载机的侧视图。
图2是表示图1的驾驶室附近的侧视图。
图3是表示图1的转向操作装置的结构图。
图4A是表示图3的操作单元的立体图。
图4B是表示图4A的操作单元的侧视图。
图4C是图4B的宽度方向的剖视图。
图4D是图4B的AA′间的箭头所示剖视图。
图5是表示弹簧部件的反作用力相对于杆角度与底板角度的差值的图。
图6是表示底板角度及杆角度的角度刻度与转向角度的角度刻度之间的关系的图。
图7A是从前方侧观察图4A的操作单元的传递齿轮部和蜗轮的图。
图7B是表示杆角度和底板角度的差值与P控制增益之间的关系的曲线的图。
图8是用于说明图1的轮式装载机的控制动作的框图。
图9是表示图1的轮式装载机的控制动作的流程图。
图10A是用于说明图1的轮式装载机的控制动作的图。
图10B是用于说明图1的轮式装载机的控制动作的图。
图10C是用于说明图1的轮式装载机的控制动作的图。
图11是表示本发明第二实施方式的轮式装载机的转向操作装置的结构图。
图12是用于说明本发明第二实施方式的轮式装载机的控制动作的框图。
图13A是表示本发明第三实施方式的轮式装载机的操作单元的立体图。
图13B是表示图13A的操作单元的侧视图。
图13C是图13B的宽度方向的剖视图。
图13D是图13B的FF′间的箭头所示剖视图。
图13E是用于说明图13E的操作单元的动作的剖视图。
图14(a)、图14(b)是表示杆角度和底板角度的差值与P控制增益之间的关系的变形例的曲线的图。
图15(a)是表示本发明实施方式的变形例的操作单元的结构的示意图,图15(b)是图15(a)的GG′间的箭头所示剖视图。
具体实施方式
以下,参照附图对作为本发明的作业车辆的一个例子的轮式装载机进行说明。
(第一实施方式)
下面,对本发明第一实施方式的轮式装载机1进行说明。
<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:车架2、工作装置3、一对前轮胎4、驾驶室5、发动机室6、一对后轮胎7、及转向操作装置8。需要说明的是,在以下的说明中,“前”、“后”、“右”、“左”、“上”、及“下”表示以从驾驶席观察前方的状态为基准的方向。另外,“车宽方向”和“左右方向”意思相同。在图1中,由X表示前后方向,在表示前方时由Xf表示,在表示后方时由Xb表示。另外,在后面叙述的附图中,由Y表示左右方向,在表示右方时由Yr表示,在表示左方时由Yl表示。
轮式装载机1使用工作装置3进行沙土装载工作等。
车架2为所谓的铰链式,具有:前车架11、后车架12、及连结轴部13。前车架11配置在后车架12的前方。连结轴部13设置在车宽方向的中央,将前车架11和后车架12相互可摆动地连结。一对前轮胎4安装在前车架11的左右。另外,一对后轮胎7安装在后车架12的左右。
工作装置3由来自未图示的液压泵的液压油驱动。工作装置3具有小臂14、铲斗15、提升油缸16、及铲斗油缸17。小臂14安装在前车架11。铲斗15安装在小臂14的前端。
提升油缸16及铲斗油缸17为液压缸。提升油缸16的一端安装在前车架11,提升油缸16的另一端安装在小臂14。通过提升油缸16的伸缩,小臂14上下摆动。铲斗油缸17的一端安装在前车架11,铲斗油缸17的另一端经由曲拐18安装在铲斗15。通过铲斗油缸17的伸缩,铲斗15上下摆动。
驾驶室5载置在后车架12上,在内部配置有用于转向操作的手柄或操纵杆51(参照后面叙述的图2)、用于对工作装置3进行操作的操作杆、及各种显示装置等。发动机室6配置在驾驶室5的后侧且在后车架12上,收纳有发动机。
转向操作装置8的详细情况将在后面叙述,其具有转向油缸21、22,通过改变向转向油缸21、22供给的油的流量,来改变前车架11相对于后车架12的车架角度,并改变轮式装载机1的行进方向。转向油缸21、22对应于液压促动器的一个例子。
图2是驾驶室5的局部侧视图。在驾驶室5设有驾驶席19,在驾驶席的侧方配置有座间储物箱20。在座间储物箱20的上侧配置有扶手20a。在座间储物箱20的前顶端部配置有杆单元41,并自此向上方配置有操纵杆51。
(1-2.转向操作装置)
图3是表示转向操作装置8的结构图。本实施方式的转向操作装置8具有:一对转向油缸21、22、转向液压回路23、车架角度传感器24、操作单元25、杆绝对角度传感器26、设有底板角度传感器101的底板角度检测单元27(参照图4A)、控制部28、及车速传感器29。需要说明的是,在图3中,以虚线表示基于电的信号的传递,以实线表示基于液压的传递。另外,以单点划线表示由传感器进行的检测。在图3中,示意性地表示了操作单元25。车架角度传感器24对应于实际转向角度检测部的一个例子。杆绝对角度传感器26对应于第一转动角度检测部的一个例子。
(1-2-1.转向油缸)
一对转向油缸21、22由液压驱动。一对转向油缸21、22夹着连结轴部13,在车宽方向的左右侧排列配置。转向油缸21配置在连结轴部13的左侧。转向油缸22配置在连结轴部13的右侧。转向油缸21、22各自的一端安装在前车架11,各自的另一端安装在后车架12。
当利用来自后面叙述的转向液压回路23的液压而转向油缸21伸长、且转向油缸22收缩时,实际的车架角度θs_real变化,车辆向右转弯。另外,当利用来自转向液压回路23的液压而转向油缸21收缩、且转向油缸22伸长时,实际的车架角度θs_real变化,车辆向左转弯。需要说明的是,在本实施方式中,使前车架11和后车架12沿前后方向配置的情况下的实际的车架角度θs_real为0,将右侧设为正值,将左侧设为负值。实际的车架角度θs_real对应于实际转向角度的一个例子。
(1-2-2.转向液压回路)
转向液压回路23是用于调整向转向油缸21、22供给的油的流量的液压回路。转向液压回路23具有:液压阀31、主泵32、电磁先导阀33、及先导泵34。
液压阀31是根据输入的先导压调整向转向油缸21、22供给的油的流量的流量调节阀。液压阀31例如使用滑阀。主泵32向液压阀31供给使转向油缸21、22工作的液压油。液压阀31具有可向左转向位置、中立位置、及右转向位置移动的阀芯(未图示)。在液压阀31中阀芯配置在左转向位置的情况下,转向油缸21收缩,转向油缸22伸长,从而实际的车架角度θs_real减小,车体向左转弯。在液压阀31中阀芯配置在右转向位置的情况下,转向油缸22收缩,转向油缸21伸长,从而实际的车架角度θs_real增大,车体向右转弯。在液压阀31中阀芯配置在中立位置的情况下,实际的车架角度θs_real不改变。
电磁先导阀33是根据来自控制部28的指令调整向液压阀31供给的先导液压的流量的流量调节阀。电磁先导阀33例如使用滑阀。先导泵34向电磁先导阀33供给使液压阀31工作的液压油。电磁先导阀33例如为滑阀等,依照来自控制部28的指令对其进行控制。电磁先导阀33具有可向左先导位置、中立位置、及右先导位置移动的阀芯(未图示)。在电磁先导阀33中阀芯配置在左先导位置的情况下,使液压阀31处于左转向位置的状态。在电磁先导阀33中阀芯配置在右先导位置的情况下,使液压阀31处于右转向位置的状态。在电磁先导阀33中阀芯配置在中立位置的情况下,使液压阀31处于中立位置的状态。
如上所述,根据来自控制部28的指令,控制来自电磁先导阀33的先导压,由此,控制液压阀31,从而控制转向油缸21、22。
(1-2-3.车架角度传感器24)
车架角度传感器24检测实际的车架角度θs_real作为车架角度的检测值θs_detect。车架角度传感器24配置在连结轴部13的附近,该连结轴部13在转向油缸21、22之间配置。车架角度传感器24例如由电位计构成,检测出的车架角度的检测值θs_detect作为检测信号,向控制部28发送。
需要说明的是,也可以在转向油缸21、22分别设置检测油缸的行程的油缸行程传感器,将上述油缸行程传感器的检测值向控制部28发送,使车架角度的检测值θs_detect被检测。
(1-2-4.操作单元25)
图4A是操作单元25的立体图。图4B是操作单元25的侧视图。图4C是图4B的宽度方向的剖视图。图4D是图4B的AA′间的箭头所示剖视图。
如图4A所示,操作单元25具有:杆单元41、支承部42、基座部43、偏置部44、及位置调整部45。
杆单元41由操作人员操作。支承部42固定于座间储物箱20,将操纵杆51可转动地支承。基座部43可转动地支承于支承部42。偏置部44相对于基座部43,将杆单元41向规定位置偏置。位置调整部45基于车架角度的检测值θs_detect,调整基座部43的转动位置。
(a.杆单元41)
如图2所示,杆单元41配置在座间储物箱20的前端部。
如图4B所示,杆单元41具有:操纵杆51、一对连结板52、53、连接部54、及键55(参照图4C)。
操纵杆51为棒状部件,被操作人员操作。一对连结板52、53将操纵杆51和支承部42的转动轴64(后面叙述)连结,将操纵杆51的转动向转动轴64传递。
一对连结板52、53各自使板状的主面相对于前后方向X大致垂直地配置。一对连结板52、53沿着前后方向X,隔着规定间隔对置而配置。
连接部54以将一对连结板52、53的上端部彼此相连的方式配置在一对连结板52、53之间。操纵杆51的下端固定在连接部54的上表面。在一对连结板52、53分别形成有贯通孔,转动轴64插入连结板52、53的贯通孔中。如图4C所示,键55嵌入在连结板52的贯通孔的边缘形成的凹部和在转动轴64形成的槽中,是将连结板52的转动向转动轴64传递的部件。转动轴64可转动地支承于支承部42。
另外,如图4A及图4D所示,设有将连结板52、53相连的棒状连接部件56、57。连接部件56和连接部件57配置在比转动轴64的中心P3更靠近下侧、且比转动轴64更靠近车宽方向的外侧的位置。连接部件56在车宽方向Y上配置在比转动轴64更靠近右方Yr侧的位置,连接部件57在车宽方向Y上配置在比转动轴64更靠近左方Yl侧的位置。
如后面叙述的图10A所示,当由操作人员转动操纵杆51时,一对连结板52、53随着连接部54也转动,经由键55,转动轴64转动。
(b.支承部42)
支承部42将杆单元41可转动地支承。支承部42固定在图2所示的座间储物箱20的例如内部。如图4A所示,支承部42具有支承框60和转动轴64。
如图4B及图4C所示,支承框60是在侧视中形成为U字形状的部件。支承框60具有在前后方向X上对置的一对轴支承部61、62、及将轴支承部61和轴支承部62的下端相连的连结部63。在轴支承部61和轴支承部62分别沿前后方向X形成有贯通孔。
转动轴64可转动地插入于在轴支承部61、62形成的贯通孔中。转动轴64在大致水平方向上、且沿着前后方向X配置。
(c.基座部43)
基座部43可转动地支承于支承部42。如图4A所示,基座部43具有:底板71、一对支承板72、73、传递齿轮部74、及检测齿轮部75。
底板71是以从下方覆盖一对连结板52、53的方式配置的板状部件。底板71在沿着前后方向X观察的情况下,向下方凸起地弯曲(参照图4D)。
如图4B所示,一对支承板72、73将底板71可转动地支承于转动轴64。一对支承板72、73在前后方向X上从外侧夹着连结板52、53而配置。支承板72配置在连结板52的前方Xf侧,支承板73配置在连结板53的后方Xb侧。
在支承板72、73沿着前后方向Y形成有贯通孔,在上述贯通孔中插入有转动轴64。这样,支承板72、73相对于转动轴64可转动地配置。
如图4A及图4D所示,支承板72、73的下端向下凸起地弯曲,以将支承板72的下端和支承板73的下端相连的方式配置有底板71。如图4D所示,在底板71的上表面71a,在宽度方向Y上形成有槽76。以76R表示槽76的宽度方向Y上的右方Yr侧的端部,以76L表示左方Yl侧的端部。
传递齿轮部74将位置调整部45的驱动力向底板71传递。如图4C所示,传递齿轮部74配置在支承板72的前侧,与支承板72连结。在传递齿轮部74,沿前后方向X形成有贯通孔,在贯通孔中插入有转动轴64。由此,传递齿轮部74构成为相对于转动轴64可转动。如图4A所示,传递齿轮部74的下端面74a向下方凸起地弯曲而形成,在下端面74a形成有齿轮形状。如图4D所示,下端面74a与后面叙述的位置调整部45的蜗轮94啮合。
检测齿轮部75为了检测底板71的位置而使用。如图4C所示,检测齿轮部75配置在传递齿轮部74的前方Xf侧,与传递齿轮部74连结。在检测齿轮部75,沿前后方向X形成有贯通孔,在贯通孔中插入有转动轴64。由此,检测齿轮部75构成为相对于转动轴64可转动。检测齿轮部75的下端面75a向下方凸起地弯曲而形成,在下端面75a形成有齿轮形状。如图4C所示,下端面75a与齿轮103啮合,该齿轮103与后面叙述的底板角度传感器101连结。
基座部43利用位置调整部45的驱动力,相对于转动轴64可转动(参照图3及后面叙述的图10B)。当利用位置调整部45的驱动力、传递齿轮部74相对于支承部42转动时,与传递齿轮部74连结的支承板72、73及底板71也转动。此时,与传递齿轮部74连结的检测齿轮部75也转动,底板71的转动位置经由检测齿轮部75,由底板角度传感器101检测。
(d.偏置部44)
偏置部44将杆单元41相对于底板71向规定位置偏置。具体而言,如图4D所示,偏置部44将杆单元41以操纵杆51在车宽方向Y上位于底板71的中央的方式偏置。
详细地说,如图4D所示,规定位置是经过操纵杆51中心的直线L1经过底板71上的槽76的右端76R和左端76L的中心位置P1的位置。直线L1也可以说是经过杆单元41的连接部件56与连接部件57的中心位置P2、和转动轴64的中心P3的直线。
偏置部44具有弹簧部件80和阻尼器84。如图4A所示,弹簧部件80为螺旋弹簧,配置在转动轴64的周围。
由此,在操作人员将操纵杆51相对于底板71从规定位置向左右操作时,能够产生反作用力,并能够赋予操作人员操作感。
在弹簧部件80中插入有转动轴64。弹簧部件80配置在一对连结板52与连结板53之间。
如图4D所示,弹簧部件80具有:线圈部81、第一端部82、及第二端部83。线圈部81被转动轴64插通。第一端部82及第二端部83从线圈部81向下方延伸,配置在连接部件56和连接部件57之间。
在操纵杆51配置在上述规定位置的状态下,第一端部82在与连接部件56接触的状态下配置在连接部件56的左方Yl侧。另外,第一端部82的下端与槽76的右端76R接触。第二端部83在与连接部件57接触的状态下配置在连接部件57的右方Yr侧。另外,第二端部83的下端与槽76的左端76L接触。
弹簧部件80施加弹力以将连接部件56和右端76R向右方Yr侧按压,并将连接部件57和左端76L向左方Yl侧按压。
对利用弹簧部件80对操纵杆51产生的反作用力进行说明。根据操纵杆51相对于底板71的转动角度,由弹簧部件80产生反作用力。
使从相对于支承部42的操纵杆51的中央位置起的转动角度为实际的杆角度θi_real,使从相对于支承部42的底板71的中央位置起的转动角度为实际的底板角度θb_real。相对于支承部42的操纵杆51的中央位置是指,如图4D所示沿着操纵杆51的长度方向的直线L1与经过转动轴64且在铅垂方向上配置的直线L0一致的位置。将使操纵杆51从中央位置向右方转动的情况下的角度设为正值,将从中央位置向左方转动的情况下的角度设为负值。
另外,相对于支承部42的底板71的中央位置是指,底板71的槽76的右端76R和左端76L的中心位置P1配置在直线L0上的位置。将使底板71从中央位置向右方转动的情况下的角度设为正值,将从中央位置向左方转动的情况下的角度设为负值。在图4D中,朝向顺时针方向为向左方(箭头Rl)的转动,朝向逆时针方向为向右方(箭头Rr)的转动。
例如,如后面叙述的图10A所示,当将操纵杆51向右方转动时,弹簧部件80的第二端部83被连接部件57向逆时针方向(左方Yl侧)按压而移动,第二端部83的前端从槽76的左端76L向左方Yl侧离开。另外,因为第一端部82的前端与槽76的右端76R接触,所以,第一端部82不能向逆时针方向(左方Yl侧)移动,连接部件56从第一端部82向左方Yl侧离开。由此,因为弹簧部件80的第二端部83偏置以将连接部件57向顺时针方向按压,所以,弹簧部件80偏置以将操纵杆51返回经过转动轴64的中心P3的铅垂线L0上。
图5是表示从实际的杆角度θi_real中减去实际的底板角度θb_real后的差值即实际的杆相对角度θd_real和由弹簧部件80产生的反作用力之间的关系的图。弹簧部件80具有图5所示的反作用力特性。在图5中,正值的θd_real表示相对于底板71使操纵杆51向右方转动的情况,负值的θd_real表示相对于底板71使操纵杆51向左方转动的情况。另外,正值的反作用力表示朝向左方产生的反作用力,负值的反作用力表示朝向右方产生的反作用力。
θd_real为正值时,θd_real和反作用力具有正比例关系,初始反作用力为F1,随着θd_real的值增大,反作用力的值增大。θd_real为负值时,初始反作用力为-F1,随着θd_real的值减小,反作用力的值减小。即,弹簧部件80的弹簧特性形成为线形,随着θd_real的绝对值增大,相对于操纵杆51的转动操作的反作用力也增大。
这样,通过向操纵杆51施加初始反作用力F1以上的力,操纵杆51相对于底板71转动,且随着θd_real的绝对值增大,反作用力也增大。
阻尼器84设置在转动轴64和轴支承部62之间。利用阻尼器84,产生对应于操纵杆51的角速度的阻力。
(e.位置调整部45)
位置调整部45基于车架角度传感器24的检测值,调整底板71的位置。如图4A及图4B所示,位置调整部45配置在连结部63的上表面,且具有:电动马达91、输出齿轮92、减速齿轮93及蜗轮94。减速齿轮93和蜗轮94对应于传递部的一个例子。
电动马达91对应于促动器的一个例子,根据来自控制部28的指令进行驱动。电动马达91的输出轴沿着车宽方向Y而配置。输出齿轮92固定在电动马达91的输出轴上。减速齿轮93配置在输出齿轮92的上侧,与输出齿轮92啮合。减速齿轮93的直径比输出齿轮92大,使电动马达91的旋转减速。蜗轮94沿车宽方向Y配置在固定有减速齿轮93的旋转轴95上。如图4C所示,蜗轮94与传递齿轮部74的下端面74a啮合。
根据上述结构,通过电动马达91的驱动,输出齿轮92旋转,减速齿轮93也旋转。通过该减速齿轮93的旋转,经由旋转轴95,蜗轮94旋转,传递齿轮部74以转动轴64为中心转动,底板71转动。
(1-2-5.杆绝对角度传感器26)
杆绝对角度传感器26例如由电位计构成,检测转动轴64相对于支承部42(详细地说,也可以说是支承框60)的旋转角度即实际的杆角度θi_real作为杆角度的检测值θi_detect。如图4C所示,杆绝对角度传感器26配置在支承部42的轴支承部62的外侧(后方Xb侧)。
由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect作为检测信号,向控制部28发送。
(1-2-6.底板角度检测单元27)
如图4C所示,底板角度检测单元27具有:底板角度传感器101、检测轴102、及齿轮103。
底板角度传感器101例如由电位计构成,检测底板71相对于支承部42(详细地说,也可以说是支承框60)的旋转角度即实际的底板角度θb_real作为底板角度的检测值θb_detect。底板角度传感器101固定在轴支承部61的外侧。
检测轴102是由底板角度传感器101检测旋转角度的轴。检测轴102从底板角度传感器101,贯通轴支承部61而向轴支承部61的内侧延伸。
齿轮103固定在检测轴102。齿轮103与基座部43的检测齿轮部75的下端面75a啮合。
当利用位置调整部45而使基座部43转动时,检测齿轮部75也一样地转动,通过该转动,经由齿轮103,检测轴102也转动。由底板角度传感器101检测检测轴102的转动,并检测底板71相对于支承部42的转动角度。
需要说明的是,由底板角度传感器101检测出的底板角度的检测值θb_detect作为检测信号,向控制部28发送。
(1-2-7.控制部28、车速传感器29)
控制部28具有CPU、存储器等,执行如下说明的各功能。如图3所示,控制部28具有马达驱动控制部110和转向控制部120。车速传感器29检测车速V作为检测信号而向控制部28发送。
马达驱动控制部110是位置调整控制部的一个例子,基于由车架角度传感器24检测出的车架角度的检测值θs_detect,调整底板71的转动角度。转向控制部120基于由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect、由车架角度传感器24检测出的车架角度的检测值θs_detect、及车速V,控制电磁先导阀33,改变实际的车架角度θs_real。
(a.马达驱动控制部110)
马达驱动控制部110基于由车架角度传感器24检测出的车架角度的检测值θs_detect,控制位置调整部45的电动马达91。
图6是表示车架角度的检测值θs_detect的角度刻度和底板角度的检测值θb_detect(杆角度的检测值θi_detect也一样)的角度刻度之间的关系的图。如图6所示,车架角度的检测值θs_detect和底板角度的检测值θb_detect具有正比例关系。
实际的车架角度θs_real例如可以具有±40度的幅度,底板角度θb设定为例如具有±20度的幅度。即,因为车架角度θs=40度对应于底板角度θb=20度,所以具有θb_real=0.5×θs_real的关系。
由此,如图6所示,具有θb_detect=0.5×θs_detect的关系。
因此,马达驱动控制部110调整底板71的位置,以使实际的底板角度θb_real与将车架角度的检测值θs_detect转换为底板71的角度刻度后的角度一致。例如,当在车架角度的检测值θs_detects为10°的情况下,将车架角度的检测值θs_detect转换为底板71的角度刻度时为5°,所以,电动马达91以使底板71的转动角度为5°的方式由马达驱动控制部110进行控制。需要说明的是,将转换为底板71的角度刻度后的车架角度的检测值θs_detect记为转换车架角度的检测值θsc_detect。
如图3所示,马达驱动控制部110具有:第一计算部111、PID控制部112、驱动器113、第二计算部114、及存储部115。第一计算部111将由车架角度传感器24检测出的车架角度的检测值θs_detect转换为底板71的角度刻度。第一计算部111对转换后的转换车架角度的检测值θsc_detect与由底板角度传感器101检测出的底板角度的检测值θb_detect之间的差值进行计算。第一计算部111将计算结果向PID控制部112发送。
第二计算部114对由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect和由底板角度传感器101检测出的底板角度的检测值θb_detect的杆相对角度的检测值θd_detect(θi_detect-θb_detect)进行计算。第二计算部114、杆绝对角度传感器26、及底板角度传感器101相当于检测操纵杆51相对于底板71的相对角度的相对角度检测部的一个例子。
PID控制部112基于计算后的差值,确定控制参数以使检测出的底板角度的检测值θb_detect与转换后的旋转角度匹配,并向驱动器113发送。另外,PID控制部112根据杆相对角度的检测值θd_detect,基于在存储部115中存储的P控制增益相对于杆相对角度的检测值θd_detect的曲线图,设定P控制的增益。
存储部115对表示杆相对角度的检测值θd_detect和P控制的增益的关系的曲线图进行存储(参照后面叙述的图7B)。P控制的增益对应于弹簧部件80的反作用力进行设定。针对P控制的增益设定将在后面叙述。
驱动器113基于接收到的控制参数,控制电动马达91。
由此,能够使底板71的转动角度与对应于车架角度θs的角度匹配。
(b.转向控制部120)
转向控制部120基于由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect、由车架角度传感器24检测出的车架角度的检测值θs_detect、及由车速传感器29检测出的车速V,控制电磁先导阀33。
图6表示了车架角度的检测值θs_detect的角度刻度和杆角度的检测值θi_detect的角度刻度之间的关系。如图6所示,车架角度的检测值θs_detect和杆角度的检测值θi_detect具有正比例关系。
实际的车架角度θs_real例如可以具有±40度的幅度,实际的杆角度θi_real例如设定为具有±20度的幅度。即,因为实际的车架角度θs_real=40度对应于实际的杆角度θi_real=20度,所以具有θi_real=0.5×θs_real的关系。
由此,如图6所示,具有θi_detect=0.5×θs_detect的关系。
因此,转向控制部120控制电磁先导阀33,以使实际的车架角度θs_real与将杆角度的检测值θi_detect转换为车架角度θs的角度刻度后的角度一致。例如,当在杆角度的检测值θi_detect为5°的情况下将杆角度的检测值θi_detect转换为车架角度的检测值θs_detect的角度刻度时为10°,所以转向控制部120以实际的车架角度θs_real成为10°的方式控制电磁先导阀33。需要说明的是,将转换为车架角度的检测值θs_detect的角度刻度后的杆角度的检测值θi_detect记为转换杆角度的检测值θic_detect。
转向控制部120具有计算部121、存储部122、及EPC指令部123。计算部121将由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect转换为转向角度的角度刻度。计算部121对转换杆角度的检测值θic_detect和车架角度的检测值θs_detect的差值(也称为偏差角度θe1)进行计算。计算部121将计算后的差值向EPC指令部123发送。转换杆角度的检测值θic_detect也可以称为目标车架角度。
EPC指令部123基于接收到的差值、及由车速传感器29检测出的车速V,根据在存储部122中存储的曲线图确定EPC指令电流。
EPC指令部123将确定后的EPC指令电流向电磁先导阀33发送。
需要说明的是,控制部28也可以进行主泵32及先导泵34等的控制。
需要说明的是,针对控制部28与车架角度传感器24、杆绝对角度传感器26、底板角度传感器101、车速传感器29、电动马达91及电磁先导阀33之间的信号的发送、接收,分别可以通过无线进行,也可以通过有线进行。
(c.P控制增益设定)
接着,对对应于弹簧部件80的反作用力来设定P控制的增益的理由进行说明。图7A是表示位置调整部45的蜗轮94和传递齿轮部74的结构的图。图7A是从前方Xf侧观察的图。
如上所述,为了使底板71的位置为对应于实际的车架角度θs_real的位置,通过蜗轮94的旋转,使传递齿轮部74转动,从而使底板71转动。例如,如后面叙述的图10A所示,在使操纵杆51向右方转动的情况下,实际的车架角度θs_real追随而向右方转动。而且,底板71通过蜗轮94的旋转而转动,以配合实际的车架角度θs_real向右方的转动。
然而,由于操纵杆51向右方转动,经由弹簧部件80而在底板71产生向右旋转方向的反作用转矩。因此,如图7A所示,在传递齿轮部74也产生向右旋转方向(参照箭头J)的反作用转矩。由于该反作用转矩,在传递齿轮部74的下端面74a的齿面和蜗轮94的齿面之间产生摩擦力,所以,存在即使驱动了电动马达91、蜗轮94也不会顺畅地旋转的情况。另外,因为杆反作用力F随着杆相对角度的检测值θd_detect的增大而增大,所以,杆相对角度的检测值θd_detect越大,摩擦力也越大,使电动马达91的转矩增加能够使蜗轮94顺畅地旋转。
因此,在本实施方式中,基于杆相对角度的检测值θd_detect,设定P控制增益。图7B是表示杆相对角度的检测值θd_detect和P控制增益之间的关系的图。在图7B中,正值的θd_detect表示相对于底板71使操纵杆51向右方转动的情况,负值的θd_detect表示相对于底板71使操纵杆51向左方转动的情况。另外,正值的P增益增加朝向右方产生的转矩,负值的P增益增加朝向左方产生的转矩。
如图7B所示,P控制增益的特性配合图5的弹簧部件80的反作用力特性,形成为线形。在θd_detect为正值时,初始增益为P1,随着θd_detect的值增大,P控制增益的值增大。在θd_detect为负值时,初始增益为-P1,随着θd_detect的值减小,P控制增益减小。
即,如图7B所示,以随着θd_detect的绝对值增大、反作用力增大而P增益的绝对值也增大的方式进行设定,能够增大电动马达91的转矩,并能够使蜗轮94及传递齿轮部74顺畅地旋转。
<2.动作>
下面,对本实施方式的轮式装载机1的控制动作进行说明。图8是用于说明轮式装载机1的控制动作的框图。在图8中,以实线表示电气动作,,以虚线表示机械动作,以单点划线表示利用了液压的动作。另外,图9是表示本实施方式的轮式装载机1的控制动作的流程图。图10A~图10C是用于说明本实施方式的轮式装载机1的控制动作的剖视图。
如图4D所示,在操纵杆51沿着铅垂方向配置的情况下,基于操纵杆51的实际的杆角度θi_real为0。另外,因为实际的车架角度θs_real也为0,所以底板71也位于规定的初始位置。规定的初始位置例如是指如图4D所示的、底板71上的位置P1(槽76的右端76R和左端76L的中心位置)配置在经过操纵杆51的中心的直线L1上的状态。
需要说明的是,在本实施方式中,如图3所示,实际的车架角度θs_real表示使相对于后车架12沿着前后方向的状态为0时、从该状态起的角度。另外,如图3所示,实际的杆角度θi_real表示从操纵杆51的中央位置起的旋转角。另外,在求出差值(偏差角度)时,例如也可以将向右方的旋转设为正的角度、将向左方的旋转设为负的角度进行计算。
而且,操作人员为了使操纵杆51如图3所示从中央位置向右侧旋转而施加操作力Fin。当操作力Fin超过弹簧部件80的初始作用力时,如图10A所示,操纵杆51向右方旋转,从而实际的杆角度θi_real增大。需要说明的是,随着向右方移动,由弹簧部件80施加的反作用力增大。
杆绝对角度传感器26在步骤S10中如图10A所示,检测由操作人员操作的操纵杆51的实际的杆角度θi_real作为杆角度的检测值θi_detect。
接着,在步骤S20中,车架角度传感器24检测实际的车架角度θs_real作为车架角度的检测值θs_detect。
此时,因为左右的转向油缸21、22反应延迟,所以实际的车架角度θs_real为0的状态。因此,由车架角度传感器24检测出的检测值即车架角度的检测值θs_detect为0。因为实际的车架角度θs_real基本为0,所以底板71也不会转动。因此,如图10A所示,将操纵杆51向右方旋转的状态成为经过操纵杆51的中心的直线L1(也可以说是沿着操纵杆51的直线)自底板71的位置P3开始旋转的状态。另外,弹簧部件80的第二端部83被连接部件57向逆时针方向(左方Yl侧)按压而移动,第二端部83的前端从槽76的左端76L向左方Yl侧离开。另外,因为第一端部82的前端与槽76的右端76R接触,所以,第一端部82不能向逆时针方向(左方Yl侧)移动,连接部件56从第一端部82向左方Yl侧离开。由此,因为弹簧部件80的第二端部83将连接部件57向顺时针方向按压,所以弹簧部件80偏置以将操纵杆51返回经过转动轴64的中心P3的铅垂线L0上。
接着,在步骤S30中,计算部121利用图6所示的曲线图,将检测出的杆角度的检测值θi_detect转换为车架角度的检测值θs_detect的角度刻度,计算转换杆角度的检测值θic_detect。而且,计算部121对转换杆角度的检测值θic_detect和车架角度的检测值θs_detect的差值(偏差角度θe1)进行计算。计算部121将计算后的偏差角度θe1向EPC指令部123发送。
接着,在步骤S40中,EPC指令部123使用从计算部121接收到的差值和从车速传感器29接收到的速度V,根据在存储部122中存储的数据,确定EPC电流i,并向电磁先导阀33作出指令。
因为使操纵杆51右旋转,所以,电磁先导阀33处于右先导位置,向液压阀31供给由电磁先导阀33控制的先导压(参照图8)。通过供给先导压,液压阀31处于右转向位置,向转向油缸21、22供给主液压以使转向油缸21伸长、使转向油缸22收缩。
由此,实际的车架角度θs_real逐渐增大,前车架11相对于后车架12朝向右方。
该实际的车架角度θs_real的变化反映在底板71的角度上。
与上述步骤S30、S40并行,在步骤S50中,由底板角度传感器101检测实际的底板角度θb_real作为底板角度的检测值θb_detect。
接着,在步骤S60中,马达驱动控制部110的第一计算部111利用图6所示的曲线图,将车架角度的检测值θs_detect转换为底板71的角度刻度即转换车架角度的检测值θsc_detect。而且,第一计算部111对转换车架角度的检测值θsc_detect和由底板角度传感器101检测出的底板角度的检测值θb_detect的偏差角度θe2(也可以说是差值)进行计算。
接着,在步骤S70中,第二计算部114对由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect和由底板角度传感器101检测出的底板角度的检测值θb_detect的杆相对角度的检测值θd_detect进行计算。
接着,在步骤S80中,PID控制部112确定控制参数以使底板角度的检测值θb_detect与转换车架角度的检测值θsc_detect一致,并向驱动器113发送。在确定该控制参数时,PID控制部112基于在存储部115中存储的P控制增益特性(参照图7B),设定P增益。即,在θd_detect的绝对值较大的情况下,P控制增益的绝对值也增大。详细地说,如图7B所示,在正值时θd_detect的值较大的情况下,将P控制增益设定为较大的值,在负值时θd_detect的值较小的情况下,将P控制增益设定为较小的值。
接着,在步骤S90中,驱动器113驱动电动马达91以使底板角度的检测值θb_detect成为转换车架角度的检测值θsc_detect。由此,底板71以转动轴64的中心P3为中心,在图10A中向逆时针方向(箭头H方向)旋转。需要说明的是,如图10B所示,当底板71向操纵杆51的转动位置转动时,实际的杆角度θi_real和实际的底板角度θb_real之间的偏差角度减小,所以基于弹簧部件80的作用力减小。
当操作人员使操纵杆51在规定的实际的杆角度(θi_real=θ1_real)停止时,实际的车架角度θs_real逐渐增大,所以,将杆角度的检测值θ1_detect转换为车架角度的检测值θs_detect的角度刻度后的转换杆角度的检测值θ1c_detect和车架角度的检测值θs_detect之间的旋转角的差值(偏差角度)减小。而且,当实际的车架角度θs_real追随转换杆角度的检测值θ1c_detect时,差值(偏差角度)为0。此时,电磁先导阀33处于中立位置,液压阀31也处于中立位置。因此,不向左右转向油缸21、22进行油的供给或排出,实际的车架角度θs_real维持为旋转角θ1。另外,如图10B所示,底板71也向逆时针方向转动θ1,底板71的中央位于经过操纵杆51的中心的直线L1上。详细而言,底板71在其槽76的右端76R和左端76L的中心位置P1配置在直线L1上的位置进行配置。底板71和操纵杆51的位置关系为与图4D的状态一样的位置关系。
接着,当操作人员将操纵杆51从右侧位置(θi_real=θ1)向中央位置(θi_real=0)返回时,如图10C所示,杆单元41以直线L1位于铅垂方向的方式左旋转。
需要说明的是,在将操纵杆51相对于支承部42返回中央位置之前(图10B所示的状态),操纵杆51和底板71的位置关系为与图4D一样的位置关系。因此,在移动操纵杆51时,移动产生的反作用力与自初始位置移动产生的反作用力相同。即,在本实施方式中,底板71向与实际的车架角度θs_real对应的位置转动,所以,与操纵杆51的位置无关,而是对应于电磁先导阀33的状态(中立位置、右先导位置、左先导位置),确定相对于操作所施加的反作用力。
此时,由于左右转向油缸21、22的反应延迟,所以实际的车架角度θs_real为θ1c的状态。另外,因为与实际的车架角度θs_real一样,底板71的实际的底板角度θb_real为θ1,所以如图10C所示,弹簧部件80的第一端部82被连接部件56按压,向顺时针侧(右方Yr侧)移动,因此,第一端部82从槽76的右端76R离开。另一方面,弹簧部件80的第二端部83按压槽76的左端76L。由此,因为弹簧部件80的第一端部82将连接部件56向逆时针方向按压,所以弹簧部件80以成为图10B的状态将杆单元41相对于底板71偏置。
如上所述,因为实际的车架角度θs_real为θ1c的状态,所以,差值(=θ1c_detect-θs_detect)从0开始减少而成为负值。这样,电磁先导阀33处于左先导位置,向液压阀31供给先导压,液压阀31处于左转向位置。由此,供给液压以使转向油缸22伸长、使转向油缸21收缩。
由此,实际的车架角度θs_real自旋转角θ1c逐渐减少。该实际的车架角度θs_real的变化如上所述反映在底板71上,与实际的车架角度θs_real的变化一样地,底板71也旋转。
而且,当实际的车架角度θs_real为0时,与实际的杆角度θi_real(=0)的差值为0。此时,电磁先导阀33处于中立位置,液压阀31也处于中立位置。因此,不向左右转向油缸21、22进行油的供给或排出,实际的车架角度θs_real也返回并维持为0。由此,前车架11返回至相对于后车架12沿着前后方向的方向。
需要说明的是,底板71随着实际的车架角度θs_real的减少,通过电动马达91的驱动进行转动以使实际的底板角度θb_real为0,返回至图4D所示的初始位置(θb_real=0)。
另外,在使操纵杆51向左侧旋转的情况下,因为与上述的说明一样,所以省略说明。
(第二实施方式)
接着,对本发明第二实施方式的轮式装载机进行说明。本第二实施方式的轮式装载机与第一实施方式的轮式装载机1的不同之处在于转向操作装置的结构。因此,以该不同之处为中心进行说明,对于其它相同的结构则省略说明。
图11是表示本第二实施方式的转向操作装置308的结构的图。
在上述第一实施方式的转向操作装置8设有检测操纵杆51相对于支承部42的转动角的杆绝对角度传感器26,但在本第二实施方式的转向操作装置308中,设有计算操纵杆51相对于底板71的角度的杆相对角度传感器326。杆相对角度传感器326对应于第二转动角度检测部的一个例子。
杆相对角度传感器326例如由电位计构成,检测操纵杆51相对于底板71的旋转角度即实际的杆相对角度θd_real,作为杆相对角度的检测值θd_detect。
杆相对角度传感器326检测的杆相对角度的检测值θd_detect相当于操纵杆51相对于支承部42的实际的杆相对角度θd_real与底板71相对于支承部42的实际的底板角度θb_real之间的差值。因此,将杆相对角度传感器326检测的杆相对角度的检测值θd_detect向马达驱动控制部210的PID控制部112发送。因此,杆相对角度传感器326相当于检测操纵杆51相对于底板71的相对角度的相对角度检测部的一个例子。
图12是用于说明轮式装载机1的控制动作的控制框图。在本第二实施方式中,杆相对角度传感器326检测的杆相对角度的检测值θd_detect相当于操纵杆51相对于支承部42的转动角度和底板71相对于支承部42的转动角度的杆相对角度θd(偏差角度)。因此,如图12所示,计算部121将从杆相对角度传感器326获取的杆相对角度的检测值θd_detect转换为车架角度的角度刻度,并作为θe1向EPC指令部123发送。另一方面,将杆相对角度θd向PID控制部112发送,基于图7B设定P控制增益。
另外,当利用图9说明本第二实施方式的控制流程时,取代步骤S10~S30,对杆相对角度的检测值θd_detect进行检测。利用该值,确定控制参数,因而不需要步骤S70。
(第三实施方式)
接着,对本发明的第三实施方式的轮式装载机1进行说明。本第三实施方式的轮式装载机与第一实施方式的轮式装载机1的不同之处在于杆单元的结构。因此,以该不同之处为中心进行说明,对于其它相同的结构则省略说明。
在上述第一实施方式的操作单元25中,利用弹簧部件80,相对于底板71将杆单元41向规定位置偏置,但本第三实施方式的操作单元425利用具有凸轮机构的偏置部444,将杆单元441相对于底板471向规定位置偏置。底板471对应于转动部的一个例子。
图13A是表示本实施方式的操作单元425的立体图。图13B是图13A的侧视图。图13C是图13B的宽度方向的剖视图。图13D是图13B的FF′间的箭头所示的剖视图。
(1.杆单元441)
本实施方式的杆单元441具有操纵杆51、及将操纵杆51与转动轴64连结的连结部452。操纵杆51对应于操作部的一个例子。
在连结部452固定有操纵杆51。连结部452是在前后方向X上具有厚度、在如图13D所示的剖视中上部为半圆形状、下方为三角形状的部件。在连结部452,沿前后方向X形成有贯通孔,转动轴64插入贯通孔中。如图13C所示,在连结部452和转动轴64分别形成有凹部,在上述凹部中嵌合有键453。利用键453,操纵杆51的旋转经由连结部452而向转动轴64传递。
如图13D所示,连结部452的三角形状的前端即下端454位于沿着操纵杆51的长度方向的线L2上。在连结部452的下端454形成有沿着线L2的孔455。需要说明的是,如图13C所示,在前后方向X上排列形成有三个孔455。
(2.偏置部444)
如图13C所示,偏置部444具有:弹簧部件480、凸轮481、凸轮从动件482、及阻尼器84。弹簧部件480配置在上述三个孔455之中除了正中间的孔以外的前和后的孔455的内侧。凸轮481具有三个棒状部483、及凸轮从动件支承部484。三个棒状部483从下方插入三个孔455中。正中间的孔455形成为大致与棒状部483相同的直径,作为引导件而发挥作用。在前后方向X的除了正中间的棒状部以外的其它两个棒状部483的下端附近形成有抵接部485,弹簧部件480的下端抵接于此。凸轮从动件支承部484设置在三个棒状部483的下侧,固定三个棒状部483的下端。在凸轮从动件支承部484的前后方向上形成有贯通孔,配置有凸轮从动件482的轴部482a。
凸轮从动件482具有轴部482a、及在该轴部482a的两端配置的旋转部482b。由此,凸轮从动件482构成为相对于凸轮从动件支承部484可旋转。
(3.基座部443)
另外,本第三实施方式的基座部443相比于第一实施方式的基座部43,具有形状与底板71不同的底板471。如图13D所示,底板471具有朝向下方呈凸状弯曲的槽部476。槽部476向着车宽方向Y的中央476M而弯曲。
利用弹簧部件480的弹力,将凸轮从动件482向槽部476的底面按压。
利用上述偏置部444的结构,将杆单元441以直线L2位于经过槽部476的中央476M的位置的方式相对于底板471偏置。
例如,如图13E所示,在操纵杆51向左方转动、而底板471仍未转动的状态下,利用弹簧部件480的作用力,将凸轮从动件482向槽部476的底面按压,对凸轮从动件482作用朝向中央476M旋转的力(参照箭头J)。
这样,杆单元441相对于底板471以凸轮从动件482位于中央476M的方式偏置。由此,在对操纵杆51进行操作时能够产生反作用力,并能够向操作人员赋予操作感。
<特征等>
(1)
本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)具有:转向油缸21、22(液压促动器的一个例子);车架角度传感器24(实际转向角度检测部的一个例子);操作单元25或操作单元425;杆绝对角度传感器26、底板角度传感器101及第二计算部114(相对角度检测部的一个例子)或杆绝对角度传感器26、底板角度传感器101及计算部121(相对角度检测部的一个例子)或杆相对角度传感器326(相对角度检测部的一个例子);转向控制部120;马达驱动控制部110(位置调整控制部的一个例子)。转向油缸21、22改变实际的车架角度θs_real(实际转向角度的一个例子)。车架角度传感器24检测实际的车架角度θs_real作为车架角度的检测值θs_detect。操作单元25或操作单元425进行转向操作,且具有:操纵杆51(操作部的一个例子)、支承部42、底板71或底板471(转动部的一个例子)、偏置部44或偏置部444、及位置调整部45。操纵杆51由操作人员进行转动操作。支承部42可转动地支承操纵杆51。底板71或底板471可转动地支承于支承部42。偏置部44或偏置部444将操纵杆51相对于底板71或底板471向规定位置偏置。位置调整部45调整底板71或底板471相对于支承部42的转动角度。杆绝对角度传感器26、底板角度传感器101及第二计算部114、或者杆绝对角度传感器26、底板角度传感器101及计算部121、或者杆相对角度传感器326检测操纵杆51相对于底板71或底板471的杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子)。转向控制部120基于操纵杆51的转动操作,控制转向油缸21、22。马达驱动控制部110(位置调整控制部的一个例子)基于杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子),设定转矩,使用转矩并基于车架角度的检测值θs_detect,对位置调整部45进行控制。
由此,因为相对于操作人员对操纵杆51的操作,能够由偏置部44或偏置部444赋予操作感,所以,不必为了产生操作感而利用马达等促动器。因此,能够谋求操作单元25、425的小型化。
另外,存在如下的情况,即,通过操作人员对操纵杆51的操作经由偏置部44或偏置部444而在底板71或底板471产生反作用力,难以利用位置调整部45使底板71或底板471转动。然而,通过如上所述基于杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子)来设定转矩,能够产生对应于所产生的反作用力的转矩,所以,能够顺畅地进行底板71或底板471的转动。
(2)
在本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)中,马达驱动控制部110(位置调整控制部的一个例子)基于杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子),调整P控制的增益。
通过这样调整P控制的增益,能够增大位置调整部45的转矩。
(3)
在本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)中,相对角度检测部的一个例子具有:杆绝对角度传感器26(第一转动角度检测部的一个例子)、底板角度传感器101(第二转动角度检测部的一个例子)、及第二计算部114(计算部的一个例子)或计算部121(计算部的一个例子)。杆绝对角度传感器26检测操纵杆51相对于支承部42的实际的杆角度θi_real(转动角度的一个例子)作为杆角度的检测值θi_detect。底板角度传感器101检测底板71(转动部的一个例子)或底板471(转动部的一个例子)相对于支承部42的实际的底板角度θb_real(转动角度的一个例子)作为底板角度的检测值θb_detect。第二计算部114(计算部的一个例子)或计算部121(计算部的一个例子)根据由杆绝对角度传感器26检测出的杆角度的检测值θi_detect和由底板角度传感器101检测出的底板角度的检测值θb_detect,对杆相对角度θd(相对转动角度的一个例子)进行计算。
这样,根据检测操纵杆51相对于支承部42的杆角度的检测值θi_detect、及底板71或底板471相对于支承部42的底板角度的检测值θb_detect,能够求出操纵杆51相对于底板71或底板471的杆相对角度的检测值θd_detect。
(4)
在本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)中,相对角度检测部的一个例子是检测操纵杆51(操作部的一个例子)相对于底板71(转动部的一个例子)或底板471(转动部的一个例子)的杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子)的传感器。
由此,能够求出操纵杆51相对于底板71或底板471的杆相对角度的检测值θd_detect。
(5)
在本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)中,位置调整部45具有:电动马达91(促动器的一个例子)、输出齿轮92、减速齿轮93、及蜗轮94(传递部的一个例子)。输出齿轮92、减速齿轮93、及蜗轮94具有自锁功能,将电动马达的驱动力向底板71或底板471传递。
通过使电动马达91产生的转矩增加,能够使底板71或底板471顺畅地转动。
(6)
在本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)中,由位置调整部45调整的、底板71(转动部的一个例子)或底板471(转动部的一个例子)相对于支承部42的实际的底板角度θb_real(转动角度的一个例子)与实际的车架角度θs_real(实际转向角度的一个例子)对应。
由此,能够将实际的车架角度θs_real反映在底板71或底板471的实际的底板角度θb_real上。
(7)
本实施方式的轮式装载机1(作业车辆的一个例子)的控制方法具有:步骤S40(驱动步骤的一个例子)、步骤S70(相对角度检测步骤的一个例子)、步骤S80(转矩设定步骤的一个例子)、及步骤S90(位置调整步骤的一个例子)。步骤S40相对于可转动地支承于支承部42的底板71(转动部的一个例子)或底板471(转动部的一个例子)向规定位置偏置,基于可转动地支承于支承部42的操纵杆51的杆角度的检测值θi_detect(转动角度的一个例子)或杆相对角度的检测值θd_detect(转动角度的一个例子),驱动转向油缸21、22(液压促动器的一个例子),从而改变实际的车架角度θs_real(实际转向角的一个例子)。步骤S70检测操纵杆51相对于底板71(转动部的一个例子)或底板471(转动部的一个例子)的杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子)。步骤S80基于杆相对角度的检测值θd_detect,设定使底板71或底板471转动的转矩。步骤S90利用设定的转矩,并基于车架角度的检测值θs_detect,调整可转动地支承于支承部42的底板71或底板471的转动位置。
由此,因为能够相对于操作人员对操纵杆51的操作,由偏置部44或偏置部444赋予操作感,所以,不必为了产生操作感而利用马达等促动器。因此,能够谋求操作单元25、425的小型化。
另外,存在如下的情况,即,通过操作人员对操纵杆51的操作经由偏置部44或偏置部444在底板71或底板471产生反作用力,难以利用位置调整部45使底板71或底板471转动。然而,通过如上所述基于杆相对角度的检测值θd_detect(相对转动角度的一个例子)设定转矩,能够产生对应于所产生的反作用力的转矩,所以能够顺畅地进行底板71或底板471的转动。
[其它实施方式]
上面,针对本公开的一个实施方式进行了说明,但本公开不限于上述实施方式,可以在不脱离本公开主旨的范围内进行各种变更。
(A)
在上述实施方式中,虽然在将电动马达91的驱动力向传递齿轮部74传递的传递部的一个例子中包括了蜗轮94,但不限于蜗轮,也可以使用滚珠丝杠、单向离合器等。在传递部使用了自锁传动机构的情况下,存在在传递齿轮部74和传递部之间产生摩擦的情况,所以在上述实施方式中说明的P增益的控制是有效的。
(B)
在上述实施方式中,因为使用了线形的弹簧部件80,所以P控制增益的特性也是线形的,但在使用具有非线形特性的弹簧部件的情况下,优选结合弹簧部件的特性,使P控制增益也为非线形。
例如,如图14(a)所示,作为非线形的P控制增益,也可以为折线形状。在该情况下,在杆相对角度的检测值θd_detect的绝对值达到规定值θ3之前,为恒定的P控制增益,当为θ3以上时,与θd的绝对值成正比例,P控制增益的值也增大。
另外,例如也可以如图14(b)所示,相对于θd设定P控制增益。在该情况下,在θd的绝对值为规定值θ4之前,为恒定的P控制增益,在θ4以上至θ5期间,随着θd的绝对值增大,P控制增益的值呈指数增大,当为θ4以上时,为恒定的P控制增益。
这样,也可以适当设定相对于θd的P控制增益的值。
(C)
在上述实施方式中,控制部28具有存储部115和存储部122,但也可以合为一个存储部。
(D)
在上述第二实施方式中,未设置马达驱动控制部110的第二计算部114,转向控制部120的计算部121对杆相对角度的检测值θd_detect进行计算,并向PID控制部112发送,但不限于此。例如,也可以不设置转向控制部120的计算部121,图3所示的马达驱动控制部110的第二计算部114对杆相对角度的检测值θd_detect进行计算,并向EPC指令部123发送。
(E)
在上述实施方式中,作为使底板71、471转动的促动器的一个例子而使用了电动马达91,但不限于电动马达,也可以为液压马达等,总之只要是能够产生赋予的力的促动器等即可。
(F)
在上述实施方式中,使用蜗轮94将电动马达91的驱动力向传递齿轮部74传递,但也可以不使用蜗轮,而是使用齿轮状的齿轮,将电动马达91的驱动力向传递齿轮部74传递。只是,因为具有自锁功能,所以优选使用蜗轮。
(G)
在上述实施方式中,构成为根据从控制阀的一个例子即电磁先导阀33输入的先导压,控制从液压阀31向转向油缸21、22供给的油的供给量,但也可以构成为不经由液压阀31,来自电磁先导阀33的油直接向转向油缸21、22供给。即,也可以取代电磁先导阀33,而利用电磁主阀。
(H)
在上述实施方式中,在偏置部44、444设有阻尼器84,但不限于阻尼器,也可以为摩擦制动器,还可以为阻尼器及摩擦制动器,还可以未设有阻尼器或摩擦制动器。
(I)
在上述实施方式中,底板角度及杆角度的范围(角度刻度)比车架角度的范围(角度刻度)小,但也可以为车架角度的范围以上。只是,底板角度及杆角度的范围(角度刻度)比车架角度的范围(角度刻度)小时会缩小操作人员的操作范围而容易操作,所以优选底板角度及杆角度的范围(角度刻度)比车架角度的范围(角度刻度)小。
(J)
在上述实施方式中,操纵杆51支承于支承部42,但也可以可转动地支承于底板71、471。此外,操纵杆51也可以可转动地支承于设有底板71、471的基座部43、443。
(K)
在上述实施方式中,使用轮式装载机1作为作业车辆的一个例子进行了说明,但也可以为铰链式自卸卡车、机动平地机等。
(L)
在上述实施方式中,作为操作部的一个例子,对操纵杆51进行操作来控制向转向油缸21、22的流量,但不限于操纵杆,也可以为方向盘。
图15(a)是表示使用方向盘551作为操作单元525的情况下的结构的示意图。在图15(a)所示的操作单元525中设有转向单元541、支承部542、基座部543、偏置部544、及位置调整部545。转向单元541具有:方向盘551、传递轴552、及转动部件553。方向盘551由操作人员进行旋转操作。传递轴552连结方向盘551和转动部件553之间,并将方向盘551的旋转向转动部件553传递。
基座部543具有旋转板571和筒部572。支承部542可旋转地轴支承旋转板571。在旋转板571的端面形成有齿轮形状。筒部572固定于旋转板571,在筒部572的内侧配置有转动部件553。
图15(b)是图15(a)的GG′间的箭头所示的剖视图。偏置部544例如为板簧,贯通转动部件553,且其两端固定于筒部572。位置调整部545具有电动马达591和输出齿轮592。输出齿轮592与在电动马达591的输出轴固定的旋转板571啮合。
根据上述的结构,当操作人员使方向盘551旋转时,由偏置部544产生反作用力。另外,检测转动部件553的转动角度作为旋转角度的检测值θi_detect,基于该旋转角度的检测值θi_detect,进行转向操作。
而且,基于车架角度的检测值θs_detect,驱动电动马达581,旋转板571进行旋转,且筒部753改变为与车架角度的检测值θs_detect对应的实际的旋转角度θb_real。
如上所述,本发明可以应用转向角可改变的任何作业车辆中。
工业实用性
本发明的作业车辆具有能够谋求操作单元小型化的效果,作为轮式装载机等是有用的。
附图标记说明
1轮式装载机;21转向油缸;22转向油缸;23转向液压回路;42支承部;43基座部;44偏置部;45位置调整部;51操纵杆;71底板;110马达驱动控制部;120转向控制部。
Claims (8)
1.一种作业车辆,其具有:
液压促动器,其改变实际转向角度;
实际转向角度检测部,其检测所述实际转向角度;
操作单元,其进行转向操作,且具有:被操作人员转动操作的操作部、将所述操作部可转动地支承的支承部、可转动地支承于所述支承部的转动部、相对于所述转动部将所述操作部向规定位置偏置的偏置部、及调整所述转动部相对于所述支承部的转动角度的位置调整部;
相对角度检测部,其检测所述操作部相对于所述转动部的相对转动角度;
转向控制部,其基于所述操作部的转动操作,控制所述液压促动器;
位置调整控制部,随着所述相对转动角度的绝对值增大而增加转矩地设定,基于所述转矩以及所述实际转向角度向所述位置调整部输出指令信号,以通过所述转矩进行驱动的方式控制所述位置调整部。
2.如权利要求1所述的作业车辆,其中,
所述位置调整控制部基于所述相对转动角度,进行所述位置调整部的PID控制。
3.如权利要求2所述的作业车辆,其中,
所述位置调整控制部根据基于所述实际转向角度而设定的第一参数与所述转动部相对于所述支承部的转动角度的之间的差值,进行所述位置调整部的PID控制。
4.如权利要求1或2所述的作业车辆,其中,
所述相对角度检测部具有:
第一转动角度检测部,其检测所述操作部相对于所述支承部的转动角度;
第二转动角度检测部,其检测所述转动部相对于所述支承部的转动角度;
计算部,其根据由所述第一转动角度检测部检测出的转动角度、及由所述第二转动角度检测部检测出的转动角度,对所述相对转动角度进行计算。
5.如权利要求1或2所述的作业车辆,其特征在于,
所述相对角度检测部是检测所述操作部相对于所述转动部的相对转动角度的传感器。
6.如权利要求1~3中任一项所述的作业车辆,其中,
所述位置调整部具有:
促动器;
传递部,其具有自锁功能,且将所述促动器的驱动力向所述转动部传递。
7.如权利要求1~3中任一项所述的作业车辆,其特征在于,
由所述位置调整部调整的、所述转动部相对于所述支承部的转动角度与所述实际转向角度对应。
8.如权利要求1所述的作业车辆,其中,
所述偏置部包括:
弹簧部件;
阻尼器及摩擦制动器的至少一方。
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