JP7422570B2 - 作業車両および制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。

従来、特許文献１に示すように、ブレード等の作業機を有する作業車両が知られている。作業車両のオペレータは、作業現場の路面現況に応じてステアリングホイールを操作することにより、作業車両の進行方向を調整する。

作業現場がカーブである場合、オペレータは、カーブの曲率に合わせて、ステアリングホイールの操作と作業機の操作とを複合的に行う必要がある。このような複合的な操作は非常に高度かつ繊細である。

特開昭５９－１０２０２３号公報

たとえば、ステアリングホイール操作に基づく操舵角の変化に追従するようにブレード推進角を変化させる技術を作業車両に適用することにより、オペレータの操作負担を軽減することが考えられる。

しかしながら、路面状況等によって、作業車両の車輪の動摩擦係数は変動する。また、たとえばモータグレーダの場合、前輪をリーニングさせながら作業が行われることもある。このため、従来では、作業車両の正確な進行方向が把握できない。それゆえ、作業車両の進行方向の変化に対して、ブレード推進角を正確に追従させることは困難である。

本開示は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、作業車両の進行方向の変化に対してブレード推進角を精度良く追従させることが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にある。

本開示のある局面に従うと、作業車両は、車体と、ブレードを有する作業機とを備える。車体は、作業機の動作を制御するコントローラと、加速度センサとを含む。コントローラは、加速度センサからの出力に基づいて、ブレードのブレード推進角を制御する。

本開示の他の局面に従うと、作業車両は、旋回サークルと、旋回サークルに支持されたブレードと、フロントフレームと、フロントフレームに動揺可能に取り付けられ、かつ旋回サークルが取り付けられるドローバと、ドローバに設けられた加速度センサと、加速度センサからの出力に基づいて旋回サークルを回転させることにより、ブレードのブレード推進角を制御するコントローラとを備える。

本開示のさらに他の局面に従うと、作業車両の制御方法であって、作業車両は、車体と、ブレードを有する作業機とを含み、車体は、作業機の動作を制御するコントローラと、加速度センサとを有する。制御方法は、コントローラが、加速度センサから出力される信号を受信するステップと、コントローラが、信号に基づいてブレードのブレード推進角を制御するステップとを備える。

本開示のさらに他の局面に従うと、作業車両の制御方法であって、作業車両は、旋回サークルと、旋回サークルに支持されたブレードと、フロントフレームと、フロントフレームに動揺可能に取り付けられ、かつ旋回サークルが取り付けられるドローバと、ドローバに設けられた加速度センサと、コントローラとを含む。制御方法は、コントローラが、加速度センサから出力される信号を受信するステップと、コントローラが、旋回サークルを回転させることにより、ブレードのブレード推進角を制御するステップとを備える。

本開示によれば、作業車両の進行方向の変化に対してブレード推進角を精度良く追従させることが可能となる。

モータグレーダの構成を概略的に示す斜視図である。 モータグレーダの平面図である。 ブレード推進角を説明するための図である。 回動機構の構成の概略について説明する図である。 モータグレーダのリーニング動作を説明する概念図である。 モータグレーダの制御システムの機能的構成を説明する機能ブロック図である。 モータグレーダで実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。 ブレード推進角の自動制御の概要を説明するための図である。 加速度センサの他の設置位置を説明するための図である。 ブルドーザを示す斜視図である。 ブルドーザの要部を拡大した図である。 ブルドーザにおけるブレード推進角を説明するための図である。

以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
作業車両の一例として、モータグレーダを例に挙げて説明する。図１は、実施形態に基づくモータグレーダ１００の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示されるモータグレーダ１００の平面図である。

図１および図２に示されるように、実施形態に基づくモータグレーダ１００は、車体２と、作業機４とで構成される。車体２は、走行輪である前輪１１と、走行輪である後輪１２と、リアフレーム２１と、フロントフレーム２２と、キャブ３とを主に備えている。前輪１１は、左右の片側において一輪ずつを有し、右前輪１１Ｒと、左前輪１１Ｌとを含んでいる。図においては、片側一輪ずつの２つの前輪１１と片側二輪ずつの４つの後輪１２とからなる走行輪が示されているが、前輪および後輪の数および配置はこれに限られない。

モータグレーダ１００は、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品を備えている。作業機４は、ブレード４２を含む。モータグレーダ１００は、ブレード４２で整地作業、除雪作業、軽切削、材料混合などの作業を行なうことができる。

以下の図の説明において、モータグレーダ１００が直進走行する方向を、モータグレーダ１００の前後方向という。モータグレーダ１００の前後方向において、作業機４に対して前輪１１が配置されている側を、前方向とする。モータグレーダ１００の前後方向において、作業機４に対して後輪１２が配置されている側を、後方向とする。モータグレーダ１００の左右方向、または側方とは、平面視において前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。モータグレーダ１００の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。

以下の図においては、前後方向を図中矢印Ｘ、左右方向を図中矢印Ｙ、上下方向を図中矢印Ｚで示している。

リアフレーム２１は、フロントフレーム２２の後方に配置されている。リアフレーム２１は、外装カバー２５と、エンジン室６に配置されたエンジンなどの構成部品とを支持している。外装カバー２５はエンジン室６を覆っている。リアフレーム２１には、上記のたとえば片側二輪ずつの後輪１２の各々がエンジンからの駆動力によって回転可能に取付けられている。

キャブ３は、リアフレーム２１に搭載されている。キャブ３は、オペレータが搭乗するための室内空間を有しており、リアフレーム２１の前端に配置されている。キャブ３は、フロントフレーム２２に搭載されていてもよい。

キャブ３の内部には、前輪１１を操舵するためのステアリングホイール、変速レバー、作業機４の操作レバー、ブレーキ、アクセルペダルなどの操作部が設けられている。オペレータがステアリングホイールを操作することにより前輪１１の向きが変更され、モータグレーダ１００は進行方向を変更することが可能である。前輪１１の操舵角は、ステアリングホイール操作により変化する。ステアリングホイールの代わりにステアリングレバーを設けて、レバー操作により操舵を可能としてもよい。または、ステアリングホイールとステアリングレバーとの両方を設ける構成とすることも可能である。

フロントフレーム２２は、リアフレーム２１の前方に取り付けられている。フロントフレーム２２の前端部には、上記のたとえば片側一輪ずつの前輪１１が回転可能に取り付けられている。また、フロントフレーム２２の前端部には、カウンターウェイト５１が取り付けられている。

作業機４は、ドローバ４０と、旋回サークル４１と、ブレード４２と、旋回モータ４９と、各種のシリンダ４４～４８とを主に有している。

ドローバ４０の前端部は、フロントフレーム２２の先端部に揺動可能に取付けられている。ドローバ４０の後端部は、一対のリフトシリンダ４４，４５によってフロントフレーム２２に支持されている。この一対のリフトシリンダ４４，４５の同期した伸縮によって、ドローバ４０の後端部がフロントフレーム２２に対して上下に昇降可能である。またドローバ４０は、リフトシリンダ４４，４５の異なった伸縮によって、車両進行方向に沿った軸を中心に上下に揺動可能である。

フロントフレーム２２とドローバ４０の側端部とには、ドローバシフトシリンダ４６が取り付けられている。このドローバシフトシリンダ４６の伸縮によって、ドローバ４０は、フロントフレーム２２に対して左右に移動可能である。

旋回サークル４１は、ドローバ４０の後端部に旋回可能に取付けられている。旋回サークル４１は、旋回モータ４９によって、ドローバ４０に対し車両上方から見て時計方向または反時計方向に旋回駆動可能である。旋回サークル４１の旋回駆動によって、平面視におけるフロントフレーム２２に対するブレード４２の傾斜角度（以下、ブレード推進角とも称する）が調整される。なお図２に示される作業機４では、旋回サークル４１は、図１に示される配置と比較して、平面視において反時計回り方向に旋回した位置にある。したがって図２に示されるブレード４２は、図１に示されるブレード４２とは、異なる位置に配置されている。

ブレード４２は、旋回サークル４１に支持されている。ブレード４２は、旋回サークル４１およびドローバ４０を介して、フロントフレーム２２に支持されている。

ブレードシフトシリンダ４７は、旋回サークル４１およびブレード４２に取り付けられており、ブレード４２の長手方向に沿って配置されている。ブレードシフトシリンダ４７によって、ブレード４２は旋回サークル４１に対して左右方向に移動可能である。

チルトシリンダ４８は、旋回サークル４１およびブレード４２に取り付けられている。チルトシリンダ４８を伸縮させることによって、ブレード４２は旋回サークル４１に対してブレード４２の長手方向に延びる軸を中心に揺動して、上下方向に向きを変更することができる。

以上のように、ブレード４２は、ドローバ４０と旋回サークル４１とを介して、車両に対する上下の昇降、車両進行方向に沿った軸を中心とする揺動、前後方向に対する傾斜角度の変更、左右方向の移動、および、ブレード４２の長手方向に延びる軸を中心とする揺動を行なうことが可能に構成されている。

モータグレーダ１００は、加速度センサ９をさらに備えている。本例では、加速度センサ９は、車体２に取り付けられている。加速度センサ９は、フロントフレーム２２に取り付けられている。加速度センサ９は、フロントフレーム２２の上面に取り付けられている。

加速度センサ９は、フロントフレーム２２の下面あるいは側面に取り付けられていてもよい。あるいは、加速度センサ９は、フロントフレーム２２内部に取り付けられていてもよい。

モータグレーダ１００のメインコントローラ（図６）は、加速度センサ９から、水平面上（Ｘ－Ｙ平面上）の加速度を取得することができる。メインコントローラは、取得した加速度に基づき、車体２（モータグレーダ１００、フロントフレーム２２）の進行方向と速度とを判断することができる。

加速度センサ９の代わりに慣性計測装置を用いてもよい。慣性計測装置は、少なくともジャイロセンサと加速度センサとを含む。慣性計測装置は、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）、ＩＮＵ（Inertial Navigation Unit）、ＩＧＵ（Inertial Guidance Unit）ＩＲＵ（Inertial Rereference Unit）とも称される。

図３は、ブレード推進角を説明するための図である。

図３に示されるように、ドローバ４０は、矢印９０３の方向に移動する。旋回サークル４１は、矢印９０２の方向に回転する。ブレード４２は、矢印９０１の方向に移動する。ブレード４２は、旋回サークル４１の旋回駆動により回転軸Ｃ１を中心に回転する。ブレード４２が回転軸Ｃ１を中心に回転することにより、ブレード推進角θが変動する。

第１の仮想線Ｍ１は、回転軸Ｃ１と直交し、かつブレード４２（ブレード４２の中心線Ｋ）に平行な線である。また、第２の仮想線Ｍ２は、回転軸Ｃ１と直交し、かつ第１の仮想線Ｍ１に直交する線である。なお、第１の仮想線Ｍ１と第２の仮想線Ｍ２とは、ＸＹ平面に平行な線である。

ブレード推進角θは、フロントフレーム２２とブレード４２とのなす角度である。ブレード推進角θは、フロントフレーム２２の軸線Ｊとブレード４２の中心線Ｋとのなす角度である。ブレード推進角θは、フロントフレーム２２の軸線Ｊと第１の仮想線Ｍ１とのなす角度である。ブレード推進角θは、フロントフレーム２２の長手方向に対するブレード４２の傾斜角度である。

本例においては、図３の状態のブレード推進角θを正の値とする。図３のようにドローバ４０が中立位置にある状態において、ブレード４２の右端部が左端部よりも前輪側に位置しているときのブレード推進角θを正の値と規定する。ブレード４２の左端部が右端部よりも前輪側に位置しているときのブレード推進角θを負の値と規定する。

ブレード推進角θの絶対値は、標準的には、４５°～６０°の間に設定される。なお、ブレード推進角θの絶対値の範囲は、０°以上９０°以下とする。

モータグレーダ１００は、リアフレーム２１に対してフロントフレーム２２を回動させるアーティキュレート動作が可能である。モータグレーダ１００は、アーティキュレート動作を行なうための回動機構を備えている。図４は、回動機構の構成の概略について説明する図である。

図４に示されるように、フロントフレーム２２と、リアフレーム２１とは、連結軸５３により連結されている。連結軸５３は、上下方向（図４においては紙面垂直方向）に延びている。連結軸５３は、キャブ３（図４には不図示）のほぼ下方位置に配置されている。

連結軸５３は、フロントフレーム２２を、リアフレーム２１に対して回動可能に、リアフレーム２１に連結している。フロントフレーム２２は、連結軸５３を中心として、リアフレーム２１に対して両方向に旋回可能である。リアフレーム２１に対してフロントフレーム２２がなす角度が調整可能とされている。

リアフレーム２１に対するフロントフレーム２２の回動は、キャブ３からの操作により、フロントフレーム２２とリアフレーム２１との間に連結されたアーティキュレートシリンダ５４を伸縮させることで行なわれる。リアフレーム２１には角度センサ３８が取り付けられており、リアフレーム２１に対するフロントフレーム２２の回動角度であるアーティキュレート角度を検出する。

フロントフレーム２２をリアフレーム２１に対して回動させる（アーティキュレートさせる）ことで、モータグレーダ１００の旋回時の旋回半径をより小さくすること、および、オフセット走行による溝掘や法切作業が可能である。オフセット走行とは、フロントフレーム２２をリアフレーム２１に対して回動させる方向と、前輪１１をフロントフレーム２２に対して旋回させる方向とをそれぞれ逆方向とすることにより、モータグレーダ１００を直進走行させることをいう。

図５は、モータグレーダ１００のリーニング動作を説明する概念図である。

図５（Ａ）には、左リーニング動作の前輪１１の状態が示されている。リーニングシリンダ９２の伸縮に従って前輪１１が左方向に角度Ｐだけ傾斜している場合が示されている。これに伴い左旋回時の旋回半径が小さくなる。

図５（Ｂ）には、右リーニング動作の前輪１１の状態が示されている。リーニングシリンダ９２の伸縮に従って前輪１１が右方向に角度Ｑだけ傾斜している場合が示されている。これに伴い右旋回時の旋回半径が小さくなる。

図６は、モータグレーダ１００の制御システムの機能的構成を説明する機能ブロック図である。

図６には、メインコントローラ１５０と、他の周辺機器との関係が示されている。ここでは、周辺機器として、加速度センサ９と、角度センサ３８と、作業機レバー１１８と、スイッチ１２０と、前輪１１を操舵するためのステアリングホイール１２９と、センサ１７１と、旋回モータ４９と、リフトシリンダ４４、４５と、ドローバシフトシリンダ４６、アーティキュレートシリンダ５４とが示されている。

なお、作業機レバー１１８と、スイッチ１２０と、ステアリングホイール１２９とは、キャブ３内に設けられている。

メインコントローラ１５０は、モータグレーダ１００全体を制御するコントローラである。メインコントローラ１５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムが格納された不揮発性メモリ等により構成される。

メインコントローラ１５０は、コントロールバルブ１３４等を制御する。メインコントローラ１５０には、作業機レバー１１８と、スイッチ１２０と、ステアリングホイール１２９とが接続される。メインコントローラ１５０は、作業機レバー１１８の操作状態に応じたレバー操作信号（電気信号）をコントロールバルブ１３４に出力する。

コントロールバルブ１３４は、電磁比例弁である。コントロールバルブ１３４は、メインコントローラ１５０と接続される。メインコントローラ１５０は、作業機レバー１１８の操作方向および／または操作量に応じた操作信号（電気信号）をコントロールバルブ１３４に出力する。コントロールバルブ１３４は、当該操作信号に従って油圧ポンプ（図示せず）から油圧アクチュエータへ供給される作動油の量を制御する。なお、油圧アクチュエータは、たとえば、旋回モータ４９、リフトシリンダ４４，４５、ドローバシフトシリンダ４６、ブレードシフトシリンダ４７、チルトシリンダ４８等である。

メインコントローラ１５０は、操作内容判定部１５１と、メモリ１５５と、コントロールバルブ制御部１５６とを含む。

センサ１７１は、旋回サークル４１の回転角（ブレード推進角θ）を検出する。センサ１７１は、当該回転角の情報を、コントロールバルブ制御部１５６に送信する。

操作内容判定部１５１は、オペレータによる作業機レバー１１８に対する操作内容を判定する。操作内容判定部１５１は、判定結果をコントロールバルブ制御部１５６に出力する。

メモリ１５５は、各種情報を格納する。

コントロールバルブ制御部１５６は、出力する動作指令である電流値の大きさに応じてコントロールバルブ１３４を制御することにより、旋回モータ４９の駆動を制御する。また、コントロールバルブ制御部１５６は、センサ１７１からサークル回転角の情報を受信する。コントロールバルブ制御部１５６は、センサ１７１からのサークル回転角の情報により、コントロールバルブ１３４への動作指令である電流値を補正する。

加速度センサ９は、計測結果を、メインコントローラ１５０に送る。加速度センサ９は、加速度をメインコントローラ１５０に通知する。

スイッチ１２０は、モータグレーダ１００の進行方向の変化に対するブレード推進角θの自動追従を実行するためのスイッチである。オペレータがスイッチ１２０をオンすることにより、加速度センサ９からの出力を利用したブレード推進角θの自動制御が開始される。また、オペレータがスイッチ１２０をオフすることにより、ブレード推進角θの自動制御が停止する。

なお、スイッチ１２０としては、たとえばオルタネイトスイッチを用いることができる。また、スイッチ１２０の代わりに操作レバーを有していてもよい。ブレード推進角θを自動制御するための操作装置の具体的構成は、特に限定されるものではない。

図７は、モータグレーダ１００で実行される処理の流れを説明するためのフロー図である。

図７を参照して、ステップＳ１において、モータグレーダ１００は、スイッチ１２０に対するオン操作を受け付ける。この場合、スイッチ１２０は、オン操作に基づく信号を、メインコントローラ１５０に送信する。

ステップＳ２において、メインコントローラ１５０は、モータグレーダ１００が走行中か否かを判断する。たとえば、メインコントローラ１５０は、モータグレーダ１００が前進中か否かを判断する。

走行中でないと判断された場合（ステップＳ２においてＮＯ）、メインコントローラ１５０は、ステップＳ１１において、スイッチ１２０に対するオフ操作を受け付けたか否かを判断する。オフ操作を受け付けたと判断された場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、一連の処理を終了する。オフ操作を受け付けていないと判断された場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、メインコントローラ１５０は、処理をステップＳ２に戻す。

走行中であると判断された場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、メインコントローラ１５０は、ステップＳ３において、加速度センサ９からの出力に基づき、モータグレーダ１００の実際の進行方向を表す角度αを算出する。

ステップＳ４において、メインコントローラ１５０は、センサ１７１の出力に基づき、ブレード４２のブレード推進角θを算出する。ステップＳ５において、メインコントローラ１５０は、ステップＳ４にて算出されたブレード推進角θから、ステップＳ３にて算出された角度αを引くことにより、実際の進行方向に対するブレード４２のなす角度δ（＝θ－α）を算出する。ステップＳ６において、メインコントローラ１５０は、角度δの値を目標角度γ（固定値）として一時的にメモリ１５５に格納する。

ステップＳ７において、メインコントローラ１５０は、加速度センサ９からの出力に基づき、角度αが変化したか否かを判断する。角度αが変化していないと判断された場合（ステップＳ７においてＮＯ）、メインコントローラ１５０は、処理をステップＳ１０に進める。

角度αが変化したと判断された場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、メインコントローラ１５０は、ステップＳ８において、目標角度γと変化後の角度αとに基づき、ブレード推進角θの目標値を算出する。メインコントローラ１５０は、目標角度γに角度αを加えることにより、ブレード推進角θの目標値（＝γ＋α）を算出する。ステップＳ９において、メインコントローラ１５０は、ブレード推進角θが目標値となるまで、旋回サークル４１を回転させる。

ステップＳ１０において、メインコントローラ１５０は、スイッチ１２０に対するオフ操作を受け付けたか否かを判断する。オフ操作を受け付けたと判断された場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、一連の処理を終了する。オフ操作を受け付けていないと判断された場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、メインコントローラ１５０は、処理をステップＳ７に戻す。

ステップＳ７における角度αの算出周期は、メインコントローラ１５０において適宜設定されている。当該周期を短くすることにより、追従性を高めることができる。

図８は、ブレード推進角θの自動制御の概要を説明するための図である。ブレード推進角θの自動制御は、加速度センサ９からの出力に基づいて実行される。以下の説明で用いるｘｙ座標系は、加速度センサ９の位置を基準とした座標系であり、かつｘ軸がフロントフレーム２２の軸線Ｊに平行にあるときの状態を表している。

状態（Ａ）は、操舵角が０°であるが、モータグレーダ１００の実際の進行方向が左前方向にあるときの状態を表している。また、状態（Ａ）は、ブレード推進角θ（軸線Ｊとブレード４２とのなす角度）が６０°にあるときの状態を表している。この場合、加速度センサ９からの出力に基づくと、モータグレーダ１００の実際の進行方向（矢印６０１の方向）を示す角度αは－５°となっている。角度αが０°でない理由の一つは、路面状況等によって、モータグレーダ１００の車輪１１，１２の動摩擦係数が変動しているためである。

実際の進行方向を示す角度αが－５°であるため、ブレード推進角θ（軸線Ｊとブレード４２とのなす角度）が６０°であっても、実際の進行方向に対するブレード４２のなす角度δ（Ｘ軸とブレード４２とのなす角度δ（０≦δ≦１８０））は、６５°（＝６０°－（－５°））となる。

なお、この局面においては、角度αは、ｘ軸と、モータグレーダ１００の実際の進行方向とのなす角度として規定される。また、角度αは、モータグレーダ１００の実際の進行方向がｙ軸の負方向の成分を有するときに負の値となるように、角度αの正負を規定している。ただし、これらの取り決めは一例であり、これに限定されるものではない。

状態（Ａ）において、オペレータがブレード推進角θを自動制御するために所定のスイッチ１２０（図６参照）をオン状態にした後、モータグレーダ１００の進行方向（実際の進行方向）が右前方向に変化したとする（状態（Ｂ））。

この場合、加速度センサ９からの出力に基づくと、モータグレーダ１００の実際の進行方向（矢印６０２の方向）を示す角度αは、状態（Ｂ）に示すように、５°となっている。なお、状態（Ｂ）においても、操舵角は０°である。

実際の進行方向が変化したため、モータグレーダ１００は、ブレード推進角θを変化させる。モータグレーダ１００は、実際の進行方向の変化に追従すべく、ブレード推進角θを変化させる。

具体的には、モータグレーダ１００は、以下の式（１）が成立するように、ブレード推進角θを制御する。

θ＝γ＋α … （１）
目標角度γは、上述した所定のスイッチ１２０がオンされたときのθからαを引いた角度（固定値）である。本例では、状態（Ａ）の例では、γは、６０°から－５°を引いた値である。具体的には、状態（Ａ）の例では、γは６５°となる。

状態（Ｂ）では、角度αが、－５°から５°に変化したため、モータグレーダ１００は、上記の式（１）を参照して、状態（Ｃ）に示すように、ブレード推進角θを６０°から７０°に変化させる。角度αが１０°増加したため、モータグレーダ１００は、ブレード推進角θも１０°増加させる。このような処理により、状態（Ａ）と状態（Ｃ）とにおける、Ｘ軸あるいはＹ軸に対するブレード４２の傾きが同じになる。

詳しくは、実際の進行方向を示す角度αが５°であるため、ブレード推進角θ（軸線Ｊとブレード４２とのなす角度）が７０°であっても、実際の進行方向に対するブレード４２のなす角度δは、状態（Ａ）と同様に６５°（＝７０°－５°）となる。

以上のように、モータグレーダ１００は、車体２に設置された加速度センサ９からの出力に基づいて、ブレード４２のブレード推進角θを制御する。モータグレーダ１００は、モータグレーダ１００の進行方向の角度変化量に応じて、ブレード推進角θを変化させる。モータグレーダ１００は、モータグレーダ１００の進行方向の角度変化量と同じ量だけ、ブレード推進角θを変化させる。

このような構成によれば、モータグレーダ１００（詳しくは、メインコントローラ）は、モータグレーダ１００の実際の進行方向を判定できる。それゆえ、モータグレーダ１００は、モータグレーダ１００の進行方向の変化に対してブレード推進角θを精度良く追従させることが可能となる。

図８の例では、操舵角が０°であるときにスイッチ１２０をオンした後にモータグレーダ１００の進行方向（実際の進行方向）が変化したときの処理と、当該処理によって得られる利点とを説明した。このような利点は、ステアリングホイールが中立状態以外にあるときにスイッチ１２０をオンした後にステアリングホイールをさらに回転させたときにも得られる。また、ステアリングホイールが中立状態にあるときにスイッチ１２０をオンした後にステアリングホイールを中立位置に保っているときにも得られる。このように、モータグレーダ１００は、実際の進行方向がスイッチ１２０をオンしたときから変化した場合、ブレード推進角θを自動制御する処理を実行する。

モータグレーダ１００は、フロントフレーム２２に設置された加速度センサ９を用いて進行方向を判定する構成である。それゆえ、モータグレーダ１００がアーティキュレートした状態で作業している場合であっても、モータグレーダ１００の進行方向の変化に対してブレード推進角θを精度良く追従させることが可能となる。さらに、モータグレーダ１００が前輪をリーニングしながら作業している場合であっても、モータグレーダ１００の進行方向の変化に対してブレード推進角θを精度良く追従させることが可能となる。

このように、フロントフレーム２２に加速度センサ９を取り付けることにより、モータグレーダ１００の姿勢に関わらず、モータグレーダ１００の進行方向の変化に対してブレード推進角θを精度良く追従させることが可能となる。

（変形例）
図９は、加速度センサ９の他の設置位置を説明するための図である。

図９を参照して、加速度センサ９は、ドローバ４０に取り付けられている。加速度センサ９は、ドローバ４０が中立位置にある状態（図２の状態）において、フロントフレーム２２の真下に位置するようドローバ４０の表面に取り付けられている。加速度センサ９は、旋回モータ４９の後側に取り付けられている。

なお、加速度センサ９は、旋回モータ４９の前側に取り付けられてもよい。加速度センサ９は、ドローバ４０のいずれの箇所に取り付けられてもよい。

［実施の形態２］
本実施の形態では、実施の形態１において説明したブレード推進角の自動制御がブルドーザに適用された場合の構成を説明する。以下、実施の形態１における構成と重複する構成については、その説明を繰り返さない。

図１０は、ブルドーザを示す斜視図である。

図１０に示されるように、ブルドーザ３００は、車体３１１と、作業機３１３とを有する。車体３１１は、左右一対の牽引装置３１６（３１６Ｒ，３１６Ｌ）と、キャブ３４１と、エンジン室３４２とを有する。作業機３１３は、車体３１１の前方に設けられている。作業機３１３は、土砂の掘削および整地などの作業を行なうためのブレード３１８を有する。

左右一対の牽引装置３１６（３１６Ｒ，３１６Ｌ）は、ブルドーザ３００を走行させるための装置である。左右一対の牽引装置３１６（３１６Ｒ，３１６Ｌ）は、たとえば、履帯と、終減速装置とを有する。左右一対の牽引装置３１６（３１６Ｒ，３１６Ｌ）が回転駆動されることによって、ブルドーザ３００が走行する。

車体３１１には、加速度センサ９が取り付けられている。加速度センサ９は、エンジン室３４２の表面に取り付けられている。なお、加速度センサ９は、キャブ３４１に設置されてもよい。

図１１は、ブルドーザ３００の要部を拡大した図である。

図１１に示されるように、ブルドーザ３００は、ボールジョイント３１２と、Ｕ字形状をしたフレーム３１７と、一対のリフトシリンダ３１９（３１９Ｒ，３１９Ｌ）と、一対のアングルシリンダ３２１（３２１Ｒ，３２１Ｌ）と、チルトシリンダ３２５と、ピッチロッド３２７とをさらに備える。一対のリフトシリンダ３１９（３１９Ｒ，３１９Ｌ）と、一対のアングルシリンダ３２１（３２１Ｒ，３２１Ｌ）とは、フレーム３１７の軸線Ｒに対して左右対称な位置に配置されている。

ボールジョイント３１２は、ブレード３１８とＵフレーム３１７とを回転自在に接続する。

ピッチロッド３２７は、ブレード３１８のピッチを調整可能である。ピッチロッド３２７の一端は、連結部材３２９によりブレード３１８に接続されている。ピッチロッド３２７の他端は、連結部材３２８により、フレーム３１７に接続されている。

ブルドーザ３００は、リフトシリンダ３１９（３１９Ｒ，３１９Ｌ）のストローク長を変化させることによって、ブレード３１８を上昇または下降させる。ブルドーザ３００は、アングルシリンダ３２１（３２１Ｒ，３２１Ｌ）のストローク長を変化させることによって、ブレード３１８のブレード推進角θが変化する。

図１２は、ブルドーザ３００におけるブレード推進角θを説明するための図である。

図１２を参照して、状態（Ａ）は、ブレード推進角θが９０°の状態を表している。なお、状態（Ａ）では、連結部材３２８を通りかつＹ軸に平行な仮想線Ｖと、ブレード３１８の軸線Ｗ１とが平行な状態となっている。

状態（Ａ）においてオペレータがアングルシリンダ３２１（３２１Ｒ，３２１Ｌ）用の操作レバーを操作することにより、ブレード推進角θが変化する。この場合、ＸＹ平面上においてフレーム３１７の軸線Ｒと変化後のブレード３１８の軸線Ｗ２とのなす角が、ブレード推進角θとなる。

このように、ブルドーザ３００においても、ブレード推進角θをオペレータが設定して作業が行われる。それゆえ、実施の形態１で説明したブレード推進角の自動制御をブルドーザ３００に適用可能となる。

したがって、ブルドーザ３００（詳しくは、ブルドーザ３００のコントローラ（図示せず））は、ブルドーザ３００の実際の進行方向を判定できる。それゆえ、ブルドーザ３００は、ブルドーザ３００の進行方向の変化に対してブレード推進角θを精度良く追従させることが可能となる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２，３１１ 車体、３ キャブ、４，３１３ 作業機、６，３４２ エンジン室、９ 加速度センサ、１１ 前輪、１２ 後輪、２１ リアフレーム、２２ フロントフレーム、２５ 外装カバー、３８ 角度センサ、４０ ドローバ、４１ 旋回サークル、４２，３１８ ブレード、４４，４５，３１９ リフトシリンダ、４６ ドローバシフトシリンダ、４７ ブレードシフトシリンダ、４８，３２５ チルトシリンダ、４９ 旋回モータ、５１ カウンターウェイト、５３ 連結軸、５４ アーティキュレートシリンダ、９２ リーニングシリンダ、１００ モータグレーダ、１２０ スイッチ、１２９ ステアリングホイール、１４６ スタータスイッチ、１５０ メインコントローラ、１５１ 操作内容判定部、１５５ メモリ、１５６ コントロールバルブ制御部、１７１ センサ、３００ ブルドーザ、３１２ ボールジョイント、３１６ 牽引装置、３１７ フレーム、３２１ アングルシリンダ、３２７ ピッチロッド、３２８，３２９ 連結部材、３４１ キャブ、Ｃ１ 回転軸、Ｊ，Ｒ，Ｗ１，Ｗ２ 軸線、Ｋ 中心線、Ｍ１ 第１の仮想線、Ｍ２ 第２の仮想線、Ｖ 仮想線。

Claims (14)

1. 作業車両であって、
   車体と、
   ブレードを有する作業機とを備え、
   前記車体は、前記作業機の動作を制御するコントローラと、加速度センサとを含み、
   前記コントローラは、
   前記加速度センサからの出力に基づいて、前記作業車両の進行方向を判定し、
   前記ブレードの平面視での回転角であるブレード推進角を、前記進行方向の角度変化の方向と同じ方向に前記進行方向の角度変化量と同じ量だけ変化させる、作業車両。
2. 前記車体は、前記ブレード推進角を自動制御するための操作装置をさらに含み、
   前記コントローラは、前記操作装置に対して前記自動制御を実行するための操作がなされたことを条件に、前記加速度センサからの出力に基づいて前記ブレード推進角を制御する、請求項１に記載の作業車両。
3. 前記作業車両は、モータグレーダであって、
   前記車体は、リアフレームと、前記リアフレームに対して回動可能なフロントフレームとをさらに含み、
   前記加速度センサは、前記フロントフレームに設けられている、請求項１に記載の作業車両。
4. 前記作業機は、前記ブレードを支持する旋回サークルと、前記旋回サークルを回転させるアクチュエータとを含み、
   前記コントローラは、前記アクチュエータを動作させることにより、前記ブレード推進角を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の作業車両。
5. 前記作業車両は、ブルドーザであって、
   前記作業機は、ブレードアングルシリンダをさらに含み、
   前記コントローラは、前記ブレードアングルシリンダを動作させることにより、前記ブレード推進角を制御する、請求項１または２に記載の作業車両。
6. 前記車体は、キャブをさらに含み、
   前記加速度センサは、前記キャブに設けられている、請求項５に記載の作業車両。
7. 作業車両であって、
   旋回サークルと、
   前記旋回サークルに支持されたブレードと、
   フロントフレームと、
   前記フロントフレームに動揺可能に取り付けられ、かつ前記旋回サークルが取り付けられるドローバと、
   前記ドローバに設けられた加速度センサと、
   前記加速度センサからの出力に基づいて、前記作業車両の進行方向を判定し、かつ、前記旋回サークルを回転させることにより、前記ブレードの平面視での回転角であるブレード推進角を、前記進行方向の角度変化の方向と同じ方向に前記進行方向の角度変化量と同じ量だけ変化させる、コントローラとを備える、作業車両。
8. 作業車両の制御方法であって、前記作業車両は、車体と、ブレードを有する作業機とを含み、前記車体は、前記作業機の動作を制御するコントローラと、加速度センサとを有し、
   前記コントローラが、前記加速度センサから出力される信号を受信するステップと、
   前記コントローラが、前記信号に基づいて前記ブレードの平面視での回転角であるブレード推進角を制御するステップとを備え、
   前記ブレード推進角を制御するステップは、
   前記信号に基づいて、前記作業車両の進行方向を判定するステップと、
   前記ブレード推進角を、前記進行方向の角度変化の方向と同じ方向に前記進行方向の角度変化量と同じ量だけ変化させるステップとを含む、制御方法。
9. 前記ブレード推進角を制御するステップでは、前記車体に設けられた前記ブレード推進角を自動制御するための操作装置に対して前記自動制御を実行するための操作がなされたことを条件に、前記加速度センサからの出力に基づいて前記ブレード推進角を制御する、請求項８に記載の制御方法。
10. 前記作業車両はモータグレーダであって、前記車体はリアフレームと前記リアフレームに対して回動可能なフロントフレームとをさらに有し、前記加速度センサは前記フロントフレームに設けられている、請求項８に記載の制御方法。
11. 前記作業機は、前記ブレードを支持する旋回サークルと、前記旋回サークルを回転させるアクチュエータとを有し、
    前記ブレード推進角を制御するステップでは、前記コントローラが、前記アクチュエータを動作させることにより、前記ブレード推進角を制御する、請求項８から１０のいずれか１項に記載の制御方法。
12. 前記作業車両はブルドーザであって、前記作業機はブレードアングルシリンダをさらに有し、
    前記ブレード推進角を制御するステップでは、前記コントローラが、前記ブレードアングルシリンダを動作させることにより、前記ブレード推進角を制御する、請求項８または９に記載の制御方法。
13. 前記車体はキャブをさらに有し、前記加速度センサは前記キャブに設けられている、請求項１２に記載の制御方法。
14. 作業車両の制御方法であって、前記作業車両は、旋回サークルと、前記旋回サークルに支持されたブレードと、フロントフレームと、前記フロントフレームに動揺可能に取り付けられ、かつ前記旋回サークルが取り付けられるドローバと、前記ドローバに設けられた加速度センサと、コントローラとを含み、
    前記コントローラが、前記加速度センサから出力される信号を受信するステップと、
    前記コントローラが、前記旋回サークルを回転させることにより、前記ブレードの平面視での回転角であるブレード推進角を制御するステップとを備え、
    前記ブレード推進角を制御するステップは、
    前記信号に基づいて、前記作業車両の進行方向を判定するステップと、
    前記ブレード推進角を、前記進行方向の角度変化の方向と同じ方向に前記進行方向の角度変化量と同じ量だけ変化させるステップとを含む、制御方法。

Images