JPWO2017073614A1 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents
作業車両および作業車両の制御方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017073614A1 JPWO2017073614A1 JP2017547826A JP2017547826A JPWO2017073614A1 JP WO2017073614 A1 JPWO2017073614 A1 JP WO2017073614A1 JP 2017547826 A JP2017547826 A JP 2017547826A JP 2017547826 A JP2017547826 A JP 2017547826A JP WO2017073614 A1 JPWO2017073614 A1 JP WO2017073614A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- force
- steering
- joystick lever
- speed
- 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
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/008—Control of feed-back to the steering input member, e.g. simulating road feel in steer-by-wire applications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
- B62D1/02—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle vehicle-mounted
- B62D1/12—Hand levers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D12/00—Steering specially adapted for vehicles operating in tandem or having pivotally connected frames
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/001—Mechanical components or aspects of steer-by-wire systems, not otherwise provided for in this maingroup
- B62D5/005—Mechanical 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
- B62D5/006—Mechanical 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
- B62D5/08—Power-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
- B62D5/083—Rotary valves
- B62D5/0832—Rotary valves with elastic means other than a torsion bar, e.g. leaf springs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/06—Power-assisted or power-driven steering fluid, i.e. using a pressurised fluid for most or all the force required for steering a vehicle
- B62D5/09—Power-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
- B62D5/091—Hydraulic steer-by-wire systems, e.g. the valve being actuated by an electric motor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/02—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to vehicle speed
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/08—Superstructures; Supports for superstructures
- E02F9/0841—Articulated frame, i.e. having at least one pivot point between two travelling gear units
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
- E02F9/20—Drives; Control devices
- E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
- E02F9/225—Control of steering, e.g. for hydraulic motors driving the vehicle tracks
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/283—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a single arm pivoted directly on the chassis
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Steering Controls (AREA)
Abstract
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(1)であって、ジョイスティックレバー(24)と、力付与部(27)と、車速センサ(105)と、制御部(28)と、を備える。ジョイスティックレバー(24)は、オペレータの操作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)を変更する。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。車速センサ(105)は、ホイールローダ(1)の速度を検出する。制御部(28)は、車速センサ(105)によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部(27)を制御する。
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。
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。
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、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ジョイスティックレバーの操作感は同じであり、低速走行時の操作性向上と高速走行時の直進安定性を両立することが困難であった。
すなわち、低速走行時の操作性向上を重視して操作感を軽く設定すると、高速走行時の直進安定性が損なわれ、高速走行時の直進安定性を重視して操作感を重く設定すると低速走行時における操作性が損なわれる。
すなわち、低速走行時の操作性向上を重視して操作感を軽く設定すると、高速走行時の直進安定性が損なわれ、高速走行時の直進安定性を重視して操作感を重く設定すると低速走行時における操作性が損なわれる。
本発明は、上記従来の作業車両の課題を考慮し、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上す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を目的とする。
(課題を解決するための手段)
第1の発明にかかる作業車両は、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、ジョイスティックレバーと、力付与部と、速度検出部と、制御部と、を備える。ジョイスティックレバーは、オペレータの操作によってリアフレームに対するフロントフレームのステアリング角を変更する。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。速度検出部は、作業車両の速度を検出する。制御部は、速度検出部によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部を制御する。
(課題を解決するための手段)
第1の発明にかかる作業車両は、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、ジョイスティックレバーと、力付与部と、速度検出部と、制御部と、を備える。ジョイスティックレバーは、オペレータの操作によってリアフレームに対するフロントフレームのステアリング角を変更する。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。速度検出部は、作業車両の速度を検出する。制御部は、速度検出部によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部を制御する。
このように、作業車両の速度に応じて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できるため、ジョイスティックレバーの操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
第2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、制御部は、
速度検出部によって検出された速度が速くなる程、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よう力付与部を制御する。
これにより、段階的に又は連続的に、速度が速くなるほど、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。
速度検出部によって検出された速度が速くなる程、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よう力付与部を制御する。
これにより、段階的に又は連続的に、速度が速くなるほど、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。
このため、高速になるとジョイスティックレバーの操作感は重くなり、低速になるとジョイスティックレバーの操作感は軽くなるため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
第3の発明にかかる作業車両は、第2の発明にかかる作業車両であって、制御部は、速度検出部によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、反力を付与し、速度検出部によって検出された速度が、所定速度未満の場合、補助力を付与するよう力付与部を制御する。
第3の発明にかかる作業車両は、第2の発明にかかる作業車両であって、制御部は、速度検出部によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、反力を付与し、速度検出部によって検出された速度が、所定速度未満の場合、補助力を付与するよう力付与部を制御する。
作業車両を高速で動かしている場合にジョイスティックレバーを操作するとき反力を加えることによって操作感を重くでき、高速における走行安定性を向上できる。
第4の発明にかかる作業車両は、第2の発明にかかる作業車両であって、制御部は、速度検出部によって検出された速度が速くなる程、ジョイスティックレバーに付与する補助力を小さくするよう力付与部を制御する。
第4の発明にかかる作業車両は、第2の発明にかかる作業車両であって、制御部は、速度検出部によって検出された速度が速くなる程、ジョイスティックレバーに付与する補助力を小さくするよう力付与部を制御する。
これにより、例えば、段階的に又は連続的に、速度が速くなるほど、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、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
第5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、トルク検出部を更に備える。制御部は、トルク検出部によって検出されたトルクに応じて、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よう力付与部を制御する。
第5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、トルク検出部を更に備える。制御部は、トルク検出部によって検出されたトルクに応じて、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よう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、油圧アクチュエータと、制御弁と、を備える。油圧アクチュエータは、ステアリング角を変更する。制御弁は、ジョイスティックレバーと連結され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、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入力部材の変位量に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。制御部は、第2入力部材の変位量に対する第1入力部材の変位量の差に応じて、油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。ジョイスティックレバーは、付勢部による付勢力に対抗して操作される。
第6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、油圧アクチュエータと、制御弁と、を備える。油圧アクチュエータは、ステアリング角を変更する。制御弁は、ジョイスティックレバーと連結され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、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入力部材の変位量に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。制御部は、第2入力部材の変位量に対する第1入力部材の変位量の差に応じて、油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。ジョイスティックレバーは、付勢部による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補助力または反力を付与することができる。
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補助力または反力を付与することができる。
第7の発明にかかる作業車両は、第6の発明にかか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。
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の発明にかかる作業車両は、第7の発明にかかる作業車両であって、油圧アクチュエータと、制御弁と、連結部を更に備える。油圧アクチュエータは、ステアリング角を変更する。制御弁は、ジョイスティックレバーと連結され油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。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の発明にかか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、速度検出ステップと、付与ステップと、を備える。速度検出ステップは、作業車両の速度を検出する。付与ステップは、リアフレームに対するフロントフレームのステアリング角を変更するジョイスティックレバーのオペレータによる操作に対して、検出された速度に応じて補助力または反力を付与する。
第9の発明にかか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、速度検出ステップと、付与ステップと、を備える。速度検出ステップは、作業車両の速度を検出する。付与ステップは、リアフレームに対するフロントフレームのステアリング角を変更するジョイスティックレバーのオペレータによる操作に対して、検出された速度に応じて補助力または反力を付与する。
このように、作業車両の速度に応じて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できるため、ジョイスティックレバーの操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
(発明の効果)
本発明によれば、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上す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が出来る。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
(発明の効果)
本発明によれば、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上す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が出来る。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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る(後述する図9(b)の二点鎖線L7参照)。すなわち、偏差角度αが−θ2に達すると第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。
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。
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、有線または無線により電動モータ111および可変減圧部41に指令信号を出力して、電動モータ111および可変減圧部41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。
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、有線または無線により電動モータ111および可変減圧部41に指令信号を出力して、電動モータ111および可変減圧部41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、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。
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、および操舵トルク信号(トルクTを含む)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。
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。
<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。
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。
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。
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。
(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、車両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力を変更するように力付与部27を制御する。より詳細には、ホイールローダ1の制御部28は、車速センサ105によって検出された速度が速くなるほど、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ように力付与部27を制御する。
制御部28は、車速ごとにジョイスティックレバー24によって入力されるトルクに対して付与するアシスト力を示すアシスト力情報を記憶しており、アシスト力情報に基づいて力付与部27を制御する。
(2−2−1.アシスト力情報)
図9(a)は、入力トルクに対して付与する車速ごとのアシスト力(アシスト力情報)を示す図である。図9(a)には、車両速度が0km/hの場合(実線L1)、車両速度が25km/hの場合(点線L2)、および車両速度が40km/hの場合(一点鎖線L3)におけるレバー入力トルクに対して付与するアシスト力(アシスト力情報)が示されている。
(2−2−1.アシスト力情報)
図9(a)は、入力トルクに対して付与する車速ごとのアシスト力(アシスト力情報)を示す図である。図9(a)には、車両速度が0km/hの場合(実線L1)、車両速度が25km/hの場合(点線L2)、および車両速度が40km/hの場合(一点鎖線L3)におけるレバー入力トルクに対して付与するアシスト力(アシスト力情報)が示されている。
図9(a)に示すアシスト力情報では、車両速度が0km/hの場合(L1)と車両速度が25km/hの場合(L2)では、レバー入力トルクに対して付与するアシスト力はプラスの値であり、ジョイスティックレバー24の操作に対して補助力が加えられる。すなわち、ジョイスティックレバー24を右側に回転させる場合には、力付与部27は入力軸部81bに右回転方向に力を付与するように制御される。また、ジョイスティックレバー24を左側に回転させる場合には、力付与部27は入力軸部81bに左回転方向に力を付与するように制御される。
また、車両速度が0km/hの場合(L1)と車両速度が25km/hの場合(L2)を比較すると、0km/hの場合の方が25km/hの場合よりもレバー入力トルクに対して付与するアシスト力が大きくなっている。
また、図9(a)に示すように、車両速度が40km/hの場合(L3)の場合には、レバー入力トルクに対して付与するアシスト力はマイナスになっており、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力が加えられる。
また、図9(a)に示すように、車両速度が40km/hの場合(L3)の場合には、レバー入力トルクに対して付与するアシスト力はマイナスになっており、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力が加えられる。
すなわち、ジョイスティックレバー24を右側に回転させる場合には、力付与部27は入力軸部81bに左回転方向に力を付与し、ジョイスティックレバー24を左側に回転させる場合には、力付与部27は入力軸部81bに右回転方向に力を付与する。これによって、ジョイスティックレバー24を操作する際に大きな操作力が必要になる。
なお、トルクセンサ103から入力される操舵トルク信号には、トルクの大きさだけでなく、回転方向の情報も含まれているため、制御部28は、回転方向の情報に基づいてジョイスティックレバー24の操作方向を認識し、速度ごとに適切な向きに電動モータ111を回転させる。
なお、トルクセンサ103から入力される操舵トルク信号には、トルクの大きさだけでなく、回転方向の情報も含まれているため、制御部28は、回転方向の情報に基づいてジョイスティックレバー24の操作方向を認識し、速度ごとに適切な向きに電動モータ111を回転させる。
図9(b)は、図9(a)に示すアシスト力情報に基づいて力を付与した場合と力を付与しない場合の偏差角度αに対するレバー反力を示す図である。実線L4は、車両速度が0km/hの場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示し、点線L5は、車両速度が25km/hの場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示し、一点鎖線L6は、車両速度が40km/hの場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示す。また、二点鎖線L7は、力の付与を行わない場合の車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示しており、図7(b)のレバー反力と同じ状態を示す図である。図9(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を左側に移動させた場合を示す。
図9(b)に示すように、車両速度が40km/hの場合では、力付与部27によってジョイスティックレバー24の操作に対して反力を付与しているため、車両速度が40km/hの場合(L6)におけるレバー反力は、力を付与しない場合(L7)よりもレバー反力が大きくなっている。
また、車両速度が25km/hの場合(L5)および車両速度が0km/hの場合(L4)では、力付与部27によってジョイスティックレバー24に対して補助力を付与しているため、車両速度が25km/hの場合(L5)および車両速度が0km/hの場合(L4)におけるレバー反力は、力を付与しない場合(L7)よりもレバー反力が小さくなっている。
また、車両速度が25km/hの場合(L5)および車両速度が0km/hの場合(L4)では、力付与部27によってジョイスティックレバー24に対して補助力を付与しているため、車両速度が25km/hの場合(L5)および車両速度が0km/hの場合(L4)におけるレバー反力は、力を付与しない場合(L7)よりもレバー反力が小さくなっている。
以上のように、図9(a)のアシスト力情報を用いてジョイスティックレバー24の操作に対して力を付与する場合、車両速度が遅い状態ではレバー反力が小さく、車両速度が速くなるとレバー反力が大きくなる。
これにより、低速では、レバー反力が小さいためジョイスティックレバー24の操作を行いやすくなり操作性が向上し、高速ではレバー反力が大きいためジョイスティックレバー24の操作を行い難くなり、走行安定性が向上する。
これにより、低速では、レバー反力が小さいためジョイスティックレバー24の操作を行いやすくなり操作性が向上し、高速ではレバー反力が大きいためジョイスティックレバー24の操作を行い難くなり、走行安定性が向上する。
上述したように、図9(a)に示す速度ごとに設けられたアシスト力情報は、制御部28が記憶している。制御部28は、アシスト力情報を、曲線や直線の式として記憶していてもよいし、テーブル(所定間隔におけるレバー入力トルクごとに設定されたアシスト力の表)として記憶していてもよい。
(2−2−2.制御動作)
図10は、力付与部27の制御動作を示すフロー図である。
(2−2−2.制御動作)
図10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は、トルクセンサ103から操舵トルク信号を取得する。操舵トルク信号は、回転方向およびその回転によるトルクの大きさの情報を含む信号である。
次に、ステップS120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S120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S130において、制御部28は、車速センサ105から検出値を取得する。
次に、ステップS140において、制御部28は、記憶しているアシスト力情報(図9(a)参照)に基づいて、アシスト力を決定する。
制御部28は、図9(a)に示す3つの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S140において、制御部28は、記憶しているアシスト力情報(図9(a)参照)に基づいて、アシスト力を決定する。
制御部28は、図9(a)に示す3つの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S150において、制御部28は、決定したアシスト力および入力軸部81bの回転方向(ジョイスティックレバー24の回転方向ともいえる)に基づいて、駆動回路204に指令トルク信号を出力し、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)
本実施の形態にかかるホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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1であって、ジョイスティックレバー24と、力付与部27と、車速センサ105(速度検出部の一例)と、制御部28と、を備える。ジョイスティックレバー24は、オペレータの操作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を変更する。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。車速センサ105は、作業車両の速度を検出する。制御部は、車速センサ105によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部27を制御する。
<3.特徴等>
(1)
本実施の形態にかかるホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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1であって、ジョイスティックレバー24と、力付与部27と、車速センサ105(速度検出部の一例)と、制御部28と、を備える。ジョイスティックレバー24は、オペレータの操作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を変更する。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。車速センサ105は、作業車両の速度を検出する。制御部は、車速センサ105によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部27を制御する。
このように、ホイールローダ1の速度に応じてジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与できるため、ジョイスティックレバー24の操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
また、履帯式の作業車両と比較して、ホイールローダ1はタイヤによって走行するため車両速度が速くなる。そのため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性の両立は、ホイールローダ1などのタイヤによって走行する作業車両にとってより好ましい。
(2)
本実施の形態にかかるホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、車速センサ105によって検出された速度が速くなる程、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よう力付与部27を制御する。
(2)
本実施の形態にかかるホイールローダ1(作業車両の一例)では、制御部28は、車速センサ105によって検出された速度が速くなる程、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よう力付与部27を制御する。
これにより、図9(b)に示すように、段階的に、速度が速くなるほど、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。
このため、高速になるとジョイスティックレバー24の操作感は重くなり、低速になるとジョイスティックレバー24の操作感は軽くなるため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
このため、高速になるとジョイスティックレバー24の操作感は重くなり、低速になるとジョイスティックレバー24の操作感は軽くなるため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
(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、制御部28は、9(a)に示すように車速センサ105によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、反力を付与し、車速センサ105によって検出された速度が、所定速度未満の場合、補助力を付与するよう力付与部を制御する。
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、9(a)に示すように車速センサ105によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、反力を付与し、車速センサ105によって検出された速度が、所定速度未満の場合、補助力を付与するよう力付与部を制御する。
ホイールローダ1を高速で動かしている場合にジョイスティックレバー24を操作するとき反力を加えることによって操作感を重くでき、高速における走行安定性を向上できる。
なお、所定速度としては、例えば、高速の閾値として時速25kmに設定することができ、制御部28は、車速センサ105によって検出された速度が時速25km以上の場合高速と判断して図9(a)に示すように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。一方、車速センサ105によって検出された速度が時速25km未満の場合、制御部28は、中速または低速と判断して、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。
なお、所定速度としては、例えば、高速の閾値として時速25kmに設定することができ、制御部28は、車速センサ105によって検出された速度が時速25km以上の場合高速と判断して図9(a)に示すように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。一方、車速センサ105によって検出された速度が時速25km未満の場合、制御部28は、中速または低速と判断して、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。
なお、時速25kmに限らなくても良く、図9(a)のグラフのL2、L3に示すように、時速25kmと時速40kmの間の速度を所定速度に設定してもよい。
(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、図8に示すように、トルクセンサ103(トルク検出部の一例)を更に備える。制御部28は、トルクセンサ103によって検出されたトルクに応じて、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力付与部27を制御する。
(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、図8に示すように、トルクセンサ103(トルク検出部の一例)を更に備える。制御部28は、トルクセンサ103によって検出されたトルクに応じて、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。
(5)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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、を備える。ステアリングシリンダ21、22は、ステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、ジョイスティックレバー24と連結され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。パイロット弁42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(第1入力部材の一例)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の回転角(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)(変位量の一例)に一致する中立位置Npになるように操作入力軸61を付勢する。制御部28は、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)に対する操作入力軸61の回転角θinの差α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による付勢力に対抗して操作される。
(5)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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、を備える。ステアリングシリンダ21、22は、ステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、ジョイスティックレバー24と連結され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。パイロット弁42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(第1入力部材の一例)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の回転角(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)(変位量の一例)に一致する中立位置Npになるように操作入力軸61を付勢する。制御部28は、フィードバック入力軸62の回転角θfb(=θs)に対する操作入力軸61の回転角θinの差α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による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θs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補助力または反力を付与することができる。
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補助力または反力を付与することができる。
(6)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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。
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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。
(7)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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、連結部25を更に備える。ステアリングシリンダ21、22は、ステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、ジョイスティックレバー24と連結され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。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。
(7)
本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、図2に示すように、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、連結部25を更に備える。ステアリングシリンダ21、22は、ステアリング角θsを変更する。パイロット弁42は、ジョイスティックレバー24と連結され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。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。
(8)
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、図10に示すように、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1の制御方法であって、ステップS130(速度検出ステップの一例)と、ステップS140、S150(力付与ステップの一例)と、を備える。ステップS130(速度検出ステップの一例)は、ホイールローダ1の速度を検出する。ステップS140、S150(力付与ステップの一例)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を変更するジョイスティックレバー24のオペレータによる操作に対して、検出された速度に応じて補助力または反力を付与する。
(8)
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、図10に示すように、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1の制御方法であって、ステップS130(速度検出ステップの一例)と、ステップS140、S150(力付与ステップの一例)と、を備える。ステップS130(速度検出ステップの一例)は、ホイールローダ1の速度を検出する。ステップS140、S150(力付与ステップの一例)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を変更するジョイスティックレバー24のオペレータによる操作に対して、検出された速度に応じて補助力または反力を付与する。
このように、ホイールローダ1の速度に応じてジョイスティックレバー24の操作に対して補助力または反力を付与できるため、ジョイスティックレバー24の操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバー24の操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
[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)
上記実施の形態では、高速の際(例えば、車両速度が40km/hの場合)には、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を与えているが、反力を与えず、中速(例えば、車両速度が25km/hの場合)よりも小さい補助力を付与しても良い。この場合の、レバー入力トルクに対する速度ごとのアシスト力を図11に示す。車両速度が40km/hの場合のL3´(一点鎖線)のアシスト力情報に示すように、低速から高速になる程、補助力(アシスト力)が小さくなるように設定されている。
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、高速の際(例えば、車両速度が40km/hの場合)には、ジョイスティックレバー24の操作に対して反力を与えているが、反力を与えず、中速(例えば、車両速度が25km/hの場合)よりも小さい補助力を付与しても良い。この場合の、レバー入力トルクに対する速度ごとのアシスト力を図11に示す。車両速度が40km/hの場合のL3´(一点鎖線)のアシスト力情報に示すように、低速から高速になる程、補助力(アシスト力)が小さくなるように設定されている。
これにより、例えば、連続的に速度が速くなるほど、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、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
(B)
上記実施の形態では、高速の際にのみジョイスティックレバー24の操作に対して反力が付与されているが、中速に対して、または中速および低速の双方に対して反力を付与しても良い。この場合、速度が上がるほど、付与される反力の大きさが大きくなるように設定されていればよい。
(B)
上記実施の形態では、高速の際にのみジョイスティックレバー24の操作に対して反力が付与されているが、中速に対して、または中速および低速の双方に対して反力を付与しても良い。この場合、速度が上がるほど、付与される反力の大きさが大きくなるように設定されていればよい。
(C)
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)のアシスト力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、アシスト力情報は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力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。
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)のアシスト力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、アシスト力情報は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力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。
(D)
上記実施の形態では、制御部28は3つのアシスト力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力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、低速におけるアシスト力情報を図9(a)の実線L1とし、中速におけるアシストトルク情報を図9(a)の点線L2とし、高速におけるアシスト力情報を図9(b)の一点鎖線L3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。
上記実施の形態では、制御部28は3つのアシスト力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力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、低速におけるアシスト力情報を図9(a)の実線L1とし、中速におけるアシストトルク情報を図9(a)の点線L2とし、高速におけるアシスト力情報を図9(b)の一点鎖線L3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、判断した速度のアシスト力情報を用いて、操舵トルク信号からアシスト力を決定する。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。
(E)
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の操作方向も検出しているが、操作方向の検出については、第1回転角検出部101による回転角の変化に基づいて行ってもよいし、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ステアリング回転角θfb(=θs)の間の角度差(θin―θs)(偏差角ともいう)に基づいて行っても良い。
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の操作方向も検出しているが、操作方向の検出については、第1回転角検出部101による回転角の変化に基づいて行ってもよいし、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ステアリング回転角θfb(=θs)の間の角度差(θin―θs)(偏差角ともいう)に基づいて行っても良い。
この場合、第1回転角検出部101と第2回転角検出部102の検出値が制御部28へと入力され、制御部28は車体―レバー偏差角度αを算出する。そして、図10に示すステップS120において、車体―レバー偏差角度α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。
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。
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。
(F)
上記実施の形態では、連結部25によってジョイスティックレバー24とパイロット弁42が機械的に連結されているが、これに限られるものではない。ジョイスティックレバー24とパイロット弁が機械的に連結されておらず、ジョイスティックレバー24の操作が電気的にパイロット弁に伝達されてパイロット弁が操作されてもよい。
(F)
上記実施の形態では、連結部25によってジョイスティックレバー24とパイロット弁42が機械的に連結されているが、これに限られるものではない。ジョイスティックレバー24とパイロット弁が機械的に連結されておらず、ジョイスティックレバー24の操作が電気的にパイロット弁に伝達されてパイロット弁が操作されてもよい。
図12は、ジョイスティックレバー24の操作を電気的にパイロット弁42´に伝達する構成の一例としてのステアリング操作装置8´を示す図である。図12に示すパイロット弁42´は、上記実施の形態のようなロータリー式ではなく、スプール式である。パイロット弁42´は、スプール71´とスリーブ(図示せず)を含む弁体部60を有しており、スリーブを基準として、制御部28からの信号によりスプール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。
図12に示す構成では、例えば、図5に示すようなユニバーサルジョイント部83が設けられていない。ジョイスティックレバー24は、ステアリング操作軸81に接続されている。ステアリング操作軸81はパイロット弁に連結されていない。上記実施の形態と同様に、力付与部27は、ステアリング操作軸81に補助力または反力を付与する。また、第1回転角検出部101は、ステアリング操作軸81の回転角θinを検出して制御部28へと送信する。
また、ステアリング操作装置8´では、パイロット弁42´がスプール式である。図5に示すようなパイロット弁とフロントフレーム11をリンクするリンク機構26が設けられていない。ステアリング角検出部104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が検出され、制御部28へと送信される。
制御部28は、受信した回転角θinとステアリング角θsの情報に基づいて、パイロット弁42´に指令を送信し、パイロット弁42´のスプール71´の移動を制御する。スプール71´の移動により、パイロット弁42´からステアリング弁32へと供給されるパイロット圧が変化し、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22に供給される油量が変化する。これによって、ステアリング操作が行われる。このとき、制御部28が、θinとθsの差分が小さくなるように、パイロット圧を制御することにより、回転角θinとステアリング角θsが一致するように制御してもよい。
制御部28は、受信した回転角θinとステアリング角θsの情報に基づいて、パイロット弁42´に指令を送信し、パイロット弁42´のスプール71´の移動を制御する。スプール71´の移動により、パイロット弁42´からステアリング弁32へと供給されるパイロット圧が変化し、ステアリング弁32からステアリングシリンダ21、22に供給される油量が変化する。これによって、ステアリング操作が行われる。このとき、制御部28が、θinとθsの差分が小さくなるように、パイロット圧を制御することにより、回転角θinとステアリング角θsが一致するように制御してもよい。
ステアリング操作装置8´では、電動モータ111の力がウォームギア112によってステアリング操作軸81に伝達されているが、図13に示す力付与部27´のように、ウォームギア112等の減速装置を介さずに電動モータ111の回転軸が直接ステアリング操作軸81に接続されていてもよい。
図5に示すステアリング操作装置8は、ジョイスティックレバー24自体が上下方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能である。図12に示すステアリング操作装置8´のジョイスティックレバー24自体が水平方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能な構成であってもよい。要するに、ジョイスティックレバー24の操作に基づいてパイロット弁42´が動作し、力付与部27からの力がジョイスティックレバー24に伝達可能な構成であればよい。
図5に示すステアリング操作装置8は、ジョイスティックレバー24自体が上下方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能である。図12に示すステアリング操作装置8´のジョイスティックレバー24自体が水平方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能な構成であってもよい。要するに、ジョイスティックレバー24の操作に基づいてパイロット弁42´が動作し、力付与部27からの力がジョイスティックレバー24に伝達可能な構成であればよい。
なお、電気的な伝達は、有線または無線もどちらの手段で行われてもよい。
(G)
上記実施の形態では、トルクセンサの値に応じてアシスト力を決めているが、トルクセンサが設けられておらず、速度ごとに均一なアシスト力を付与するように制御が行われても良い。具体的には、ジョイスティックレバー24の操作に応じて発生するトルクによらず、高速、中速、および低速においてそれぞれ一定のアシスト力を付与し、低速、中速、および高速の順にアシスト力の値を小さくすればよい。
(G)
上記実施の形態では、トルクセンサの値に応じてアシスト力を決めているが、トルクセンサが設けられておらず、速度ごとに均一なアシスト力を付与するように制御が行われても良い。具体的には、ジョイスティックレバー24の操作に応じて発生するトルクによらず、高速、中速、および低速においてそれぞれ一定のアシスト力を付与し、低速、中速、および高速の順にアシスト力の値を小さくすればよい。
なお、左側または右側のいずれの方向へのジョイスティックレバー24の移動かの判断は、上述したように、第1回転角検出部101の回転角の変化に基づいて行うことができる。
(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。
(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、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。
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。
(J)
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。
(K)
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
(L)
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。
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。
(K)
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
(L)
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、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上可能な効果を有し、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
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
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
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
Claims (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であって、
オペレータの操作によって前記リアフレームに対する前記フロントフレームのステアリング角を変更するジョイスティックレバーと、
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、
前記作業車両の速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部によって検出された速度に応じて、前記補助力または前記反力を付与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。 - 前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された速度が速くなる程、前記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。 - 前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、前記反力を付与し、
前記速度検出部によって検出された速度が、前記所定速度未満の場合、前記補助力を付与するよう前記力付与部を制御する、
請求項2に記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された速度が速くなる程、前記ジョイスティックレバーに付与する補助力を小さくするよう前記力付与部を制御する、
請求項2に記載の作業車両。 - 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検出部を更に備え、
前記制御部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクに応じて、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。 - 前記ステアリング角を変更する油圧アクチュエータと、
前記ジョイスティックレバーと連結され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、を備え、
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入力部材の変位量に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、
前記制御部は、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、
前記ジョイスティックレバーは、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。 - 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6に記載の作業車両。 - 前記ステアリング角を変更する油圧アクチュエータと、
前記ジョイスティックレバーと連結され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。 - 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、
前記作業車両の速度を検出する速度検出ステップと、
前記リアフレームに対する前記フロントフレームのステアリング角を変更するジョイスティックレバーのオペレータによる操作に対して、検出された前記速度に応じて補助力または反力を付与する付与ステップと、
を備えた、作業車両の制御方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015213789 | 2015-10-30 | ||
JP2015213789 | 2015-10-30 | ||
PCT/JP2016/081730 WO2017073614A1 (ja) | 2015-10-30 | 2016-10-26 | 作業車両および作業車両の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017073614A1 true JPWO2017073614A1 (ja) | 2018-08-16 |
JP6716593B2 JP6716593B2 (ja) | 2020-07-01 |
Family
ID=58630318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017547826A Active JP6716593B2 (ja) | 2015-10-30 | 2016-10-26 | 作業車両および作業車両の制御方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10730549B2 (ja) |
EP (1) | EP3254935B1 (ja) |
JP (1) | JP6716593B2 (ja) |
CN (1) | CN107406100B (ja) |
WO (1) | WO2017073614A1 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017209058A1 (ja) * | 2016-05-31 | 2017-12-07 | 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 |
JP7244985B2 (ja) * | 2017-05-19 | 2023-03-23 | 川崎重工業株式会社 | 操作装置及び操作システム |
JP7156826B2 (ja) * | 2018-06-06 | 2022-10-19 | 株式会社小松製作所 | 作業車両 |
JP7212460B2 (ja) | 2018-06-06 | 2023-01-25 | 株式会社小松製作所 | 作業車両 |
JP7212461B2 (ja) | 2018-06-06 | 2023-01-25 | 株式会社小松製作所 | 作業車両 |
JP7182947B2 (ja) * | 2018-08-13 | 2022-12-05 | 株式会社小松製作所 | ステアリング装置、ステアリングシステム、および作業車両 |
JP7358163B2 (ja) * | 2019-09-30 | 2023-10-10 | 株式会社小松製作所 | 制御システム、作業車両の制御方法、および、作業車両 |
Family Cites Families (19)
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 |
FR2575989B1 (fr) * | 1984-12-26 | 1989-08-04 | Nippon Seiko Kk | Dispositif de commande de force de direction pour systeme de direction assistee |
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 |
JP2002160660A (ja) | 2000-11-27 | 2002-06-04 | Honda Motor Co Ltd | 車両の操舵装置 |
DE10337954A1 (de) | 2003-08-19 | 2005-03-17 | Bayerische Motoren Werke Ag | Hilfskraftunterstütztes Lenksystem für ein Kraftfahrzeug, mit hydraulischer offener Mitte |
JP2005306184A (ja) | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Toyota Motor Corp | 車両の操舵装置 |
US7325636B2 (en) * | 2004-08-30 | 2008-02-05 | Caterpillar Inc. | Front-wheel drive steering compensation method and system |
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 |
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 |
JP5498858B2 (ja) | 2010-05-27 | 2014-05-21 | 日立建機株式会社 | ホイールローダ |
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 |
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 |
JP6134263B2 (ja) * | 2013-12-27 | 2017-05-24 | 株式会社Kcm | 油圧駆動システム |
-
2016
- 2016-10-26 EP EP16859843.1A patent/EP3254935B1/en active Active
- 2016-10-26 WO PCT/JP2016/081730 patent/WO2017073614A1/ja active Application Filing
- 2016-10-26 JP JP2017547826A patent/JP6716593B2/ja active Active
- 2016-10-26 US US15/556,303 patent/US10730549B2/en active Active
- 2016-10-26 CN CN201680013276.0A patent/CN107406100B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3254935A4 (en) | 2018-10-24 |
EP3254935A1 (en) | 2017-12-13 |
CN107406100A (zh) | 2017-11-28 |
US20180037255A1 (en) | 2018-02-08 |
US10730549B2 (en) | 2020-08-04 |
JP6716593B2 (ja) | 2020-07-01 |
EP3254935B1 (en) | 2020-05-20 |
WO2017073614A1 (ja) | 2017-05-04 |
CN107406100B (zh) | 2020-05-12 |
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 | |
JP6716593B2 (ja) | 作業車両および作業車両の制御方法 | |
JP6666795B2 (ja) | 作業車両 | |
JP6616661B2 (ja) | 作業車両 | |
WO2017073617A1 (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 | |
JP7212460B2 (ja) | 作業車両 | |
JP7212461B2 (ja) | 作業車両 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190902 |
|
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: 20200602 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200610 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6716593 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |