JP2017081479A - 作業車両 - Google Patents

作業車両 Download PDF

Info

Publication number
JP2017081479A
JP2017081479A JP2015213868A JP2015213868A JP2017081479A JP 2017081479 A JP2017081479 A JP 2017081479A JP 2015213868 A JP2015213868 A JP 2015213868A JP 2015213868 A JP2015213868 A JP 2015213868A JP 2017081479 A JP2017081479 A JP 2017081479A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
force
pilot
angle
work vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015213868A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6616661B2 (ja
Inventor
政典 碇
Masanori Ikari
政典 碇
正信 中林
Masanobu Nakabayashi
正信 中林
唯太 竹中
Yuta Takenaka
唯太 竹中
正彦 ▲浜▼口
正彦 ▲浜▼口
Masahiko Hamaguchi
伊藤 淳
Atsushi Ito
淳 伊藤
憲一 村本
Kenichi Muramoto
憲一 村本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP2015213868A priority Critical patent/JP6616661B2/ja
Priority to US15/556,359 priority patent/US10562564B2/en
Priority to EP16859847.2A priority patent/EP3248856B1/en
Priority to PCT/JP2016/081736 priority patent/WO2017073618A1/ja
Priority to CN201680013271.8A priority patent/CN107428373B/zh
Publication of JP2017081479A publication Critical patent/JP2017081479A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6616661B2 publication Critical patent/JP6616661B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/065Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by specially adapted means for varying pressurised fluid supply based on need, e.g. on-demand, variable assist
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D12/00Steering specially adapted for vehicles operating in tandem or having pivotally connected frames
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/001Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
    • B62D5/005Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback
    • B62D5/006Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup means for generating torque on steering wheel or input member, e.g. feedback power actuated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0409Electric motor acting on the steering column
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/046Controlling the motor
    • B62D5/0463Controlling the motor calculating assisting torque from the motor based on driver input
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/08Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by type of steering valve used
    • B62D5/083Rotary valves
    • B62D5/0832Rotary valves with elastic means other than a torsion bar, e.g. leaf springs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/09Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle characterised by means for actuating valves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/06Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
    • B62D5/20Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application
    • B62D5/24Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle specially adapted for particular type of steering gear or particular application for worm type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Non-Deflectable Wheels, Steering Of Trailers, Or Other Steering (AREA)

Abstract

【課題】オペレータの操作感を改善可能な作業車両を提供すること。【解決手段】ホイールローダ1は、フロントフレーム11とリアフレーム12が連結されたアーティキュレート式のホイールローダであって、ステアリングシリンダ21、22と、パイロット弁42と、ジョイスティックレバー24と、力付与部27と、を備える。ステアリングシリンダ21、22は、油圧によって駆動されフロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、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。ジョイスティックレバー24は、パイロット弁42と連結されオペレータによって操作される。力付与部27は、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与する。【選択図】図2

Description

本発明は、作業車両に関する。
アーティキュレート式の作業車両として、フロントフレームとリアフレームに亘って配置された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、ステアリング角が変更される構成が開示されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
特許文献1、2に示す作業車両では、オペレータがジョイスティックレバーを操作することにより、パイロット弁のポートの開閉状態が変わりパイロット圧が変更される。変更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流量が調整されて、作業車両のステアリング角が変更される。
このように油圧によってステアリング角を変更するため、オペレータは、パイロット弁のポートの開閉状態を変更するために必要な軽い操作力をジョイスティックレバーに加えるだけでステアリング角を変更できる。
特開平11−105723号公報 特開平11−321664号公報
しかしながら、上記特許文献1、2の作業車両では、オペレータの操作感は、パイロット弁のポートの開閉状態を変更するために必要な力によって決まるため、例えば、作業車両の速度を変更した場合であってもオペレータによる操作部材の操作感は同じであった。すなわち、作業車両の状態に応じてオペレータが感覚的に操作を行い難かった。
本発明は、上記従来の作業車両の課題を考慮し、オペレータの操作感を改善可能な作業車両を提供することを目的とする。
第1の発明に係る作業車両は、フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、油圧アクチュエータと、制御弁と、操作部材と、力付与部と、を備える。油圧アクチュエータは、油圧によって駆動されフロントフレームのリアフレームに対するステアリング角を変更する。制御弁は、油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。操作部材は、制御弁と連結されオペレータによって操作される。力付与部は、操作部材の操作に対して補助力または反力を付与する。
操作部材の操作に必要な力は、主に制御弁によって決まるが、力付与部によって操作部材の操作に対して補助力または反力を付与することにより、作業車両の状態に合わせて操作感を変更できる。
例えば、作業車両を低速で動かす場合には、操作部材に補助力を付与して操作部材の操作に必要な力を小さくすることによって、操作性を向上することができる。一方、作業車両の走行速度が低速から高速に変更した場合には、操作部材に反力を付与し操作部材の操作に必要な力を大きくすることによって、走行安定性を向上することができる。
このように、作業車両の走行状態に合わせて操作部材の操作に必要な力を適宜変更することより、オペレータの操作感を改善できる。
第2の発明に係る作業車両は、第1の発明に係る作業車両であって、連結部を更に備える。連結部は、操作部材と制御弁を連結する。力付与部は、連結部に補助力または反力を伝達する伝達機構を更に有する。
これにより、操作部材と制御弁を連結する連結部に力付与部の力を伝達でき、操作部材の操作に必要な力を変更できる。
第3の発明に係る作業車両は、第1または第2の発明に係る作業車両であって、力付与部は、駆動源として電動モータを有する。
これにより、電動モータによって生じる力を用いて操作部材の操作に対して補助力または反力を付与できる。
第4の発明に係る作業車両は、第3の発明に係る作業車両であって、トルクセンサと、制御部と、を更に備える。トルクセンサは、操作部材の操作によって生じるトルクを検出する。制御部は、トルクセンサの検出値に基づいて、電動モータを制御する。
これにより、オペレータが操作部材に加えたトルクに応じて力を付与できる。例えば、オペレータが操作部材に加えたトルクが大きいときには、力付与部によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
第5の発明に係る作業車両は、第1の発明に係る作業車両であって、制御弁は、第1入力部材と、第2入力部材と、付勢部と、を有する。第1入力部材は、操作部材に連結され操作部材の操作量に応じて変位する。第2入力部材は、ステアリング角に応じて変位する。付勢部は、第1入力部材の変位量が第2入力部材の変位量と一致する中立位置になるように第1入力部材を付勢する。
これにより、操作部材を操作した後、操作部材に追従してステアリング角が変更し、操作部材の操作量とステアリング角が一致すると制御弁は中立位置となる。
また、このように制御弁には付勢部が設けられており、オペレータは付勢部による付勢力に対抗する操作力で操作部材を操作する。この付勢力に対抗する操作に対して補助力または反力を付与することができる。
第6の発明に係る作業車両は、第5の発明に係る作業車両であって、制御部を更に備える。制御部は、第1入力部材の変位量と第2入力部材の変位量の差に応じて、力付与部を制御する。
これにより、操作部材とステアリング角の差に応じて、力付与部を制御できる。
第7の発明に係る作業車両は、第5の発明に係る作業車両であって、ステアリング弁を更に備える。ステアリング弁は、制御弁から入力されるパイロット圧に基づいて油圧アクチュエータに供給される油の流量を調整する。制御弁は、パイロット圧を調整することにより、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を制御する。
これにより、オペレータの操作によってパイロット圧を調整し、ステアリング弁から油圧アクチュエータへの油の供給量が制御され、フロントフレームのリアフレームに対するステアリング角が変更される。
第8の発明に係る作業車両は、第1〜7のいずれかの発明の作業車両であって、操作部材は、ジョイスティックレバーである。
これにより、オペレータがジョイスティックレバーを操作することによりステアリング角を変更できる。
また、ジョイスティックレバーを用いることにより、作業車両の一例であるホイールローダによってVシェイプローディングを行う場合、ステアリングホイールと比較して、操作量を少なくできるため、オペレータの負担を軽減できる。
本発明によれば、オペレータの操作感を改善可能な作業車両を提供することができる。
本発明に係る実施の形態のホイールローダの側面図。 図1のホイールローダのステアリング操作装置の構成を示す油圧回路図。 図2のパイロット弁を示す断面構成図。 (a)(b)図3のAA´間の矢示断面図、(c)(d)図3のBB´間の矢示断面図。 図2の連結部およびリンク機構を示す側面図。 図5のジョイスティックレバーを上面から見た図。 (a)図3のパイロット弁の模式図、(b)図7(a)のパイロット弁における車体―レバー偏差角度とレバー反力の関係のグラフを示す図、(c)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、(d)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、(e)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。 図2の力付与部の構成を示す斜視図。 (a)図2の制御部に記憶されているアシストトルク情報(レバー入力トルクに対して付与するアシストトルク)を示す図、(b)図9(a)のアシストトルク情報に基づいてアシストトルクを付与した場合と付与していない場合の車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示す図。 (a)図2の制御部に記憶されているアシストトルク情報(車体―レバー偏差角度に対して付与するアシストトルク)を示す図、(b)図10(a)のアシストトルク情報に基づいてアシストトルクを付与した場合と付与していない場合の車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示す図。 本発明にかかる実施の形態の変形例における力付与部の配置を示す側面図。
本発明にかかる実施の形態のホイールローダについて図面を参照しながら以下に説明する。
(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。
ホイールローダ1は、作業機3を用いて土砂積み込み作業などを行う。
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。
作業機3は、図示しない作業機ポンプからの作動油によって駆動される。作業機3は、ブーム14と、バケット15と、リフトシリンダ16と、バケットシリンダ17と、を有する。ブーム14は、フロントフレーム11に装着されている。バケット15は、ブーム14の先端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。
キャブ5は、リアフレーム12上に載置されており、内部には、ステアリング操作のためのハンドルやジョイスティックレバー24(後述する図2参照)、作業機3を操作するためのレバー、各種の表示装置等が配置されている。エンジンルーム6は、キャブ5の後側であってリアフレーム12上に配置されており、エンジンが収納されている。
ステアリング操作装置8は、詳しくは後述するが、ステアリングシリンダ21、22を有しており、ステアリングシリンダ21、22に供給する油の流量を変更することによって、フロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角を変更し、ホイールローダ1の進行方向を変更する。
(1−2.ステアリング操作装置)
図2は、ステアリング操作装置8の構成を示す油圧回路図である。本実施の形態のステアリング操作装置8は、一対のステアリングシリンダ21,22と、ステアリング油圧回路23と、ジョイスティックレバー24と、連結部25と、リンク機構26と、力付与部27と、制御部28と、を主に有する。
(1−2−1.ステアリングシリンダ)
一対のステアリングシリンダ21、22は、油圧によって駆動される。一対のステアリングシリンダ21、22は、連結軸部13を挟んで車幅方向の左右側に並んで配置されている。ステアリングシリンダ21は、連結軸部13の左側に配置されている(図1参照)。ステアリングシリンダ22は、連結軸部13の右側に配置されている。ステアリングシリンダ21、22は、それぞれの一端がフロントフレーム11に取り付けられており、それぞれの他端が、リアフレーム12に取り付けられている。
ステアリングシリンダ21には、伸長ポート21aと収縮ポート21bが設けられており、ステアリングシリンダ22には、伸長ポート22aと収縮ポート22bが設けられている。
ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート22bに油が供給され、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート22aから油が排出されると、ステアリングシリンダ21が伸長し、ステアリングシリンダ22が収縮する。これによってステアリング角θsが変化し車両は右に曲がる。また、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート22aに油が供給され、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート22bから油が排出されると、ステアリングシリンダ21が収縮し、ステアリングシリンダ22が伸長する。これによってステアリング角θsが変化し車両は左に曲がる。
なお、ステアリングシリンダ21、22の間に配置されている連結軸部13の近傍には、ステアリング角θsを検出するステアリング角検出部104が設けられている。ステアリング角検出部104は、例えばポテンショメータによって構成されており、検出されたステアリング角θsは検出信号として制御部28に送られる。
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。
(1−2−2.ステアリング油圧回路)
ステアリング油圧回路23は、ステアリングシリンダ21、22に供給する油の流量を調整するための油圧回路である。ステアリング油圧回路23は、メイン油圧回路30と、パイロット油圧回路40と、を有する。
(a)メイン油圧経路
メイン油圧回路30は、メイン油圧源31からの油をステアリングシリンダ21、22に供給する回路であり、ステアリング弁32を有している。メイン油圧源31は、油圧ポンプおよびリリーフ弁等から構成される。
ステアリング弁32は、入力されるパイロット圧に応じてステアリングシリンダ21、22に供給される油の流量を調整する流量調整弁である。ステアリング弁32は、メインポンプポートP1、メインドレインポートP2、第1ステアリングポートP3、および第2ステアリングポートP4を有している。メインポンプポートP1は、メイン油圧管路36を介してメイン油圧源31と接続されている。メインドレインポートP2は、メインドレイン管路37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ステアリングポートP3は、第1ステアリング管路38を介して、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bとステアリングシリンダ22の伸長ポート22aに接続されている。第2ステアリングポートP4は、第2ステアリング管路39を介して、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aとステアリングシリンダ22の収縮ポート22bに接続されている。
また、ステアリング弁32は、中立位置Ns、左ステアリング位置Ls、右ステアリング位置Rsに移動可能な弁体33を有している。弁体33が中立位置Nsに配置されている場合は、メインポンプポートP1とメインドレインポートP2が連通する。この場合、第1ステアリングポートP3と第2ステアリングポートP4は、それぞれいずれのポートとも連通していない。弁体33が、左ステアリング位置Lsに配置されている場合は、メインポンプポートP1と第1ステアリングポートP3が連通し、メインドレインポートP2と第2ステアリングポートP4が連通する。弁体33が右ステアリング位置Rsに配置されている場合は、メインポンプポートP1と第2ステアリングポートP4が連通し、メインドレインポートP2と第1ステアリングポートP3が連通する。
ステアリング弁32は、第1パイロット室34と第2パイロット室35とを有する。第1パイロット室34並びに第2パイロット室35にパイロット圧が供給されていない場合および第1パイロット室34並びに第2パイロット室35に同じパイロット圧が供給されている状態では、弁体33は中立位置Nsに位置する。第1パイロット室34のみにパイロット圧が供給されている状態では、弁体33は左ステアリング位置Lsに位置する。第2パイロット室35のみにパイロット圧が供給されている状態では、弁体33が右ステアリング位置Rsに位置する。弁体33が左ステアリング位置Lsおよび右ステアリング位置Rsに位置している場合には、ステアリング弁32は、供給されるパイロット圧に応じてメイン油圧源31からの油が通行する開口面積を変化させる。これにより、ステアリング弁32は、パイロット圧に応じてステアリングシリンダ21またはステアリングシリンダ22に供給する油の流量を制御する。
(b)パイロット油圧回路
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。
(ii)パイロット弁
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。
パイロット弁42は、操作スプール71と操作スリーブ72を含む弁体部60を有しており、操作スリーブ72を基準として、操作スプール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。
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)
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)
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)
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)
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。
操作スリーブ72は略円筒状であって、操作スプール71の外側であってハウジング63の内側に、操作スプール71およびハウジング63に対して回転可能に配置されている。
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)
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。
図4(a)のように、孔71cと溝72cの周方向の位置が略一致し、孔71dと溝72dの周方向の位置が略一致した状態が、弁体部60が中立位置Npに位置した状態である。
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。
(フィードバック部)
一方、フィードバック部66は、リアフレーム12に対するフロントフレーム11のステアリング角θsを弁体部60にフィードバックする。フィードバック部66は、フィードバックスプール73と、フィードバックスリーブ74と、ドライブシャフト75と、第1センタピン76と、規制部78と、を主に有する。
ドライブシャフト75は、操作入力軸61とフィードバック入力軸62の間であって、操作入力軸61とフィードバック入力軸62と同軸上(中心軸O)に配置されている。ドライブシャフト75は、操作スプール71の内側に配置されている。ドライブシャフト75の操作入力軸61側の端には、第1センタピン76が中心軸Oに対して垂直に配置されている。第1センタピン76の両端は、スリット71a、71bを通過して操作スリーブ72に固定されている。詳しくは後述するが、第1センタピン76とスリット71a、71bによって操作スプール71の操作スリーブ72に対する回転角は所定範囲内の角度に規制される。また、第1センタピン76が操作スリーブ72とドライブシャフト75に固定されているため、ドライブシャフト75が回転するとドライブシャフト75と一体化された操作スリーブ72も回転する。
フィードバックスプール73は、略円筒状であってフィードバック入力軸62と同軸上に配置されており、フィードバック入力軸62と接続されている。フィードバックスプール73のフィードバック入力軸62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73a、73bが形成されている。フィードバックスプール73の内側には、ドライブシャフト75が配置されている。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に連結されており、フロントフレーム11がリアフレーム12に対してステアリング角θs右側に回転すると、フィードバック入力軸62およびフィードバックスプール73もステアリング角θsと同じ回転角θs右側に回転する。
フィードバックスリーブ74は略円筒形状であって、フィードバックスプール73の外側であってハウジング63の内側に、フィードバックスプール73およびハウジング63に対して回転可能に配置されている。
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センタピン77は、ドライブシャフト75のフィードバック入力軸62側の端に、中心軸Oに対して垂直に配置されている。第2センタピン77の両端は、スリット73a、73bを通過してフィードバックスリーブ74に固定されている。第2センタピン77とスリット73a、73bによって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に対する回転は所定範囲内の角度に規制される。また、第2センタピン77がフィードバックスリーブ74とドライブシャフト75に固定されているため、フィードバックスリーブ74が回転すると、フィードバックスリーブ74と一体化されたドライブシャフト75も回転する。このドライブシャフト75の回転により、第1センタピン76によってドライブシャフト75と固定されている操作スリーブ72が回転する。
(第2スプリング)
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。
また、フィードバックスリーブ74のフィードバック入力軸62側の端には、直径方向の対向壁のそれぞれに矩形状の溝74c、74dが形成されている。第2スプリング65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65aから形成される。2組の板バネ部65aは、図4(c)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65aは、フィードバックスプール73の孔73c、73dを貫通して、両端がフィードバックスリーブ74の溝74c、74dに貫入されている。このように、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は第2スプリング65によって連結されている。この図4(c)の状態では、孔73cと溝74cが周方向において一致し、孔73dと溝74dが周方向において一致している。このようにフィードバックスプール73の孔73c、73dの周方向の位置に、溝74c、74dの周方向の位置が合うようにフィードバックスリーブ74は第2スプリング65によって付勢されている。
なお、第1スプリング64は操作スプール71が操作スリーブ72に対して規制されるまで撓むが、規制されるまでの第1スプリング64に生じる反力以上の力を加えることによって撓み始めるように第2スプリング65は設定されている。
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。
すなわち、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以上にジョイスティックレバー24を操作させる場合には、オペレータは、第2スプリング65の付勢力に逆らってジョイスティックレバー24を操作する必要がある。
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。
すなわち、パイロット弁42では、操作入力軸61の回転角θinとフィードバック入力軸62の回転角fb(ステアリング角θsと一致する)との差αに応じて、操作スリーブ72に対する操作スプール71の位置が、中立位置Np、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。回転角の差αがゼロの場合は、操作スプール71は操作スリーブ72に対して中立位置Npに位置する。また、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に位置する場合には、パイロット弁42は、回転角の差αに応じてパイロット油圧源43からの油が通過する開口面積を変化させる。これにより、回転角の差αに応じてパイロット弁42からステアリング弁32に送られるパイロット圧が調整される。
なお、操作入力軸61には、例えばロータリセンサによって構成された第1回転角検出部101が設けられている。第1回転角検出部101は、操作入力軸61の回転角θinを検出する。フィードバック入力軸62には、例えばロータリセンサによって構成された第2回転角検出部102が設けられている。また、第2回転角検出部102は、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)を検出する。第1回転角検出部101および第2回転角検出部102によって検出された回転角θin、θfbは、検出信号として制御部28に送られる。
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。
(1−2−3.ジョイスティックレバー、連結部)
図5は、キャブ5内の構成を示す側面図である。キャブ5内には、オペレータが着座する運転席5aが設けられている。運転席5aの車幅方向左側にはステアリングボックス80が配置されている。
ジョイスティックレバー24は、ステアリングボックス80から前に向かって斜め上方に突出して配置されている。
連結部25は、ジョイスティックレバー24とパイロット弁42とを連結する。連結部25は、ステアリング操作軸81と、連結バー82と、ユニバーサルジョイント部83と、を主に有している。
ステアリング操作軸81は、鉛直方向に配置されており、その中心軸Eを中心に回転可能にステアリングボックス80に支持されている。連結バー82は、ステアリングボックス80内に配置されており、ジョイスティックレバー24とステアリング操作軸81を連結している。
ステアリング操作軸81は、詳細には、レバー側軸部81aと、入力軸部81bと、弁側軸部81cが順に繋がって構成されている(後述の図8参照)。すなわち、レバー側軸部81aの一端は連結バー82に連結されており、レバー側軸部81aの他端は入力軸部81bの一端に繋がっている。また、入力軸部81bの他端は、弁側軸部81cの一端に繋がっており、弁側軸部81cの他端は、ユニバーサルジョイント部83に繋がっている。入力軸部81bには、後述する力付与部27からの補助力または反力が入力される。
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。
図6は、ジョイスティックレバー24近傍を上方から視た平面図である。図6に示すように、ジョイスティックレバー24は、ステアリングボックス80の上面に形成された円弧状の孔84から斜め上方に突出して形成されている。ジョイスティックレバー24は、ステアリング操作軸81(詳細には中心軸E)を中心にして水平方向に旋回可能となっている。また、ステアリングボックス80の孔84の右端の縁にはRマークが形成されており、左端の縁にはLマークが形成されている。
例えば、図6に示すように、オペレータがジョイスティックレバー24を中央位置から右側に回転角θin回転操作すると、ステアリング操作軸81も回転角θin右回転する。このステアリング操作軸81の回転角θinの回転が、ユニバーサルジョイント部83を介して操作入力軸61に伝達されて、操作入力軸61も回転角θin右回転する。ジョイスティックレバー24を左回転させたときも同様である。
(1−2−4.リンク機構)
リンク機構26は、フォローアップレバー91と、フォローアップリンク92と、ブラケット93とを有する、
フォローアップリンク92は、パイロット弁42のフィードバック入力軸62に固定されている。ブラケット93は、フロントフレーム11に固定されている。フォローアップリンク92は、フォローアップレバー91とブラケット93とを連結している。
このリンク機構26によって、リアフレーム12に配置されているパイロット弁42とフロントフレーム11がリンクされている。
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。
(1−2−5.レバー反力)
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。
オペレータがジョイスティックレバー24を中央位置から回転角θinで回転操作した場合、操作入力軸61も回転角θinで回転する。一方、ステアリングシリンダ21、22の応答が遅れるため、回転角θinに追従してステアリング角θsも除々に大きくなる。このジョイスティックレバー24の回転角θinが目標とするステアリング角を示し、ステアリング角θsが実際の実ステアリング角を示す。ステアリング角θsの変化に対応して、フィードバック入力軸62もステアリング角θsと同じ回転角θsで回転する。そして、フィードバック入力軸62とともにフィードバックスプール73も回転し、その回転によって第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。
ここで、フィードバックスリーブ74と操作スリーブ72は、第1センタピン76、第2センタピン77およびドライブシャフト75によって一体化されているため、フィードバックスリーブ74の回転によって操作スリーブ72も回転する。
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、操作スプール71を操作スリーブ72に対して中立位置Npになるように付勢しているため、偏差角度αを大きくするためには、第1スプリング64の付勢力に逆らってジョイスティックレバー24を操作する必要がある。
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。
図7(c)に示すように、偏差角度αがゼロの中立位置Npでは、第1センタピン76は、操作スプール71のスリット71a、71bの中央に配置されている。また、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。
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。
更に、オペレータがジョイスティックレバー24を右側に回転操作するためには、第2スプリング65の反力に逆らって操作する必要がある。すなわち、ジョイスティックレバー24を更に右側に回転操作する場合、第1センタピン76が壁部71beと壁部71aeに当接しているため、操作スプール71を回転させようとすると操作スリーブ72ごと回転させる必要がある。また、上述したように操作スリーブ72は、フィードバックスリーブ74と一体化されており、フィードバックスプール73はフィードバック入力軸62と接続されている。このため、ジョイスティックレバー24を更に右側に回転操作する場合には、図4(d)に示すように、第2スプリング65の反力に逆らって操作することになる。
そして、偏差角度αがθ3に達すると、図7(e)に示すように第2センタピン77がスリット73aの周方向に形成されている壁部73aeと、スリット73bの周方向に形成されている壁部73beに当接する。このように、第2センタピン77は、角度(θ3−θ2)回転可能となっている。すなわち、角度θ3よりも偏差角度αが大きく出来ないようにパイロット弁42は構成されている。このため、図7(b)に示すように角度θ3でレバー反力が直線的に立ち上がっている。この第2センタピン77の壁部73ae、73beへの当接が勢い良く行われた場合、急減な反動が発生してオペレータの手首に負担が生じる。この角度θ3は、キャッチアップ角とも呼ばれる。
なお、図7(b)では、ジョイスティックレバー24を右側に回転操作した場合を例に挙げて説明したが、左側に回転操作した場合も同様であり、その場合、偏差角度αはマイナスの値となり、後述する図9(b)の点線L3に示すように左右対称となる。すなわち、−θ2で第1センタピン76が壁部71ae、71beに当接し、−θ3で第2センタピン77が壁部73ae、73beに当接する。このように、偏差角度αの絶対値が角度θ3より大きくならないようにパイロット弁42は構成されている。
なお、偏差角度αがθ2に達するまでは、操作スプール71の回転角と操作スリーブ72の回転角に差が生じるが、角度θ2を越えると操作スプール71と操作スリーブ72の間には回転角に差が生じないため、パイロット弁42の開度は一定である。また、偏差角度αが角度θ2〜θ3の間は、パイロット弁42の開度は一定であるが、可変減圧部41を制御し偏差角度に応じてパイロット圧を変化させればよい。
(1−2−6.力付与部)
図8は、力付与部27を示す斜視図である。
力付与部27は、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与する。力付与部27は、電動モータ111と、ウォームギア112と、を有する。ウォームギア112は、円筒ウォーム112aとウォームホイール112bを持つ。ウォームホイール112bは、上述した入力軸部81bの周囲に設けられており、円筒ウォーム112aと噛み合っている。電動モータ111の出力軸は、円筒ウォーム112aに接続されており、円筒ウォーム112aを、その中心軸周りに回転させる。電動モータ111は、制御部28に設けられている駆動回路204からの指令に基づいて駆動する。
なお、入力軸部81bの第1端81b1がレバー側軸部81aと繋がっており、第2端81b2が弁側軸部81cと繋がっている。
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。
例えば、ジョイスティックレバー24を右回転させる際に、入力軸部81bに右回転方向に力を加えることによって、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力を付与することになる。また、ジョイスティックレバー24を右回転させる際に、入力軸部81bに左回転方向に力を加えることによって、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を付与することなる。
なお、入力軸部81bには、トルクセンサ103が設けられている。トルクセンサ103は、オペレータがジョイスティックレバー24に加えることによって入力軸部81bに生じるトルクを検出する。本実施の形態のトルクセンサ103は、例えば、トーションバーのねじれをコイルによって検出することにより、入力軸部81bの回転方向と入力軸部81bに生じるトルクを検出する。検出された回転方向およびトルクTは、操舵トルク信号として制御部28へ出力される。
(1−2−7.制御部)
制御部28は、CPU等の演算装置と、RAM、ROM等の記憶装置を有している。
制御部28は、駆動回路204を有しており、駆動回路204によって電動モータ111を制御する。
制御部28には、第1回転角検出部101によって検出された操作入力軸61の回転角θinと、第2回転角検出部102によって検出されたフィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)、ステアリング角検出部104によって検出されたステアリング角θsが検出信号として入力される。
また、制御部28には、図2に示す車速センサ105によって検出された車速Vも検出信号として入力される。さらに、制御部28には、トルクセンサ103によって検出されたトルクTも操舵トルク信号として入力される。
制御部28は、有線または無線により可変減圧部41に指令信号を出力して可変減圧部41を制御する。
制御部28は、回転角θin、回転角θfb(=θs)、および車速Vに基づいて可変減圧部41を制御する。これにより、左右のステアリングシリンダ21、22への油の流量が急減に変化しないように、パイロット弁42に送られるパイロット圧の元圧を制御できる。
また、制御部28は、回転角θin、回転角θfb(=θs)、車速V、およびトルクT等に基づいて、電動モータ111を制御する。
このように、制御部28は、トルクTの値に基づいて、電動モータ111を駆動させてオペレータのジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与できる。また、制御部28は、ジョイスティックレバー24の操作角θinとステアリング角θsの偏差角度αに基づいて、電動モータ111を駆動させて、オペレータのジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与できる。
<2.動作>
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。
このとき、操作スプール71は、操作スリーブ72に対して図4(a)に示す中立位置Npに位置する。この場合、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のパイロット圧は同じであり、ステアリング弁32の弁体33も中立位置Nsとなっている。このため、左右のステアリングシリンダ21、22への油の供給または排出が行われておらず、ステアリング角θsはゼロに維持され、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)もゼロに維持される。
次に、オペレータがジョイスティックレバー24を図6に示すように中央位置から右側に回転させるために操作力Finを加える。操作力Finが第1スプリング64のF1を越えると操作入力軸61がジョイスティックレバー24と同様に右方向に回転して操作入力軸61の回転角θinが増大する。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はまだゼロの状態であり、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)もゼロである。このため、回転角θinとステアリング角θsの偏差角度(α=θin―θs)は増大する。
上記操作入力軸61の回転とともに操作スプール71が操作スリーブ72に対して右回転する。ここで、操作スリーブ72は、フィードバックスリーブ74と一体化されており、フィードバックスリーブ74は、第2スプリング65によってフィードバックスプール73と連結されている。そして、第2スプリング65の初期反力F2は、図7(b)に示す第1スプリング64のバネ特性S1の反力以上である。そのため、操作スリーブ72は、操作スプール71に連れられて回転せず、操作スプール71は操作スリーブ72に対して右回転する。
このように、操作スプール71は操作スリーブ72に対して右回転して右パイロット位置Rpに移動し、第2パイロットポートP8にパイロット圧が供給され、第2パイロット室35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が右ステアリング位置Rsに移動し、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート22bに油が供給されるとともに、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート22aから油が排出される。これによりステアリング角θsが除々に増大し、フロントフレーム11がリアフレーム12に対して右方向に向けられる(図2のR参照)。このステアリング角θsの変化は、リンク機構26によってフィードバック入力軸62へと伝達され、フィードバック入力軸62は回転角θsで回転する。
オペレータがジョイスティックレバー24を所定の回転角θ1で停止させると、操作入力軸61も回転角θ1で停止する。一方、ステアリング角θsは除々に増大しているため、フィードバック入力軸62の回転角θsも増大する。フィードバック入力軸62とともにフィードバックスプール73も回転し、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。フィードバックスリーブ74は、第1センタピン76、第2センタピン77、およびドライブシャフト75を介して操作スリーブ72と一体化されているため、フィードバックスリーブ74の回転とともに操作スリーブ72も回転する。操作スリーブ72の回転によって操作スリーブ72と操作スプール71の回転角の差(偏差角度α)は小さくなる。そして、ステアリング角θs(フィードバック入力軸62の回転角θs)が回転角θ1(操作入力軸61の回転角θin)に追いつくと、偏差角度αがゼロになる。このとき、パイロット弁42の操作スプール71は操作スリーブ72に対して中立位置Npに位置している。この場合、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のパイロット圧は同じであり、ステアリング弁32も中立位置Nsとなる。このため、左右のステアリングシリンダ21、22への油の供給または排出が行われておらず、ステアリング角θsは回転角θ1に維持される。
このように、ジョイスティックレバー24を右側へ回転させ所定の回転角θ1で停止させると、ステアリング角θsも同じ回転角θ1に維持される。これにより、フロントフレーム11がリアフレーム12に対して右側へ回転角θ1の方向に向けて維持される。
次に、オペレータがジョイスティックレバー24を右側位置から中央位置に向けて戻すと、操作入力軸61も同様に回転して操作入力軸61の回転角θinが減少する。このとき、左右のステアリングシリンダ21、22の反応の遅れのために、ステアリング角θsはまだ回転角θ1の状態である。このため、回転角の差α(=θin―θs)はゼロから減少してマイナスになる。すると、操作スプール71が操作スリーブ72に対して左回転して左パイロット位置Lpに移動し、第1パイロットポートP7にパイロット圧が供給される。これにより、ステアリング弁32の弁体33が左ステアリング位置Lsに移動し、ステアリングシリンダ21の収縮ポート21bおよびステアリングシリンダ22の伸長ポート21aに油が供給されるとともに、ステアリングシリンダ21の伸長ポート21aおよびステアリングシリンダ22の収縮ポート21bから油が排出される。これによりステアリング角θsが回転角θ1から除々に減少する。このステアリング角θsの変化は、リンク機構26によってフィードバック入力軸62へと伝達され、フィードバック入力軸62はステアリング角θsの変化と同じ回転角の変化で回転する。
オペレータがジョイスティックレバー24を中央位置で停止させると、操作入力軸61も初期位置すなわち回転角θinがゼロの位置で停止する。一方、ステアリング角θsも回転角θ1から除々に減少しているため、回転角の差(偏差角度)αは除々に小さくなる。そして、ステアリング角θsがゼロになると、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)もゼロとなり、回転角の差αはゼロとなる。このとき、操作スプール71は操作スリーブ72に対して中立位置Npに配置されている。この場合、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のパイロット圧は同じであり、ステアリング弁32も中立位置Nsとなっている。このため、左右のステアリングシリンダ21、22への油の供給または排出が行われておらず、ステアリング角θsもゼロに戻って維持される。これによって、フロントフレーム11はリアフレーム12に対して前後方向に沿った向きに戻される。
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。
(2−2.力付与部の制御)
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の力付与部27の制御について説明する。
本実施の形態のホイールローダ1は、制御部28に記憶されているアシスト情報に基づいて、検出されたトルク、偏差角度α等に基づいて補助力または反力を付与するよう電動モータ111を制御する。
(2−2−1.トルクに基づく制御)
上述したようにジョイスティックレバー24による操作が行われるが、制御部28は、トルクセンサ103による検出信号に基づいてジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与するよう電動モータ111を制御する。
図9(a)は、トルクセンサ103によって検出されたトルクに対して付与するアシストトルク(アシストトルク情報)を示す図である。図9(a)に示すアシストトルク情報は、制御部28の記憶装置に記憶されている。
図9(a)に示すグラフでは、正のレバー入力トルクが右方向側へのジョイスティックレバー24の回転によって生じるトルクを示し、負のレバー入力トルクが左方向側へのジョイスティックレバー24の回転によって生じるトルクを示す。また、正のアシストトルクが力付与部27によって右回転に力が加えられる場合を示し、負のアシストトルクが力付与部27によって左回転に力が加えられる場合を示す。
すなわち、図9(a)の線L1では、ジョイスティックレバー24を右側に操作した場合に、入力軸部81bに右回転方向に力が付与されることを示し、線L2では、ジョイスティックレバー24を左側に操作した場合に、入力軸部81bに左回転方向に力が付与されることを示す。また、トルクセンサ103によって検出されるトルクの絶対値が大きい程、付加されるアシスト力も大きくなるようアシストトルクが設定されている。
また、図9(a)には、横軸に対して線L2と対称な点線L2´が示されている、点線L2´と線L1を比較するとわかるように、ジョイスティックレバー24を右方向側に操作するときと左方向側に操作するときは、左右対称にアシスト力が付与される。すなわち、ジョイスティックレバー24の左右への操作においてレバー入力トルクの絶対値が等しいときは、同じ大きさのアシスト力が付与される。
オペレータがジョイスティックレバー24を操作して入力軸部81bにトルクが生じると、制御部28は、そのトルクから図9(a)に示すアシストトルク情報に基づいてアシスト力を求め、その補助力を付与するように電動モータ111を制御する。
図9(b)は、補助力を付与しない場合(点線L3)と図9(a)のアシストトルク情報に基づいて補助力を付与した場合(実線L4)の偏差角度に対するレバー反力を示す図である。なお、図9(b)では、プラスの偏差角度αは、操作入力軸61がフィードバック入力軸62よりも右回転側に回転角が大きい場合を示し、マイナスの偏差角度αは、操作入力軸61がフィードバック入力軸62よりも左回転側に回転角が大きい場合を示す。図9(b)の点線L3は、図7(b)と同様の状態を示す。
図9(b)に示すように、ジョイスティックレバー24を操作する際のレバー反力を小さく出来、軽い力で操作することが出来る。
(2−2−2.偏差角度αに基づいた力付与部の制御)
次に、偏差角度αに基づいた力付与部27の制御の一例について説明する。上述したように、ジョイスティックレバー24を左右に操作する際、偏差角度αが±θ3(キャッチアップ角ともいう)に達すると、第2センタピン77が壁部73ae、73beに当接する。このときジョイスティックレバー24を勢い良く操作すると、当接によって手首に急激に反動が生じる。
このような手首に生じる急激な反動を緩和するために、図10(a)に示すアシストトルク情報が制御部28に記憶されている。図10(a)は、車体―レバー偏差角度(α)に対するアシストトルク(アシストトルク情報)を示す図である。図10(a)に示すアシストトルク情報では、偏差角度αが角度±θ4になると反力が発生し、偏差角度の絶対値が大きくなるに従って反力が指数関数的に大きくなるようにアシストトルクが設定されている。
詳細には、ジョイスティックレバー24が右側に回転操作されて偏差角度αが角度+θ4に達すると、入力軸部81bには左回転方向に力が加えられるようにアシストトルクが設定されている。また、ジョイスティックレバー24が左側に回転操作されて偏差角度αが角度−θ4に達すると、入力軸部81bには右回転方向に力が加えられるようにアシストトルクが設定されている。角度θ4は、図10(a)に示す角度θ2〜θ3の間に設定されている。角度−θ4は、−θ2〜−θ3の間に設定されている。
図10(b)は、図10(a)に示すアシストトルク情報に基づいてアシストトルクを付与した場合とアシストトルクを付与しない場合における車体レバー偏差角度に対するレバー反力を示す図である。実線L5がアシストトルクを付与した場合を示し、点線L6がアシストトルクを付与しない場合を示す。点線L6は、上述した図9(b)の点線L3と同じものである。
図10(b)に示すように、偏差角度αが角度±θ4に達し角度の絶対値が大きくなるとレバー反力が指数関数的に大きくなっていく。
このように指数関数的に反力を増加させることによって、第2センタピン77が壁部73ae、73beに近づくに従ってジョイスティックレバー24の操作が重くなるため、第2センタピン77が壁部73ae、73beに勢いよく当接することを抑制できる。
なお、図9(a)に示すアシストトルク情報と図10(a)に示すアシストトルク情報を合算して、合算したアシストトルク情報に基づいて力付与部27の制御が行われても良い。
<3.特徴>
(3−1)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、フロントフレーム11とリアフレーム12が連結されたアーティキュレート式のホイールローダであって、ステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)と、パイロット弁42(制御弁の一例)と、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)と、力付与部27と、を備える。ステアリングシリンダ21、22は、油圧によって駆動されフロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、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。ジョイスティックレバー24は、パイロット弁42と連結されオペレータによって操作される。力付与部27は、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与する。
ジョイスティックレバー24の操作に必要な力は、主にパイロット弁42によって決まるが、力付与部27によってジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与することにより、ホイールローダ1の状態に合わせて操作感を変更できる。
例えば、ホイールローダ1を低速で動かす場合には、ジョイスティックレバー24に補助力を付与してジョイスティックレバー24の操作に必要な力を小さくすることによって、操作性を向上することができる。一方、ホイールローダ1の走行速度が低速から高速に変更した場合には、ジョイスティックレバー24に反力を付与しジョイスティックレバー24の操作に必要な力が大きくすることによって、走行安定性を向上することができる。
このように、ホイールローダ1の走行状態に合わせて操作部材の操作に必要な力を適宜変更することより、オペレータの操作感を改善できる。
(3−2)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、連結部25を更に備える。連結部25は、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)とパイロット弁42(制御弁の一例)を連結する。力付与部27は、連結部25に補助力または反力を伝達するウォームギア112(伝達機構の一例)を更に有する。
これにより、ジョイスティックレバー24とパイロット弁42を連結する連結部25に力付与部27の力を伝達でき、ジョイスティックレバー24の操作に必要な力を変更できる。
(3−3)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、力付与部27は、駆動源として電動モータ111を有する。
これにより、電動モータ111によって生じる力を用いてジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与できる。
(3−4)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、トルクセンサ103と、制御部28と、を更に備える。トルクセンサ103は、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)の操作によって生じるトルクを検出する。制御部28は、図9(a)に示すように、トルクセンサ103の検出値に基づいて、電動モータ111を制御する。
これにより、オペレータがジョイスティックレバー24に加えたトルクに応じて力を付与できる。例えば、オペレータがジョイスティックレバー24に加えたトルクが大きいときには、力付与部27によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
(3−5)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、パイロット弁42(制御弁の一例)は、操作入力軸61(第1入力部材の一例)と、フィードバック入力軸62(第2入力部材の一例)と、第1スプリング64(付勢部の一例)および第2スプリング65(付勢部の一例)と、を有する。操作入力軸61は、ジョイスティックレバー24(操作部材の一例)に連結されジョイスティックレバー24の操作角θin(操作量の一例)に応じて変位する。フィードバック入力軸62は、ステアリング角θsに応じて変位する。第1スプリング64および第2スプリング65は、操作入力軸61の回転角θin(変位量の一例)がフィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)変位量と一致する中立位置Npになるように操作入力軸61を付勢する。
これにより、ジョイスティックレバー24を操作した後、ジョイスティックレバー24に追従してステアリング角θsが変更し、ジョイスティックレバー24の操作角θin(操作量の一例)とステアリング角θsが一致するとパイロット弁42は中立位置Npとなる。
また、このようにパイロット弁42制御弁には第1スプリング64および第2スプリング65が設けられており、オペレータは第1スプリング64および第2スプリング65による付勢力に対抗する操作力でジョイスティックレバー24操作する。この付勢力に対抗する操作に対して補助力または反力を付与することができる。
(3−6)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、制御部28を更に備える。制御部28は、図10(a)に示すように、操作入力軸61(第1入力部材の一例)の回転角θin(変位量の一例)とフィードバック入力軸62(第2入力部材の一例)の回転角θfb(=θs)(変位量の一例)の差αに応じて、力付与部27を制御する。
これにより、ジョイスティックレバー24の操作角θinとステアリング角θsの差に応じて、力付与部27を制御できる。例えば、キャッチアップ角手前で反力を付与することによってキャッチアップの際に手首に反動が生じることを緩和できる。
(3−7)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、ステアリング弁32を更に備える。ステアリング弁32は、パイロット弁42(制御弁の一例)から入力されるパイロット圧に基づいてステアリングシリンダ21、22(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は、パイロット圧を調整することにより、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22に供給される油の流量を制御する。
これにより、オペレータの操作によってパイロット圧を調整し、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22への油の供給量が制御され、フロントフレーム11のリアフレーム12に対するステアリング角θsが変更される。
(3−8)
本実施の形態のホイールローダ1は、ジョイスティックレバー24がパイロット弁42と連結されている。
これにより、オペレータがジョイスティックレバー24を操作することによりステアリング角θsを変更できる。
また、ジョイスティックレバー24を用いることにより、作業車両の一例であるホイールローダによってVシェイプローディングを行う場合、ステアリングホイールを用いる場合と比較して、操作量を少なくできるため、オペレータの負担を軽減できる。
[他の実施の形態]
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、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。
(B)
上記実施の形態では、第1スプリング64および第2スプリング65の2つのスプリングが設けられていたが、第2スプリング65が設けられていなくてもよい。この場合、例えば、フィードバックスプール73とフィードバックスリーブ74の間は固定されていればよい。
(C)
上記実施の形態では、操作部材の一例としてジョイスティックレバー24が用いられたが、これに限られるものでなく、例えばステアリングホイール等であってもよく、要するにパイロット弁42に連結されていればよい。
(D)
上記実施の形態では、ロータリー式のパイロット弁42が用いられたが、これに限られるものではない。さらに、リンク機構26がなく、パイロット弁42がオービットロール(商標名)等であってもよい。
(E)
また、上記実施の形態では、トルクまたは偏差角度αに基づいて力付与部27によって入力軸部81bに付与する力を制御しているが、車速センサ105の値に基づいて、力付与部27が制御されてもよい。例えば、速度が低速(例えば、15km/時未満の速度)の際、補助力を大きくして操作性を向上させるように制御が行われてもよい。また、速度が高速(例えば、25km/時以上〜40km/時以下)の際、補助力を小さく若しくは反力を加えるように制御が行われても良い。更に、速度変化に基づいて連続的または段階的に補助力もしくは反力を変化させてもよい。
(F)
上記実施の形態では、電動モータ111によって力を発生させているが、電動モータに限らず、油圧モータなどであってもよく、要するに付与する力を発生させることができるアクチュエータ等であればよい。
(G)
上記実施の形態では、力付与部27とトルクセンサ103は、図5に示すように、ユニバーサルジョイント部83とジョイスティックレバー24との間に配置されたステアリング操作軸81に設けられているが、ユニバーサルジョイント部83とパイロット弁42との間に設けられていてもよく、要するに、ジョイスティックレバー24とパイロット弁42の間に設けられていればよい。
図11は、力付与部27とトルクセンサ103が、ユニバーサルジョイント部83とパイロット弁42の間に配置された構成を示す図である。図11に示すように、ユニバーサルジョイント部83のジョイント部83cとパイロット弁42の操作入力軸61とを繋ぐ入力軸部300が設けられている。トルクセンサ103は、入力軸部300に設けられている。また、入力軸部300に図8に示すウォームホイール112bが設けられている。この場合、図11に示すステアリング操作軸81、ユニバーサルジョイント部83および入力軸部300が、連結部の一例に対応する。
(H)
上記実施の形態では、駆動回路204は、制御部28に含まれているが、制御部28に含まれておらず、駆動回路204のみが単体で実装されていてもよい。さらに、駆動回路204は、電動モータに実装されていてもよい。
(I)
上記実施の形態では、ホイールローダ1を作業車両の一例として記載しているが、ホイールローダに限らなくてもよく、アーティキュレート式のダンプトラック、モータグレーダ等であってもよく、アーティキュレート式の作業車両であればよい。
本発明の作業車両は、オペレータの操作感を改善可能な効果を有し、ホイールローダ等として有用である。
1 :ホイールローダ
2 :車体フレーム
3 :作業機
4 :フロントタイヤ
5 :キャブ
5a :運転席
6 :エンジンルーム
7 :リアタイヤ
8 :ステアリング操作装置
11 :フロントフレーム
12 :リアフレーム
13 :連結軸部
14 :ブーム
15 :バケット
16 :リフトシリンダ
17 :バケットシリンダ
18 :ベルクランク
21 :ステアリングシリンダ
21a :伸長ポート
21b :収縮ポート
22 :ステアリングシリンダ
22a :伸長ポート
22b :収縮ポート
23 :ステアリング油圧回路
24 :ジョイスティックレバー
25 :連結部
26 :リンク機構
27 :力付与部
28 :制御部
30 :メイン油圧回路
31 :メイン油圧源
32 :ステアリング弁
33 :弁体
34 :第1パイロット室
35 :第2パイロット室
36 :メイン油圧管路
37 :メインドレイン管路
38 :第1ステアリング管路
39 :第2ステアリング管路
40 :パイロット油圧回路
41 :可変減圧部
42 :パイロット弁
43 :パイロット油圧源
44 :パイロット油圧管路
45 :パイロットドレン管路
46 :第1パイロット管路
47 :第2パイロット管路
60 :弁体部
61 :操作入力軸
62 :フィードバック入力軸
63 :ハウジング
64 :第1スプリング
64a :板バネ部
65 :第2スプリング
65a :板バネ部
66 :フィードバック部
71 :操作スプール
71a :スリット
71ae :壁部
71b :スリット
71be :壁部
71c :孔
71d :孔
72 :操作スリーブ
72c :溝
72d :溝
73 :フィードバックスプール
73a :スリット
73ae :壁部
73b :スリット
73be :壁部
73c :孔
73d :孔
74 :フィードバックスリーブ
74c :溝
74d :溝
75 :ドライブシャフト
76 :第1センタピン
77 :第2センタピン
78 :規制部
80 :ステアリングボックス
81 :ステアリング操作軸
81a :レバー側軸部
81b :入力軸部
81b1 :第1端
81b2 :第2端
81c :弁側軸部
82 :連結バー
83 :ユニバーサルジョイント部
83a :中央部
83b :ジョイント部
83c :ジョイント部
84 :孔
91 :フォローアップレバー
92 :フォローアップリンク
93 :ブラケット
101 :第1回転角検出部
102 :第2回転角検出部
103 :トルクセンサ
104 :ステアリング角検出部
105 :車速センサ
106 :シリンダストロークセンサ
107 :シリンダストロークセンサ
111 :電動モータ
112 :ウォームギア
112a :円筒ウォーム
112b :ウォームホイール
204 :駆動回路
300 :入力軸部

Claims (8)

  1. フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、
    油圧によって駆動され前記フロントフレームの前記リアフレームに対する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供給される油の流量を制御する制御弁と、
    前記制御弁と連結され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に対して補助力または反力を付与する力付与部と、
    を備えた、
    作業車両。
  2. 前記操作部材と前記制御弁を連結する連結部を更に備え、
    前記力付与部は、前記連結部に前記補助力または反力を伝達する伝達機構を更に有する、
    請求項1に記載の作業車両。
  3. 前記力付与部は、駆動源として電動モータを有する、
    請求項1又は2に記載の作業車両。
  4. 前記操作部材の操作によって生じるトルクを検出するトルクセンサと、
    前記トルクセンサの検出値に基づいて、前記電動モータを制御する制御部と、を更に備えた、
    請求項3に記載の作業車両。
  5. 前記制御弁は、
    前記操作部材に連結され前記操作部材の操作量に応じて変位する第1入力部材と、
    前記ステアリング角に応じて変位する第2入力部材と、
    前記第1入力部材の変位量が前記第2入力部材の変位量と一致する中立位置になるように前記第1入力部材を付勢する付勢部と、を有し、
    前記第2入力部材の変位量に対する前記第1入力部材の変位量の差に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御し、
    前記操作部材は、前記付勢部による付勢力に対抗して操作される、
    請求項1に記載の作業車両。
  6. 前記第1入力部材の変位量と前記第2入力部材の変位量の差に応じて、前記力付与部を制御する制御部を更に備えた、
    請求項5に記載の作業車両。
  7. 前記制御弁から入力されるパイロット圧に基づいて前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を調整するステアリング弁を更に備え、
    前記制御弁は、前記パイロット圧を調整することにより、前記ステアリング弁から前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する、
    請求項5に記載の作業車両。
  8. 前記操作部材は、ジョイスティックレバーである、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の作業車両。
JP2015213868A 2015-10-30 2015-10-30 作業車両 Active JP6616661B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015213868A JP6616661B2 (ja) 2015-10-30 2015-10-30 作業車両
US15/556,359 US10562564B2 (en) 2015-10-30 2016-10-26 Work vehicle
EP16859847.2A EP3248856B1 (en) 2015-10-30 2016-10-26 Work vehicle
PCT/JP2016/081736 WO2017073618A1 (ja) 2015-10-30 2016-10-26 作業車両
CN201680013271.8A CN107428373B (zh) 2015-10-30 2016-10-26 作业车辆

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015213868A JP6616661B2 (ja) 2015-10-30 2015-10-30 作業車両

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017081479A true JP2017081479A (ja) 2017-05-18
JP6616661B2 JP6616661B2 (ja) 2019-12-04

Family

ID=58630463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015213868A Active JP6616661B2 (ja) 2015-10-30 2015-10-30 作業車両

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10562564B2 (ja)
EP (1) EP3248856B1 (ja)
JP (1) JP6616661B2 (ja)
CN (1) CN107428373B (ja)
WO (1) WO2017073618A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019209891A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社小松製作所 作業車両

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6578186B2 (ja) * 2015-10-30 2019-09-18 株式会社小松製作所 作業車両および作業車両の制御方法
JP6666795B2 (ja) * 2016-05-31 2020-03-18 株式会社小松製作所 作業車両
US11167791B2 (en) 2016-05-31 2021-11-09 Komatsu Ltd. Work vehicle and method for controlling work vehicle
CN107697156B (zh) * 2017-08-04 2019-11-08 中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 有防爆电液差速转向控制装置的支架搬运车行走液压驱动系统
JP7223526B2 (ja) * 2018-08-13 2023-02-16 株式会社小松製作所 作業車両

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6198675A (ja) 1984-10-19 1986-05-16 Fuji Heavy Ind Ltd 電動式パワ−ステアリング装置のモ−タ制御装置
JP3695909B2 (ja) * 1997-09-30 2005-09-14 株式会社小松製作所 油圧式ステアリング装置及びその油圧バルブ
JP3783189B2 (ja) 1998-05-08 2006-06-07 株式会社小松製作所 ステアリング操作装置
JP2000313350A (ja) 1999-05-06 2000-11-14 Nissan Motor Co Ltd 自動車用運転操作装置
US6389343B1 (en) 2000-09-29 2002-05-14 Caterpillar Inc. Steering resistance device
JP2002160660A (ja) 2000-11-27 2002-06-04 Honda Motor Co Ltd 車両の操舵装置
DE10065556B4 (de) * 2000-12-28 2005-07-07 Sauer-Danfoss Holding Aps Lenksystem und Verfahren zum Lenken eines Fahrzeugs
US7610989B2 (en) * 2002-05-29 2009-11-03 Volvo Construction Equipment Ab Control system and a vehicle comprising the control system
JP2005306184A (ja) 2004-04-21 2005-11-04 Toyota Motor Corp 車両の操舵装置
JP4895091B2 (ja) 2006-01-16 2012-03-14 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
US8448741B2 (en) * 2006-08-16 2013-05-28 Deere & Company Electro-hydraulic steering feedback and adjustment
US7881841B2 (en) * 2006-12-28 2011-02-01 Caterpillar Inc. Motion-control system
JP2008296681A (ja) * 2007-05-30 2008-12-11 Komatsu Ltd 車両のステアリング制御装置
JP5388461B2 (ja) 2008-03-21 2014-01-15 株式会社小松製作所 ステアリング操作装置
EP2269894B1 (en) 2008-04-25 2013-01-16 Komatsu, Ltd. Steering controller and steering control method of working vehicle
CN101722980B (zh) 2008-10-31 2012-01-04 上海联盛汽车电子有限公司 具有参数独立可调式曲线型助力特性的电动助力转向系统
CN102530055A (zh) * 2010-12-22 2012-07-04 上海联盛汽车电子有限公司 具有双斜率平滑助力曲线的电动助力转向系统
US20120217083A1 (en) 2011-02-28 2012-08-30 Brickner Chad T Steering control system having speed-based centering
CN105667570B (zh) * 2012-03-29 2018-04-17 株式会社小松制作所 轮式装载机的转向装置
JP5962312B2 (ja) 2012-08-03 2016-08-03 株式会社デンソー 電動パワーステアリング制御装置
DE102012107595B4 (de) 2012-08-20 2015-11-19 Robert Bosch Automotive Steering Gmbh Verfahren zur ermittlung eines soll-vorgabewerts für einen zielstromwert eines servomotors in einer elektrischen hilfs- oder fremdkraftlenkung
US9050999B2 (en) * 2013-01-25 2015-06-09 Caterpillar Inc System with smart steering force feedback
JP2015113039A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 株式会社Kcm 産業用車両のステアリングシステム
JP6578186B2 (ja) * 2015-10-30 2019-09-18 株式会社小松製作所 作業車両および作業車両の制御方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019209891A (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社小松製作所 作業車両
WO2019234987A1 (ja) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社小松製作所 作業車両
US11400972B2 (en) 2018-06-06 2022-08-02 Komatsu Ltd. Work vehicle
JP7212460B2 (ja) 2018-06-06 2023-01-25 株式会社小松製作所 作業車両

Also Published As

Publication number Publication date
JP6616661B2 (ja) 2019-12-04
CN107428373A (zh) 2017-12-01
US20180105202A1 (en) 2018-04-19
WO2017073618A1 (ja) 2017-05-04
CN107428373B (zh) 2019-09-06
EP3248856A4 (en) 2018-10-24
EP3248856B1 (en) 2020-02-26
US10562564B2 (en) 2020-02-18
EP3248856A1 (en) 2017-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6716594B2 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
JP6578186B2 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
JP6817299B2 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
JP6616661B2 (ja) 作業車両
WO2017073617A1 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
WO2017209055A1 (ja) 作業車両
WO2017073614A1 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
WO2018038266A1 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法
JP7022691B2 (ja) 作業車両および作業車両の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190827

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190920

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191015

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20191108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6616661

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250