JP6578186B2 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。

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に示す作業車両には、入力されるパイロット圧に応じて油圧アクチュエータに供給する油の流量を調整するステアリング弁と、ステアリング弁に供給するパイロット圧を調整するパイロット弁が設けられている。

パイロット弁には、相対的に回転可能に設けられた操作入力軸とフィードバック入力軸が設けられている。操作入力軸は、ジョイスティックレバーに連結されており、ジョイスティックレバーの回転角に応じて回転する。また、フィードバック入力軸は、リンク機構によってフロントフレームと連結されており、ステアリンング角の変化に応じて回転する。

このようなパイロット弁は、操作入力軸の回転角とフィードバック入力軸の回転角の差に応じてステアリング弁に入力されるパイロット圧を調整する。調整されたパイロット圧に応じてステアリング弁から油圧アクチュエータに供給される油の流量が変更され、ステアリング角が変更される。
このようにオペレータは、ジョイスティックレバーを操作してパイロット弁の操作入力軸を回転することによって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の作業車両のパイロット弁では、フィードバック入力軸に対する操作入力軸の変位量が機械的に所定範囲内に規制されているため、オペレータがジョイスティックレバーを操作して操作入力軸を回転させて変位量が規制位置に達すると（以下、キャッチアップ時ともいう）、オペレータの手首に急激に反動が生じる。
このように、弁の変位規制による急な反動によってオペレータの手首に負担が生じるという課題があった。

本発明は、上記従来の作業車両の課題を考慮し、弁の変位規制によって生じる急な反動を軽減可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することを目的とする。

第１の発明に係る作業車両は、フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、油圧アクチュエータと、ジョイスティックレバーと、制御弁と、力付与部と、制御部と、を備えている。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。ジョイスティックレバーは、オペレータによって操作される。制御弁は、ジョイスティックレバーに連結されジョイスティックレバーの操作量に応じて油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御し、且つジョイスティックレバーの操作量を所定範囲内に規制する。力付与部は、オペレータによるジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与する。制御部は、ジョイスティックレバーの操作が制御弁により規制される前に、補助力を減少または反力を増加するよう力付与部を制御する。

これによって、ジョイスティックレバーの操作が規制される前に、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力が大きくなる。すなわち、ジョイスティックレバーが規制される前から除々に操作感が重くなるため、規制される位置に近づくにつれて操作スピードが遅くなる。そのため、弁の変位規制によって生じる急な反動を軽減できる。
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、ジョイスティックレバーの回動角は、リアフレームに対するフロントフレームの目標とするステアリング角に対応する。作業車両は、目標ステアリング角検出部と、実ステアリング角検出部と、を更に備える。目標ステアリング角検出部は、目標とするステアリング角度を検出する。実ステアリング角検出部は、実ステアリング角を検出する。制御弁は、目標とするステアリング角と実ステアリング角の角度差が第１の所定角度差になったときにジョイスティックレバーの移動を規制する。制御部は、角度差に基づいて、第１の所定角度差に向かうに従って補助力を除々に小さく又は反力を除々に大きくするよう力付与部を制御する。

このように、規制される位置に近づくことを目標ステアリング角と実ステアリング角の角度差によって検出し、ジョイスティックレバーの操作が規制される前に、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくすることが出来る。
第３の発明に係る作業車両は、第２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、規制部とを有する。第１入力部材は、ジョイスティックレバーに連結されジョイスティックレバーの操作に応じて変位する。第２入力部材は、実ステアリング角に応じて変位する。規制部は、第１入力部材の変位を所定範囲内で規制することによりジョイスティックレバーの操作量を所定範囲内に規制する。付勢部は、第１入力部材の変位量が第２入力部材の変位量に一致する中立位置に第１入力部材を付勢する。第１入力部材の変位量と第２入力部材の変位量の差が、角度差に対応する。ジョイスティックレバーは、付勢部の付勢力に対抗して操作される。

これにより、ジョイスティックレバーを操作した後、ジョイスティックレバーに追従してステアリング角が変更し、ジョイスティックレバーの操作量とステアリング角が一致すると制御弁は中立位置となる。
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ジョイスティックレバーを操作する。この付勢力に対抗する操作に対して、規制される前に補助力を減少または反力を増加してジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくできる。

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、規制部は、当接部材と、被当接部とを有する。当接部材は、第１入力部材と連結され第１入力部材の変位に従って変位する。被当接部は、第２入力部材に接続された部材に形成され当接部材が当接する。当接部材は、第１入力部材の第２入力部材に対する変位量の差が第１の所定角度差に対応する値に達すると、被当接部に当接し第１入力部材の第２入力部材に対する変位が規制される。

これによって、第１入力部材の第２入力部材に対する変位量の差が所定角度差の範囲内に規制される。
第５の発明に係る作業車両は、第２の発明に係る作業車両であって、トルクセンサを更に備える。トルクセンサは、ジョイスティックレバーの操作によって生じるトルクを検出する。制御部は、トルクセンサに基づいて、力付与部を制御する。

これにより、オペレータがジョイスティックレバーに加えたトルクに応じて力を付与できる。例えば、オペレータがジョイスティックレバーに加えたトルクが大きいときには、力付与部によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
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、制御部は、算出部と、動作制御部とを有する。算出部は、検出されたトルクに対して予め設定されている付与力と、角度差に対して予め設定されている反力を合わせることにより、ジョイスティックレバーの操作に対して付与する力を算出する。動作制御部は、算出された力を付与するように力付与部を動作させる。

これにより、ジョイスティックレバーの操作に対して力付与部によって補助力または反力を付与しながら、ジョイスティックレバーの操作が規制される前に、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくできる。
第７の発明に係る作業車両は、第６の発明に係る作業車両であって、速度検出部を更に備える。速度検出部は、作業車両の速度を検出する。算出部は、検出された速度に基づいて、トルクに対して予め設定されている付与力を変更し、変更した付与力に、角度差に対して予め設定されている反力を合わせることにより、ジョイスティックレバーの操作に対して付与する力を算出する。

これにより、トルクに応じて力付与部によってジョイスティックレバーの操作に対して付与する力を、車両の速度によっても変更でき、更にジョイスティックレバーの操作が規制される前に、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくできる。
第８の発明にかかる作業車両は、第１の発明にかかる作業車両であって、連結部を更に備える。連結部は、ジョイスティックレバーと制御弁を連結する。力付与部は、電動モータと、伝達機構とを有する。電動モータは、補助力または反力を発生する。伝達機構は、電動モータによる補助力または反力を連結部に伝達する。

これにより、ジョイスティックレバーと制御弁を連結する連結部に電動モータの力を伝達でき、ジョイスティックレバーの操作に必要な力を変更できる。
第９の発明に係る作業車両の制御方法は、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の制御方法であって、負荷増加ステップを備える。負荷増加ステップは、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油圧アクチュエータに供給される油の流量をジョイスティックレバーの操作量に応じて制御する制御弁によって、ジョイスティックレバーの操作が規制される前に、ジョイスティックレバーの操作に対して付与する補助力を減少または反力を増加する。

これによって、ジョイスティックレバーの操作が規制される前に、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力が大きくなる。すなわち、ジョイスティックレバーが規制される前から除々に操作感が重くなるため、規制される位置に近づくにつれて操作スピードが遅くなる。そのため、弁の変位規制によって生じる急な反動を軽減できる。

本発明によれば、弁の変位規制によって生じる急な反動を軽減可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することが出来る。

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。 図２の制御部の構成を示すブロック図。 （ａ）図９の記憶部に記憶されている速度ごとに設けられた第１アシストトルク情報（レバー入力トルクに対して付与するアシストトルク）を示す図、（ｂ）図９（ａ）の第１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９の記憶部に記憶されている第２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１１（ａ）の第２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ホイールローダの制御方法を示すフロー図。 本発明にかかる実施の形態の変形例の速度ごとに設けられた第１アシストトルク情報を示す図。

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．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１０（ｂ）の二点鎖線Ｌ７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）
図９は、制御部２８の構成を示すブロック図である。図９に示すように、制御部２８は、記憶部２００と、第１アシストトルク決定部２０１と、第２アシストトルク決定部２０２と、算出部２０３と、駆動回路２０４とを備える。第１アシストトルク決定部２０１、第２アシストトルク決定部２０２、および算出部２０３は、ＣＰＵ等の演算装置によって実行される。

記憶部２００は、レバー入力トルクに対して付与するアシストトルクの関係（第１アシストトルク情報）を速度ごとに記憶している。また、記憶部２００は、偏差角度αに対して付与するアシストトルクの関係（第２アシストトルク情報）を記憶している。これら第１アシストトルク情報および第２アシストトルク情報は、予め設定されている。なお、第１アシストトルク情報および第２アシストトルク情報については、後段において詳述する。記憶部２００は、制御部２８内に設けられていてもよいし、制御部２８外に設けられていてもよい。また、記憶部２００は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、またはＨＤＤ等によって構成されている。

第１アシストトルク決定部２０１は、記憶部２００に記憶されている第１アシストトルク情報に基づいて、トルクセンサ１０３からの操舵トルク信号および車速センサ１０５からの速度信号から第１アシストトルクを決定する。
第２アシストトルク決定部２０２は、第１回転角検出部１０１によって検出される回転角θｉｎと、第２回転角検出部１０２によって検出される回転角θｆｂ（＝θｓ）の差を計算し偏差角度α（θｉｎ―θｆｂ）を算出する。第２アシストトルク決定部２０２は、記憶部２００に記憶されている第２アシストトルク情報に基づいて、偏差角度αから第２アシストトルクを決定する。

算出部２０３は、第１アシストトルク決定部２０１によって決定された第１アシストトルクと、第２アシストトルク決定部２０２によって決定された第２アシストトルクの和を演算し、入力軸部８１ｂに付与する目標アシストトルクを算出する。
駆動回路２０４は、算出された目標アシストトルクに基づいて電動モータ１１１を駆動する。

このように、制御部２８は、トルクＴ、偏差角度α、および速度Ｖに基づいて、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。
なお、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、図２に示すように可変減圧部４１も制御する。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による電動モータ１１１および可変減圧部４１の制御は、有線で行われてもよいし、無線によって行われても良い。
＜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、第１アシストトルク情報に基づいて、トルクおよび速度に応じてジョイスティックレバー２４の操作に対して付与するアシストトルクを変更する。
さらに、本実施の形態のホイールローダ１は、第２アシストトルク情報に基づいて、パイロット弁４２によってジョイスティックレバー２４の動作が規制される前に、除々にジョイスティックレバー２４の操作に大きな力が必要なようにアシストトルクを変更する。

はじめに、第１アシストトルク情報および第２アシストトルク情報について説明する。
（２−２−１．第１アシストトルク情報）
図１０（ａ）は、入力トルクに対して付与する車速ごとのアシストトルク（第１アシストトルク情報）を示す図である。図１０（ａ）において、実線Ｌ１は、車両速度が０ｋｍ／ｈにおけるアシストトルク情報を示し、点線Ｌ２は車両速度が２５ｋｍ／ｈにおけるアシストトルク情報を示し、一点鎖線Ｌ３は車両速度が４０ｋｍ／ｈにおけるアシストトルク情報を示す。

図１０（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入力軸部８１ｂに右回転に力を加える場合を示し、負のアシストトルクが入力軸部８１ｂに左回転に力を加える場合を示す。

すなわち、Ｌ１ａが、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合においてジョイスティックレバー２４を右側に回転させたときのアシストトルクを示し、Ｌ１ｂが、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合においてジョイスティックレバー２４を左側に回転させたときのアシストトルクを示す。また、Ｌ２ａが、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合においてジョイスティックレバー２４を右側に回転させたときのアシストトルクを示し、Ｌ２ｂが、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合においてジョイスティックレバー２４を左側に回転させたときのアシストトルクを示す。Ｌ３ａが、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合においてジョイスティックレバー２４を右側に回転させたときのアシストトルクを示し、Ｌ３ｂが、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合においてジョイスティックレバー２４を左側に回転させたときのアシストトルクを示す。

Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、Ｌ３ａは、ジョイスティックレバー２４を右側に回転させる場合を示し、このときアシストトルクが正の値であるため、入力軸部８１ｂに右回転に力が加えられる。また、Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、Ｌ３ｂは、ジョイスティックレバー２４を左側に回転させる場合を示し、アシストトルクが負の値であるため、入力軸部８１ｂに左回転に力が加えられる。このように、ジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力が付加される。

また、Ｌ１ａとＬ１ｂは原点に対して対称になっており、Ｌ２ａとＬ２ｂは原点に対して対称になっており、Ｌ３ａとＬ３ｂは原点に対して対称になっている。そのため、入力トルクの絶対値に対するアシスト力は左右対称となる。
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示すアシストトルクを付与した場合および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。図１０（ｂ）では、正の偏差角度αがジョイスティックレバー２４を右側に移動した場合を示し、負の偏差角度αがジョイスティックレバー２４を左側に移動した場合を示す。すなわち、角度θ３は、図７（ｅ）に示すように、ジョイスティックレバー２４を右回転させたときに操作が規制される角度を示し、角度−θ３は、ジョイスティックレバー２４を左回転させたときに操作が規制される角度を示す。また、角度θ２は、図７（ｄ）に示すように、ジョイスティックレバー２４を右回転させたときに第１センタピン７６が壁部７１ａｅ、７１ｂｅに当接する角度を示し、角度−θ２は、ジョイスティックレバー２４を左回転させたときに第１センタピン７６が壁部７１ａｅ、７１ｂｅに当接する角度を示す。

実線Ｌ４は車両速度が０ｋｍ／ｈの場合における偏差角度に対するレバー反力を示し、点線Ｌ５は車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合における偏差角度に対するレバー反力を示し、一点鎖線Ｌ６は車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合における偏差角度に対するレバー反力を示す。また、図１０（ｂ）には、アシストトルクを付与しない場合が二点鎖線Ｌ７で示されている。この図１０（ｂ）は、図７（ｂ）と同じ状態を示す。

図１０（ｂ）に示すように、Ｌ４〜Ｌ７は、それぞれ縦軸に対して線対称になっており、Ｌ４〜Ｌ６では、左右の操作に対して対称にアシスト力が付与され、アシストトルクを付与しない場合（Ｌ７）に比べてレバー反力が小さくなっている。
また、速度が上がるに応じて、レバー反力が大きくなるように設定されている。これにより、低速における操作性と高速における走行安定性を両立できる。

（２−２−２．第２アシストトルク情報）
第２アシストトルク情報は、パイロット弁４２の規制によってジョイスティックレバー２４に急激に生じる反動を緩和するために付与するアシストトルクを示す。図１１（ａ）は、車体―レバー偏差角度（α）に対するアシストトルク（第２アシストトルク情報）を示す図である。図１１（ａ）においても、正の車体―レバー偏差角度α（＝θｉｎ―θｓ）がジョイスティックレバー２４を右側に操作する場合を示し、負の車体―レバー偏差角度αがジョイスティックレバー２４を左側に操作する場合を示す。また、正のアシストトルクが入力軸部８１ｂに右回転に力を加える場合を示し、負のアシストトルクが入力軸部８１ｂに左回転に力を加える場合を示す。

図１１（ａ）に示す第２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、第２アシストトルク情報では、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１１（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１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す第２アシストトルク情報に基づいてアシストトルクを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Ｌ８がアシストトルクを付与した場合を示し、点線Ｌ９がアシストトルクを付与しない場合を示す。
図１１（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。
（２−２−３．制御動作）
図１２は、力付与部２７の制御動作を示すフロー図である。

ジョイスティックレバー２４を操作すると、ステップＳ１１０において、制御部２８の第２アシストトルク決定部２０２は、第１回転角検出部１０１から操作入力軸６１の回転角θｉｎを取得し、第２回転角検出部１０２からフィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）を取得する。そして、第２アシストトルク決定部２０２は、偏差角度α（＝θｉｎ―θｓ）を算出する。

次に、ステップＳ１２０において、制御部２８の第１アシストトルク決定部２０１はトルクセンサ１０３から操舵トルク信号を受信する。操舵トルク信号には、トルクの大きさと回転方向に関する情報が含まれている。例えば、プラスのトルク値の場合、入力軸部８１ｂの右回転によって生じるトルクとし、マイナスのトルク値の場合、入力軸部８１ｂの左回転によって生じるトルクとすることによって、トルク値に、トルクの大きさと回転方向に関する情報を含ませることができる。

次に、ステップＳ１３０において、制御部２８は、操舵トルク信号に基づいて、ジョイスティックレバー２４の操舵方向を判定する。この操舵方向によって、力を付与する際における電動モータ１１１の回転方向が決まる。
次にステップＳ１４０において、制御部２８の第１アシストトルク決定部２０１は、車速センサ１０５から車両速度Ｖの信号を取得する。

次に、ステップＳ１５０において、第１アシストトルク決定部２０１は、記憶部２００に記憶している第１アシスト情報に基づいて第１アシストトルクを決定する。
制御部２８は、図１３に示す３つの第１アシストトルク情報（車両速度が０ｋｍ／ｈの場合と、２５ｋｍ／ｈの場合と、４０ｋｍ／ｈの場合）を記憶している。制御部２８は、車速センサ１０５からの検出値が３つの速度の間の場合（例えば、１２ｋｍ／ｈ）、その車速におけるアシストトルクを補間計算によって算出する。このように補間計算によって、制御部２８は、第１アシストトルクを決定する。尚、補間計算により第１アシストトルクを算出することにより、速度変化に応じて連続的にアシストトルクを変化できる。

次に、ステップＳ１６０において、第２アシストトルク決定部２０２は、ステップＳ１１０において算出した偏差角度αから図１１（ａ）に示す第２アシストトルク情報に基づいて第２アシストトルクを決定する。
次に、ステップＳ１７０において、算出部２０３は、第１アシストトルクと第２アシストトルクを合算し、目標アシストトルクを算出する。ここで、目標アシストトルクは正負の値であり、回転方向の情報も含んでいる。例えば、右に回転する場合、図１０（ａ）に示す第１アシストトルク情報では補助力が付与されるが、図１１（ａ）に示す第２アシストトルク情報では偏差角度αが角度θ４を越えると反力が付与される。算出部２０３において、これらの値が合算されて、反力の絶対値が補助力の絶対値よりも大きい場合には目標アシストトルクはマイナスの値となり、反力の絶対値から補助力の絶対値を差し引いた分の大きさの力が左回転に付与される。一方、補助力の絶対値が反力の絶対値よりも大きい場合には目標アシストトルクはプラスの値となり、補助力の絶対値から反力の絶対値を差し引いた分の大きさの力が右回転に付与される。

次に、ステップＳ１８０において、制御部２８は、決定した目標アシストトルクに基づいて、駆動回路２０４に指令トルク信号を出力する。これにより、電動モータ１１１が駆動され、連結部２５を介してジョイスティックレバー２４の操作に対して力が付与される。
＜３．特徴等＞
（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である。ホイールローダ１は、ステアリングシリンダ２１、２２（油圧アクチュエータの一例）と、ジョイスティックレバー２４と、パイロット弁４２（制御弁の一例）と、力付与部２７と、制御部２８と、を備えている。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。ジョイスティックレバー２４は、オペレータによって操作される。パイロット弁４２は、ジョイスティックレバー２４に連結されジョイスティックレバー２４操作による偏差角度α（操作量の一例）に応じてステアリングシリンダ２１、２２に供給される油の流量を制御し、且つジョイスティックレバー２４による偏差角度αを−θ３〜＋θ３（所定範囲内の一例）に規制する。力付与部２７は、オペレータによる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。制御部２８は、ジョイスティックレバー２４の操作がパイロット弁４２により規制される前に、補助力を減少または反力を増加するよう力付与部２７を制御する。

これによって、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ジョイスティックレバー２４の操作が規制される前に、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力が大きくなる。すなわち、ジョイスティックレバー２４が規制される前から除々に操作感が重くなるため、規制される位置に近づくにつれて操作スピードが遅くなる。そのため、パイロット弁４２の変位規制によって生じる急な反動を軽減できる。

（２）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）では、ジョイスティックレバー２４の回転角θｉｎは、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の目標とするステアリング角θｓに対応する。ホイールローダ１は、第１回転角検出部１０１（目標ステアリング角検出部の一例）と、第２回転角検出部１０２（実ステアリング角検出部の一例）と、を更に備える。第１回転角検出部１０１は、回転角θｉｎ（目標とするステアリング角の一例）を検出する。第２回転角検出部１０２は、回転角θｆｂ（＝θｓ）（実ステアリング角の一例）を検出する。パイロット弁４２は、回転角θｉｎ（目標とするステアリング角の一例）とステアリング角θｓ（実ステアリング角の一例）の回転角の差である偏差角度α（角度差の一例）の絶対値が角度θ３（第１の所定角度差の一例）になったときにジョイスティックレバー２４の移動を規制する。パイロット弁４２は、偏差角度αに基づいて、角度＋θ３または−θ３に向かうに従って補助力を除々に小さく又は反力を除々に大きくするよう力付与部２７を制御する。

このように、規制される位置に近づくことを回転角θｉｎと回転角ｆｂ（＝θｓ）の偏差角度αによって検出し、ジョイスティックレバー２４の操作が規制される前に、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力を大きくすることが出来る。
（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、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、規制部７８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に連結されジョイスティックレバー２４の操作に応じて変位する。フィードバック入力軸６２は、ステアリング角θｓ（実ステアリング角の一例）に応じて変位する。規制部７８は、操作入力軸６１の変位を角度−θ３〜＋θ３（所定範囲内の一例）で規制することによりジョイスティックレバー２４の操作による偏差角度α（操作量の一例）を角度−θ３〜＋θ３（所定範囲内の一例）に規制する。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（＝θｓｓ）（変位量の一例）に一致する中立位置Ｎｐに操作入力軸６１を付勢する。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θｆｂ（＝θｓ）の差が、偏差角度αに対応する。ジョイスティックレバー２４は、第１スプリング６４および第２スプリング６５の付勢力に対抗して操作される。

これにより、ジョイスティックレバー２４を操作した後、ジョイスティックレバー２４に追従してステアリング角θｓが変更し、ジョイスティックレバー２４の回転角θｉｎとステアリング角θｓが一致するとパイロット弁４２は中立位置Ｎｐとなる。
また、このようにパイロット弁４２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を操作する。この付勢力に対抗する操作に対して、規制される前に補助力を減少または反力を増加してジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力を大きくできる。

（４）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）では、規制部７８は、第２センタピン７７（当接部材の一例）と、壁部７３ａｅ、７３ｂｅ（被当接部の一例）とを有する。第２センタピン７７は、操作入力軸６１と連結され操作入力軸６１の変位に従って変位する。詳細には、操作入力軸６１とフィードバック入力軸６２の偏差角度αが、図７（ｂ）に示す角度θ２を越えてから、第２センタピン７７は操作入力軸６１の変位に従って変位する。壁部７３ａｅ、７３ｂｅは、フィードバック入力軸６２に接続されたフィードバックスプール７３（接続された部材の一例）に形成され第２センタピン７７が当接する。第２センタピン７７は、操作入力軸６１のフィードバック入力軸６２に対する回転角の差αが角度±θ３（第１の所定角度差）に対応する値に達すると、壁部７３ａｅ、７３ｂｅに当接し操作入力軸６１のフィードバック入力軸６２に対する変位が規制される。

これによって、操作入力軸６１のフィードバック入力軸６２に対する変位量の差が角度−θ３〜＋θ３（所定角度差の範囲内の一例）に規制される。
（５）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）は、トルクセンサ１０３を更に備える。トルクセンサ１０３は、ジョイスティックレバー２４の操作によって生じるトルクを検出する。制御部２８は、トルクセンサ１０３に基づいて、力付与部２７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。
（６）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）では、制御部２８は、算出部２０３と、駆動回路２０４（動作制御部の一例）とを有する。算出部２０３は、図９に示すように、検出されたトルクに対して予め設定されている付与力と、角度差に対して予め設定されている反力を合わせることにより、ジョイスティックレバー２４の操作に対して付与する力を算出する。

これにより、ジョイスティックレバー２４の操作に対して力付与部２７によって補助力または反力を付与しながら、ジョイスティックレバー２４の操作が規制される前に、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力を大きくできる。
（７）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）は、車速センサ１０５（速度検出部の一例）を更に備える。車速センサ１０５（速度検出部の一例）は、ホイールローダ１の速度を検出する。算出部２０３は、図９に示すように、検出された速度に基づいて、トルクに対して予め設定されている付与力を変更し、変更した付与力に、角度差に対して予め設定されている反力を合わせることにより、ジョイスティックレバー２４の操作に対して付与する力を算出する。

これにより、トルクに応じて力付与部２７によってジョイスティックレバー２４の操作に対して付与する力を、車両の速度によっても変更でき、更にジョイスティックレバー２４の操作が規制される前に、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力を大きくできる。
（８）
本実施の形態のホイールローダ１は、連結部２５を更に備える。連結部２５は、ジョイスティックレバー２４とパイロット弁４２を連結する。力付与部２７は、電動モータ１１１と、ウォームギア１１２（伝達機構の一例）とを有する。電動モータ１１１は、補助力または反力を発生する。ウォームギア１１２は、電動モータ１１１による補助力または反力を連結部２５に伝達する。

これにより、ジョイスティックレバー２４とパイロット弁４２を連結する連結部２５に電動モータ１１１の力を伝達でき、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な力を変更できる。
（９）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）の制御方法は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２が連結されたアーティキュレート式のホイールローダの制御方法であって、ステップＳ１７０（負荷増加ステップの一例）を更に備える。ステップＳ１７０（負荷増加ステップの一例）は、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ジョイスティックレバー２４の回転角θｉｎ（操作量の一例）に応じて制御するパイロット弁４２（制御弁の一例）によって、ジョイスティックレバー２４の操作が規制される前に、ジョイスティックレバー２４の操作に対して付与する補助力を減少または反力を増加する。

これによって、ジョイスティックレバー２４の操作が規制される前に、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力が大きくなる。すなわち、ジョイスティックレバー２４が規制される前から除々に操作感が重くなるため、規制される位置に近づくにつれて操作スピードが遅くなる。そのため、パイロット弁４２の変位規制によって生じる急な反動を軽減できる。

［他の実施形態］
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）
上記実施の形態のホイールローダ１では、ジョイスティックレバー２４の左右の操作に対してトルクの絶対値が同じ場合、同様のアシスト力を付与しているが、ジョイスティックレバー２４の左右の操作に対するアシスト力を変更してもよい。

図１３は、ジョイスティックレバー２４の左回転への操作に対して付加するアシスト力を右回転への操作に対して付加するアシスト力よりも大きくした場合の第１アシストトルク情報を示す図である。図１３では、実線Ｌ１１は、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合におけるアシストトルク情報を示し、点線Ｌ１２は車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合におけるアシストトルク情報を示し、一点鎖線Ｌ１３は車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合におけるアシストトルク情報を示す。また、Ｌ１１ａ、Ｌ１２ａ、Ｌ１３ａが、０ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈおよび４０ｋｍ／ｈにおいてジョイスティックレバー２４を右側に回転させたときのアシストトルクを示し、Ｌ１１ｂ、Ｌ１２ｂ、Ｌ１３ｂが、０ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈおよび４０ｋｍ／ｈにおいてジョイスティックレバー２４を左側に回転させたときのアシストトルクを示す。

図１３に示すアシストトルク情報（Ｌ１１）、アシストトルク情報（Ｌ１２）およびアシストトルク情報（Ｌ１３）では、ジョイスティックレバー２４を右側に回転操作するほうが、左側に回転操作するよりも操作力が必要なように設定されている。例えば、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合におけるアシストトルク情報（Ｌ１１）のＬ１１ａおよびＬ１１ｂに示すように、レバー入力トルクの絶対値が同じ場合、アシストトルクの絶対値は、左回転（Ｌ１１ｂ）の方が右回転（Ｌ１１ａ）よりも大きく設定されている。

ジョイスティックレバー２４を操作する際、一般的に、手首を内側に曲げる方が外側に曲げるより曲げ易い。本実施の形態では、図５に示すように、ジョイスティックレバー２４は運転席５ａの左側に配置されているため、ジョイスティックレバー２４を右側に回転操作するほうが左側に回転操作するより操作しやすい。そのため、図１３に示すように、右側に回転操作するほうが、左側に回転操作するよりも操作力が必要なように設定することによって、左右における操作感を同等にできる。

また、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合におけるアシストトルク情報（Ｌ１２）では、Ｌ１２ａに示すように、ジョイスティックレバー２４の右回転への操作に対して反力が付与されるように設定されている。すなわち、ジョイスティックレバー２４の右回転への操作に対して、力付与部２７は、入力軸部８１ｂに左回転方向に力を付与する。一方、Ｌ１２ｂに示すように、ジョイスティックレバー２４の左回転への操作に対しては補助力が付与されるように設定されている。すなわち、ジョイスティックレバー２４の左回転への操作に対して、力付与部２７は、入力軸部８１ｂに左回転方向に力を付与する。

また、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合におけるアシストトルク情報（Ｌ１３）では、Ｌ１３ａに示すように、ジョイスティックレバー２４の右回転への操作に対して反力が付与されるように設定されている。すなわち、ジョイスティックレバー２４の右回転への操作に対して、力付与部２７は、入力軸部８１ｂに左回転方向に力を付与する。また、Ｌ１３ｂに示すように、ジョイスティックレバー２４の左回転への操作に対しても反力が付与されるように設定されている。すなわち、ジョイスティックレバー２４の左回転への操作に対して、力付与部２７は、入力軸部８１ｂに右回転方向に力を付与する。なお、ジョイスティックレバー２４の左方向への回転操作よりも右方向への回転操作のほうが、反力の絶対値は大きく設定されている。

以上のような第１アシストトルク情報と図１１（ａ）に示す第２アシストトルク情報を合算して目標アシストトルクを算出してもよい。
（Ｂ）
上記実施の形態では、制御部２８は３つの速度（０ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ）の第１アシストトルク情報を記憶しているが、これらの速度に限られるものではない。また、第１アシストトルク情報は３つに限られず、２つまたは４つ以上設けられていてもよい。なお、速度に応じてアシストトルクを滑らかに変化させる場合には、３つ以上設けられているほうが好ましい。

（Ｃ）
上記実施の形態では、制御部２８は３つの第１アシストトルク情報を記憶しており、補間計算によって速度に応じてアシストトルクを連続的に変化させているが、段階的に変化させてもよい。
例えば、低速における第１アシストトルク情報を図１３の実線Ｌ１１とし、中速における第１アシストトルク情報を図１３の点線Ｌ１２とし、高速における第１アシストトルク情報を図１３の一点鎖線Ｌ１３とする。そして、例えば、低速は１５ｋｍ／時未満の速度、中速は１５ｋｍ／時以上２５ｋｍ／時未満の速度、高速は２５ｋｍ／時以上４０ｋｍ／時以下までの速度と設定される。また、例えば、１５ｋｍ／時を第１閾値とし、２５ｋｍ／時を第２閾値と設定できる。

このような場合において、ジョイスティックレバー２４が操作されると、制御部２８は、車速センサ１０５によって検出された速度と、第１閾値並びに第２閾値を比較し、車両速度が低速、中速、高速のいずれに該当するかを判断する。そして、判断した速度の第１アシストトルク情報を用いて、操舵トルク信号から第１アシストトルクを決定する。なお、３段階に限らず、２段階だけに分けられていてもよいし、３段階より細かく分けられていてもよい。

（Ｄ）
上記実施の形態のホイールローダ１では、速度ごとに第１アシストトルク情報が設けられているが、速度ごとに設けられていなくてもよい。すなわち、トルクセンサ１０３からの検出値のみに基づいて第１アシストトルクが決定されてもよい。
また、第１アシストトルクの決定の際に、上記実施の形態では、トルクセンサ１０３によってジョイスティックレバー２４の操作方向を検出しているが、ステップＳ１１０において検出したレバー―車体偏差角度αを用いて操作方向が検出されてもよい。

また、車体―レバー偏差角度αは、第２回転角検出部１０２による検出値を用いず、ステアリング角検出部１０４によって検出されるステアリング角θｓと、第１回転角検出部１０１によって検出される回転角θｉｎとから算出されてもよい。
さらに、車体―レバー偏差角度αは、シリンダストロークセンサ１０６、１０７の検出値から算出されたステアリング角θｓと、第１回転角検出部１０１によって検出される回転角θｉｎとから算出されてもよい。

（Ｅ）
上記実施の形態では、第２アシストトルク情報（図１１（ａ））と第１アシストトルク情報（図１０（ａ））を合算して電動モータ１１１を駆動する目標アシストトルクとしているが、第１アシストトルク情報を用いずに、第２アシストトルク情報だけを用いて、アシストトルクを付与するようにしてもよい。この場合、偏差角度αが角度±θ４に達するまでの間はジョイスティックレバー２４の操作に対して力付与部２７から力の付与が行われず、偏差角度αが角度−θ３〜―θ４の間と、角度＋θ３〜＋θ４の間において、図１１（ａ）の第２アシストトルク情報に応じたアシストトルクが付与される。

また、この場合において、上記（Ａ）において述べたように、ジョイスティックレバー２４の左右の操作に対するアシスト力を変更してもよい。例えば、運転席５ａに対して内側方向への操作（上記実施の形態では右側への操作）に対する反力を、運転席５ａに対して外側方向への操作（上記実施の形態では左側方向への操作）に対する反力よりも大きく設定してもよい。

（Ｆ）
また、上記実施の形態では、角度＋θ３から＋θ４に向かってアシストトルクが指数関数的に増加し、角度―θ４から−θ３に向かってアシストトルクが指数関数的に減少しているが、これに限らず直線的に増減していてもよい。
（Ｇ）
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。

また、第２スプリング６５が設けられていない場合は、偏差角度αが角度±θ２（図７（ｂ）参照）に達すると、第１センタピン７６が壁部７１ａｅ、７１ｂｅに当接して操作入力軸６１のフィードバック入力軸６２に対する回転が規制されることになり、第１センタピン７６および壁部７１ａｅ、７１ｂｅが規制部の一例を構成する。すなわち、角度±θ２がキャッチアップ角となり、キャッチアップ角に近づくに従って反力が大きくなるように第２アシストトルク情報が設定されていればよい。

（Ｈ）
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。

（Ｉ）
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。
（Ｊ）
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
（Ｋ）
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。

本発明の作業車両および作業車両の制御方法は、弁の変位規制によって生じる急な反動を軽減可能な効果を有し、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
４１ａ ：減圧弁
４１ｂ ：可変減圧弁
４２ ：パイロット弁
４３ ：パイロット油圧源
４４ ：パイロット油圧管路
４５ ：パイロットドレン管路
４６ ：第１パイロット管路
４７ ：第２パイロット管路
６０ ：弁体部
６１ ：操作入力軸
６２ ：フィードバック入力軸
６３ ：ハウジング
６４ ：第１スプリング
６４ａ ：板バネ部
６５ ：第２スプリング
６５ａ ：板バネ部
６６ ：フィードバック部
７１ ：操作スプール
７１ａ ：スリット
７１ａｅ ：壁部
７１ｂ ：スリット
７１ｂｅ ：壁部
７１ｃ ：孔
７１ｄ ：孔
７２ ：操作スリーブ
７２ｃ ：溝
７２ｄ ：溝
７３ ：フィードバックスプール
７３ａ ：スリット
７３ａｅ ：壁部
７３ｂ ：スリット
７３ｂｅ ：壁部
７３ｃ ：孔
７３ｄ ：孔
７４ ：フィードバックスリーブ
７４ｃ ：溝
７４ｄ ：溝
７５ ：ドライブシャフト
７６ ：第１センタピン
７７ ：第２センタピン
７８ ：規制部
８０ ：ステアリングボックス
８１ ：ステアリング操作軸
８１ａ ：レバー側軸部
８１ｂ ：入力軸部
８１ｂ１ ：第１端
８１ｂ２ ：第２端
８１ｃ ：弁側軸部
８２ ：連結バー
８３ ：ユニバーサルジョイント部
８３ａ ：中央部
８３ｂ ：ジョイント部
８３ｃ ：ジョイント部
８４ ：孔
９１ ：フォローアップレバー
９２ ：フォローアップリンク
９３ ：ブラケット
１０１ ：第１回転角検出部
１０２ ：第２回転角検出部
１０３ ：トルクセンサ
１０４ ：ステアリング角検出部
１０５ ：車速センサ
１０６ ：シリンダストロークセンサ
１０７ ：シリンダストロークセンサ
１１１ ：電動モータ
１１２ ：ウォームギア
１１２ａ ：円筒ウォーム
１１２ｂ ：ウォームホイール
２００ ：記憶部
２０１ ：第１アシストトルク決定部
２０２ ：第２アシストトルク決定部
２０３ ：算出部
２０４ ：駆動回路

Claims (9)

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、
   オペレータによって操作されるジョイスティックレバーと、
   前記ジョイスティックレバーに連結され前記ジョイスティックレバーの操作量に応じて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、且つ前記ジョイスティックレバーの操作量を所定範囲内に規制する制御弁と、
   オペレータによる前記ジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与する力付与部と、
   前記ジョイスティックレバーの操作が前記制御弁により規制される前に、前記補助力を減少または前記反力を増加するよう前記力付与部を制御する制御部と、
   を備えた、作業車両。
2. 前記ジョイスティックレバーの回動角は、前記リアフレームに対する前記フロントフレームの目標とするステアリング角に対応し、
   前記目標とするステアリング角を検出する目標ステアリング角検出部と、
   実ステアリング角を検出する実ステアリング角検出部と、を更に備え、
   前記制御弁は、前記目標とするステアリング角と前記実ステアリング角の角度差が第１の所定角度差になったときに前記ジョイスティックレバーの移動を規制し、
   前記制御部は、前記角度差に基づいて、前記第１の所定角度差に向かうに従って前記補助力を除々に小さく又は前記反力を除々に大きくするよう前記力付与部を制御する、
   請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御弁は、
   前記ジョイスティックレバーに連結され前記ジョイスティックレバーの操作に応じて変位する第１入力部材と、
   前記実ステアリング角に応じて変位する第２入力部材と、
   前記第１入力部材の変位を所定範囲内で規制することにより、前記ジョイスティックレバーの操作量を所定範囲内に規制する規制部と、
   前記第１入力部材の変位量が前記第２入力部材の変位量に一致する中立位置に前記第１入力部材を付勢する付勢部と、を有し、
   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が、前記角度差に対応し、
   前記ジョイスティックレバーは、前記付勢部の付勢力に対抗して操作される、
   請求項２に記載の作業車両。
4. 前記規制部は、
   前記第１入力部材と連結され前記第１入力部材の変位に従って変位する当接部材と、
   前記第２入力部材に接続された部材に形成され前記当接部材が当接する被当接部を有し、
   前記当接部材は、前記第１入力部材の前記第２入力部材に対する変位量の差が、前記第１の所定角度差に対応する値に達すると、前記被当接部に当接し前記第１入力部材の前記第２入力部材に対する変位が規制される、
   請求項３に記載の作業車両。
5. 前記ジョイスティックレバーの操作によって生じるトルクを検出するトルクセンサを更に備え、
   前記制御部は、前記トルクセンサに基づいて、前記力付与部を制御する、
   請求項２に記載の作業車両。
6. 前記制御部は、
   検出された前記トルクに対して予め設定されている付与力と、前記角度差に対して予め設定されている反力を合わせることにより、前記ジョイスティックレバーの操作に対して付与する力を算出する算出部と、
   算出された力を付与するように前記力付与部を動作させる動作制御部と、を有する、
   請求項５に記載の作業車両。
7. 前記作業車両の速度を検出する速度検出部を更に備え、
   前記算出部は、
   検出された速度に基づいて、前記トルクに対して予め設定されている付与力を変更し、前記変更した付与力に、前記角度差に対して予め設定されている反力を合わせることにより、前記ジョイスティックレバーの操作に対して付与する力を算出する、
   請求項６に記載の作業車両。
8. 前記ジョイスティックレバーと前記制御弁を連結する連結部を更に備え、
   前記力付与部は、
   前記補助力または前記反力を発生する電動モータと、
   前記電動モータによる前記補助力または前記反力を前記連結部に伝達する伝達機構と、を有する、
   請求項１に記載の作業車両。
9. 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の制御方法であって、
   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に供給される油の流量をジョイスティックレバーの操作量に応じて制御する制御弁によって、前記ジョイスティックレバーの操作が規制される前に、前記ジョイスティックレバーの操作に対して付与する補助力を減少または反力を増加する負荷増加ステップを備えた、
   作業車両の制御方法。

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