WO2019234987A1 - 作業車両 - Google Patents

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WO2019234987A1
WO2019234987A1 PCT/JP2019/006263 JP2019006263W WO2019234987A1 WO 2019234987 A1 WO2019234987 A1 WO 2019234987A1 JP 2019006263 W JP2019006263 W JP 2019006263W WO 2019234987 A1 WO2019234987 A1 WO 2019234987A1
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雄一 寺西
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株式会社小松製作所
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    • E02F3/34Dredgers; 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 bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines
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Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle.
  • steering system that detects a rotation amount of a steering input device with a sensor, and transmits a control signal calculated based on the sensor information to an actuator that controls a tire turning angle via a wire harness (so-called steering system). Steer-by-wire).
  • a joystick lever may be used instead of the steering wheel.
  • An object of the present invention is to provide a work vehicle capable of reducing the size of an operation unit.
  • the work vehicle includes a hydraulic actuator, an actual steering angle detection unit, an operation unit, a position adjustment control unit, and a steering control unit.
  • the hydraulic actuator changes the actual steering angle.
  • the actual steering angle detection unit detects an actual steering angle.
  • the operation unit includes a support unit, a rotation unit, an operation unit, an urging unit, a position adjustment unit, and a first rotation angle detection unit, and performs a steering operation.
  • the rotating part is rotatably supported by the support part.
  • the operation unit is rotatably supported by the support unit or the rotation unit, and is rotated by an operator.
  • the urging unit urges the operation unit to a predetermined position with respect to the rotating unit.
  • the urging unit urges the operation unit to a predetermined position with respect to the rotating unit.
  • the position adjustment unit adjusts the rotation angle of the rotation unit with respect to the support unit.
  • a 1st rotation angle detection part detects the rotation angle of the operation part with respect to a support part.
  • the position adjustment control unit controls the position adjustment unit based on the actual steering angle.
  • the steering control unit controls the hydraulic actuator based on the difference between the input steering angle corresponding to the rotation angle of the operation unit and the actual steering angle.
  • a work vehicle includes a hydraulic actuator, an actual steering angle detection unit, an operation unit, a position adjustment control unit, and a steering control unit.
  • the hydraulic actuator changes the actual steering angle.
  • the actual steering angle detection unit detects an actual steering angle.
  • the operation unit includes a support unit, a rotation unit, an operation unit, an urging unit, a position adjustment unit, and a second rotation angle detection unit, and performs a steering operation.
  • the rotating part is rotatably supported by the support part.
  • the operation unit is rotatably supported by the support unit or the rotation unit, and is rotated by an operator.
  • the urging unit urges the operation unit to a predetermined position with respect to the rotating unit.
  • the urging unit urges the operation unit to a predetermined position with respect to the rotating unit.
  • the position adjustment unit adjusts the rotation angle of the rotation unit with respect to the support unit.
  • the second rotation angle detection unit detects a rotation angle of the operation unit with respect to the rotation unit.
  • the position adjustment control unit controls the position adjustment unit based on the actual steering angle.
  • the steering control unit controls the hydraulic actuator based on the rotation angle of the operation unit.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 4C.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4B.
  • the block diagram for demonstrating control operation of the wheel loader of FIG. The flowchart which shows the control operation of the wheel loader of FIG.
  • the figure for demonstrating control operation of the wheel loader of FIG. The figure for demonstrating control operation of the wheel loader of FIG.
  • the figure for demonstrating control operation of the wheel loader of FIG. The block diagram which shows the steering operation apparatus of the wheel loader of Embodiment 2 concerning this invention. Sectional drawing which shows the operation unit of the wheel loader of Embodiment 2 concerning this invention.
  • FIG. 14C is a cross-sectional view taken along the line EE ′ in FIG. 14C.
  • FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line FF ′ in FIG. 14B.
  • FIG. 14C is a cross-sectional view for explaining the operation of the operation unit of FIG. 14E.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a wheel loader 1 according to the present embodiment.
  • the wheel loader 1 according to the present embodiment includes a body frame 2, a work implement 3, a pair of front tires 4, a cab 5, an engine room 6, a pair of rear tires 7, and a steering operation device 8 (see FIG. 2 described later). And.
  • front”, “rear”, “right”, “left”, “upper”, and “lower” indicate directions based on the state of looking forward from the driver's seat. Further, “vehicle width direction” and “left-right direction” are synonymous.
  • the front-rear direction is indicated by X
  • Xf is indicated for the front direction
  • Xb is indicated for the rear direction.
  • the left-right direction is indicated by Y
  • Yr is indicated for the right direction
  • Yl is indicated for the left direction.
  • the wheel loader 1 performs an earth and sand loading operation using the working machine 3.
  • the body frame 2 is a so-called articulate type, and includes a front frame 11, a rear frame 12, and a connecting shaft portion 13.
  • the front frame 11 is disposed in front of the rear frame 12.
  • the connecting shaft portion 13 is provided at the center in the vehicle width direction, and connects the front frame 11 and the rear frame 12 so as to be swingable.
  • the pair of front tires 4 are attached to the left and right of the front frame 11.
  • the pair of rear tires 7 are attached to the left and right of the rear frame 12.
  • the work machine 3 is driven by hydraulic oil from a work machine pump (not shown).
  • the work machine 3 includes a boom 14, a bucket 15, a lift cylinder 16, and a bucket cylinder 17.
  • the boom 14 is attached to the front frame 11.
  • the bucket 15 is attached to the tip of the boom 14.
  • the lift cylinder 16 and the bucket cylinder 17 are hydraulic cylinders.
  • One end of the lift cylinder 16 is attached to the front frame 11, and the other end of the lift cylinder 16 is attached to the boom 14.
  • the boom 14 swings up and down by the expansion and contraction of the lift cylinder 16.
  • One end of the bucket cylinder 17 is attached to the front frame 11, and the other end of the bucket cylinder 17 is attached to the bucket 15 via a bell crank 18. As the bucket cylinder 17 expands and contracts, the bucket 15 swings up and down.
  • the cab 5 is mounted on the rear frame 12, and includes a steering wheel handle, a joystick lever 51 (see FIG. 2 described later), a lever for operating the work machine 3, and various displays. Devices etc. are arranged.
  • the engine room 6 is disposed on the rear frame 12 on the rear side of the cab 5 and houses the engine.
  • the steering operation device 8 has steering cylinders 21 and 22, which will be described in detail later. By changing the flow rate of oil supplied to the steering cylinders 21 and 22, the vehicle body frame relative to the rear frame 12 of the front frame 11. The angle is changed and the traveling direction of the wheel loader 1 is changed.
  • the steering cylinders 21 and 22 correspond to an example of a hydraulic actuator.
  • FIG. 2 is a partial side view of the cab 5.
  • a driver's seat 19 is provided in the cab 5, and a console box 20 is disposed on the side of the driver's seat.
  • An armrest 20 a is disposed on the upper side of the console box 20.
  • a lever unit 41 is disposed at the front end of the console box 20, and a joystick lever 51 is disposed upward therefrom.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing the steering operation device 8.
  • the steering operation device 8 includes a pair of steering cylinders 21 and 22, a steering hydraulic circuit 23, a vehicle body frame angle sensor 24, an operation unit 25, a lever absolute angle sensor 26, and a base plate angle sensor 101.
  • a base plate angle detection unit 27 (see FIG. 4A), a control unit 28, and a vehicle speed sensor 29 are provided.
  • signal transmission based on electricity is indicated by a dotted line, and transmission based on hydraulic pressure is indicated by a solid line. Further, detection by the sensor is indicated by a one-dot chain line.
  • the operation unit 25 is schematically shown.
  • the vehicle body frame angle sensor 24 corresponds to an example of an actual steering angle detection unit.
  • the lever absolute angle sensor 26 corresponds to an example of a first rotation angle detection unit.
  • the pair of steering cylinders 21 and 22 are driven by hydraulic pressure.
  • the pair of steering cylinders 21 and 22 are arranged side by side on the left and right sides in the vehicle width direction with the connecting shaft portion 13 interposed therebetween.
  • the steering cylinder 21 is disposed on the left side of the connecting shaft portion 13.
  • the steering cylinder 22 is disposed on the right side of the connecting shaft portion 13.
  • One end of each of the steering cylinders 21 and 22 is attached to the front frame 11, and the other end is attached to the rear frame 12.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real When the steering cylinder 21 is extended by the hydraulic pressure from the steering hydraulic circuit 23 described later and the steering cylinder 22 is contracted, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is changed and the vehicle is turned to the right.
  • the steering cylinder 21 contracts due to the hydraulic pressure from the steering hydraulic circuit 23 and the steering cylinder 22 extends, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real changes and the vehicle turns to the left.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real when the front frame 11 and the rear frame 12 are arranged along the front-rear direction, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is zero, the right side is a positive value, and the left side is a negative value. .
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real corresponds to an example of an actual steering angle.
  • the steering hydraulic circuit 23 is a hydraulic circuit for adjusting the flow rate of oil supplied to the steering cylinders 21 and 22.
  • the steering hydraulic circuit 23 includes a hydraulic valve 31, a main pump 32, an electromagnetic pilot valve 33, and a pilot pump 34.
  • the hydraulic valve 31 is a flow rate adjusting valve that adjusts the flow rate of oil supplied to the steering cylinders 21 and 22 in accordance with the input pilot pressure.
  • a spool valve is used as the hydraulic valve 31.
  • the main pump 32 supplies hydraulic oil that operates the steering cylinders 21 and 22 to the hydraulic valve 31.
  • the hydraulic valve 31 has a valve body (not shown) that can move to a left steering position, a neutral position, and a right steering position.
  • the steering cylinder 21 contracts, the steering cylinder 22 extends, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real becomes smaller, and the vehicle body turns to the left.
  • the steering cylinder 22 contracts, the steering cylinder 21 extends, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real increases, and the vehicle body turns to the right.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real does not change.
  • the electromagnetic pilot valve 33 corresponds to an example of a control valve, and is a flow rate adjustment valve that adjusts the flow rate of pilot hydraulic pressure supplied to the hydraulic valve 31 in accordance with a command from the control unit 28.
  • a spool valve is used as the electromagnetic pilot valve 33.
  • the pilot pump 34 supplies hydraulic oil that operates the hydraulic valve 31 to the electromagnetic pilot valve 33.
  • the electromagnetic pilot valve 33 is, for example, a spool valve or the like, and is controlled according to a command from the control unit 28.
  • the electromagnetic pilot valve 33 has a valve body (not shown) that can move to a left pilot position, a neutral position, and a right pilot position. When the valve element is disposed at the left pilot position in the electromagnetic pilot valve 33, the hydraulic valve 31 is in the left steering position.
  • the hydraulic valve 31 assumes the state of the right steering position.
  • the hydraulic valve 31 is in the neutral position. As described above, by controlling the pilot pressure from the electromagnetic pilot valve 33 in accordance with the command from the control unit 28, the hydraulic valve 31 is controlled and the steering cylinders 21 and 22 are controlled.
  • the body frame angle sensor 24 detects the actual body frame angle ⁇ s_real as a detected value ⁇ s_detect (also referred to as a body frame angle) of the body frame angle.
  • the vehicle body frame angle sensor 24 is disposed in the vicinity of the connecting shaft portion 13 disposed between the steering cylinders 21 and 22.
  • the vehicle body frame angle sensor 24 is configured by, for example, a potentiometer, and the detected detection value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle is sent to the control unit 28 as a detection signal.
  • Each of the steering cylinders 21 and 22 is provided with a cylinder stroke sensor for detecting the cylinder stroke, and the detection values of these cylinder stroke sensors are sent to the control unit 28, and the detection value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle is detected. Good.
  • FIG. 4A is a perspective view of the operation unit 25.
  • FIG. 4B is a side view of the operation unit 25.
  • FIG. 4C is a plan view of the operation unit 25.
  • 4D is a cross-sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 4C.
  • 4E is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 4B.
  • FIG. 4E and FIGS. 10A to 10C, 14E, and 14F which will be described later, the configuration of the position adjustment unit 45 and the like is omitted.
  • the operation unit 25 includes a lever unit 41, a support part 42, a base part 43, an urging part 44, and a position adjustment part 45.
  • the lever unit 41 is operated by an operator.
  • the support part 42 is fixed to the console box 20 and supports the joystick lever 51 in a rotatable manner.
  • the base part 43 is rotatably supported by the support part 42.
  • the urging portion 44 urges the lever unit 41 to a predetermined position with respect to the base portion 43.
  • the position adjustment unit 45 adjusts the rotation position of the base unit 43 based on the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle.
  • the lever unit 41 is disposed at the front end portion of the console box 20 as shown in FIG. As shown in FIG. 4B, the lever unit 41 includes a joystick lever 51, a pair of connecting plates 52 and 53, a connecting portion 54, and a key 55 (see FIG. 4D).
  • the joystick lever 51 is a rod-like member and is operated by an operator.
  • the pair of connection plates 52 and 53 connect the joystick lever 51 and a rotation shaft 64 (described later) of the support portion 42, and transmit the rotation of the joystick lever 51 to the rotation shaft 64.
  • Each of the pair of connection plates 52 and 53 is disposed such that the plate-like main surface is substantially perpendicular to the front-rear direction X.
  • the pair of connection plates 52 and 53 are disposed to face each other at a predetermined interval along the front-rear direction X.
  • the connecting portion 54 is disposed between the pair of connecting plates 52 and 53 so as to connect the upper ends of the pair of connecting plates 52 and 53.
  • the lower end of the joystick lever 51 is fixed to the upper surface of the connection portion 54.
  • a through hole is formed in each of the pair of connection plates 52 and 53, and the rotation shaft 64 is inserted into the through hole of the connection plates 52 and 53.
  • the key 55 fits into a recess formed in the edge of the through hole of the connection plate 52 and a groove formed in the rotation shaft 64, and transmits the rotation of the connection plate 52 to the rotation shaft 64. It is a member to do.
  • the rotation shaft 64 is rotatably supported by the support portion 42.
  • connection member 56 and 57 for connecting the connection plates 52 and 53 are provided.
  • the connection member 56 and the connection member 57 are disposed below the center P3 of the rotation shaft 64 and outside the rotation shaft 64 in the vehicle width direction.
  • the connecting member 56 is disposed on the right side Yr side of the rotating shaft 64 in the vehicle width direction Y, and the connecting member 57 is disposed on the left side Yl side of the rotating shaft 64 in the vehicle width direction Y. Yes.
  • FIG. 10A described later when the joystick lever 51 is rotated by the operator, the pair of connecting plates 52 and 53 are also rotated together with the connecting portion 54, and the rotation shaft 64 is rotated via the key 55. .
  • the support part 42 supports the lever unit 41 so that rotation is possible.
  • the support portion 42 is fixed, for example, inside the console box 20 shown in FIG. As shown in FIG. 4A, the support portion 42 includes a support frame 60 and a rotation shaft 64.
  • the support frame 60 is a member formed in a U shape in a side view.
  • the support frame 60 includes a pair of shaft support portions 61 and 62 facing in the front-rear direction X, and a connecting portion 63 that connects the shaft support portion 61 and the lower end of the shaft support portion 62.
  • a through hole is formed in each of the shaft support portion 61 and the shaft support portion 62 along the front-rear direction X.
  • the rotation shaft 64 is rotatably inserted into a through hole formed in the shaft support portions 61 and 62.
  • the rotating shaft 64 is disposed along the front-rear direction X in a substantially horizontal direction.
  • the base part 43 is rotatably supported by the support part 42.
  • the base portion 43 includes a base plate 71, a pair of support plates 72, 73, a transmission gear portion 74, and a detection gear portion 75.
  • the base plate 71 corresponds to an example of a rotating part, and is a plate-like member arranged so as to cover the pair of connecting plates 52 and 53 from below.
  • the base plate 71 is convexly curved downward when viewed along the front-rear direction X (see FIG. 4E).
  • the pair of support plates 72 and 73 support the base plate 71 on the rotation shaft 64 so as to be rotatable as shown in FIGS. 4B and 4C.
  • the pair of support plates 72 and 73 are arranged so as to sandwich the connection plates 52 and 53 from the outside in the front-rear direction X.
  • the support plate 72 is disposed on the front direction Xf side of the connection plate 52, and the support plate 73 is disposed on the rear direction Xb side of the connection plate 53.
  • Through holes are formed in the support plates 72 and 73 along the front-rear direction X, and a rotation shaft 64 is inserted into these through holes.
  • the support plates 72 and 73 are disposed so as to be rotatable with respect to the rotation shaft 64.
  • the lower ends of the support plates 72 and 73 are convexly curved downward
  • the base plate 71 is disposed so as to connect the lower end of the support plate 72 and the lower end of the support plate 73.
  • Grooves 76 are formed in the width direction Y on the upper surface 71a of the base plate 71 as shown in FIG. 4E. An end on the right direction Yr side in the width direction Y of the groove 76 is indicated by 76R, and an end on the left direction Yl side is indicated by 76L.
  • the transmission gear unit 74 transmits the driving force of the position adjusting unit 45 to the base plate 71.
  • the transmission gear portion 74 is disposed on the front side of the support plate 72 and is connected to the support plate 72.
  • a through hole is formed in the transmission gear portion 74 along the front-rear direction X, and a rotation shaft 64 is inserted into the through hole.
  • the transmission gear part 74 is comprised so that rotation with respect to the rotating shaft 64 is possible.
  • the transmission gear portion 74 has a lower end surface 74a that is convexly curved downward, and a gear shape is formed on the lower end surface 74a.
  • the lower end surface 74a meshes with a worm gear 94 of the position adjusting unit 45 described later.
  • the detection gear unit 75 is used for detecting the position of the base plate 71.
  • the detection gear portion 75 is disposed on the front direction Xf side of the transmission gear portion 74 and is connected to the transmission gear portion 74.
  • a through hole is formed in the detection gear portion 75 along the front-rear direction X, and a rotation shaft 64 is inserted into the through hole.
  • the detection gear part 75 is comprised so that rotation with respect to the rotating shaft 64 is possible.
  • the detection gear portion 75 is formed such that a lower end surface 75a is curved downward and convex, and a gear shape is formed on the lower end surface 75a.
  • the lower end surface 75a meshes with a gear 103 connected to a base plate angle sensor 101 described later.
  • the base portion 43 can be rotated with respect to the rotation shaft 64 by the driving force of the position adjusting portion 45 (see FIG. 3 and FIG. 10B described later).
  • the transmission gear portion 74 is rotated with respect to the support portion 42 by the driving force of the position adjusting portion 45, the support plates 72 and 73 and the base plate 71 connected to the transmission gear portion 74 are also rotated.
  • the detection gear unit 75 connected to the transmission gear unit 74 also rotates, and the rotation position of the base plate 71 is detected by the base plate angle sensor 101 via the detection gear unit 75.
  • the urging unit 44 urges the lever unit 41 to a predetermined position with respect to the base plate 71. Specifically, as shown in FIG. 4E, the urging unit 44 urges the lever unit 41 so that the joystick lever 51 is positioned at the center of the base plate 71 in the vehicle width direction Y.
  • the predetermined position is a position where a straight line L1 passing through the center of the joystick lever 51 passes through the center position P1 of the right end 76R and the left end 76L of the groove 76 in the base plate 71 as shown in FIG. 4E.
  • the straight line L1 can be said to be a straight line passing through the center position P2 of the connecting member 56 and the connecting member 57 of the lever unit 41 and the center P3 of the rotation shaft 64.
  • the urging unit 44 includes a spring member 80 and a damper 84.
  • the spring member 80 is a coil spring and is disposed around the rotation shaft 64 as shown in FIG. 4A.
  • a reaction force can be generated when the operator operates the joystick lever 51 from the predetermined position to the left and right with respect to the base plate 71, and the operator can be given a feeling of operation.
  • a rotation shaft 64 is inserted into the spring member 80.
  • the spring member 80 is disposed between the pair of connection plates 52 and the connection plate 53.
  • the spring member 80 includes a coil portion 81, a first end portion 82, and a second end portion 83.
  • the coil portion 81 is inserted through the rotation shaft 64.
  • the first end portion 82 and the second end portion 83 extend downward from the coil portion 81 and are disposed between the connection member 56 and the connection member 57.
  • the first end portion 82 is disposed in contact with the connection member 56 on the left direction Yl side of the connection member 56. Further, the lower end of the first end portion 82 is in contact with the right end 76 ⁇ / b> R of the groove 76.
  • the second end portion 83 is disposed on the right side Yr side of the connection member 57 in contact with the connection member 57. Further, the lower end of the second end portion 83 is in contact with the left end 76 ⁇ / b> L of the groove 76.
  • the spring member 80 exerts an elastic force so as to push the connecting member 56 and the right end 76R to the right direction Yr, and push the connecting member 57 and the left end 76L to the left direction Yl.
  • a reaction force generated in the joystick lever 51 by the spring member 80 will be described.
  • a reaction force is generated by the spring member 80 according to the rotation angle of the joystick lever 51 with respect to the base plate 71.
  • the rotation angle from the center position of the joystick lever 51 relative to the support portion 42 is an actual lever angle ⁇ i_real, and the rotation angle from the center position of the base plate 71 relative to the support portion 42 is an actual base plate angle ⁇ b_real.
  • the center position of the joystick lever 51 with respect to the support portion 42 is a straight line L0 in which the straight line L1 along the longitudinal direction of the joystick lever 51 passes through the center P3 of the rotation shaft 64 and is arranged in the vertical direction as shown in FIG. 4E. It is a matching position.
  • the angle when the joystick lever 51 is rotated rightward from the center position is a positive value, and the angle when the joystick lever 51 is rotated leftward from the center position is a negative value.
  • the center position of the base plate 71 with respect to the support portion 42 is a position where the center positions P1 of the right end 76R and the left end 76L of the groove 76 of the base plate 71 are arranged on the straight line L0.
  • the angle when the base plate 71 is rotated rightward from the center position is a positive value, and the angle when the base plate 71 is rotated leftward from the center position is a negative value.
  • the joystick lever 51 is rotated rightward as shown in FIG. 10A described later, the first end portion 82 of the spring member 80 is pushed and moved clockwise (leftward Yl side) by the connecting member 56.
  • the front end of the first end portion 82 is separated from the right end 76R of the groove 76 to the left direction Yl. Further, since the tip end of the second end portion 83 is in contact with the left end 76L of the groove 76, the second end portion 83 cannot move in the clockwise direction (left direction Yl side), and the connecting member 57 is connected to the second end portion 83. To the left direction Yl. As a result, the first end portion 82 of the spring member 80 urges the connection member 56 to push in the counterclockwise direction, so that the spring member 80 moves the joystick lever 51 vertically through the center P3 of the rotation shaft 64. It is energized to return on line L0.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the actual lever relative angle ⁇ d_real, which is the difference obtained by subtracting the actual base plate angle ⁇ b_real from the actual lever angle ⁇ i_real, and the reaction force generated by the spring member 80.
  • the spring member 80 has reaction force characteristics as shown in FIG.
  • a positive value ⁇ d_real indicates a case where the joystick lever 51 is rotated rightward with respect to the base plate 71
  • a negative value ⁇ d_real indicates that the joystick lever 51 is moved leftward with respect to the base plate 71.
  • a positive reaction force indicates a reaction force generated in the left direction
  • a negative reaction force indicates a reaction force generated in the right direction.
  • the initial reaction force is F1
  • the value of the reaction force increases as the value of ⁇ d_real increases.
  • ⁇ d_real is a negative value
  • the initial reaction force is ⁇ F1
  • the value of the reaction force decreases as the value of ⁇ d_real decreases. That is, the spring characteristic of the spring member 80 is formed linearly, and the reaction force against the turning operation of the joystick lever 51 increases as the absolute value of ⁇ d_real increases.
  • the joystick lever 51 rotates relative to the base plate 71, and the reaction force increases as the absolute value of ⁇ d_real increases.
  • the damper 84 is provided between the rotation shaft 64 and the shaft support portion 62. The damper 84 generates a resistance corresponding to the angular velocity of the joystick lever 51.
  • the position adjustment unit 45 adjusts the position of the base plate 71 based on the detection value of the vehicle body frame angle sensor 24. As shown in FIGS. 4A and 4B, the position adjusting unit 45 is disposed on the upper surface of the connecting unit 63 and includes an electric motor 91, an output gear 92, a reduction gear 93, and a worm gear 94.
  • the electric motor 91 corresponds to an example of an actuator and is driven by a command from the control unit 28.
  • the electric motor 91 is arranged such that its output shaft is along the vehicle width direction Y.
  • the output gear 92 is fixed to the output shaft of the electric motor 91.
  • the reduction gear 93 is disposed on the upper side of the output gear 92 and meshes with the output gear 92.
  • the reduction gear 93 has a larger diameter than the output gear 92 and reduces the rotation of the electric motor 91.
  • the worm gear 94 is disposed along the vehicle width direction Y on the rotation shaft 95 to which the reduction gear 93 is fixed. As shown in FIG. 4D, the worm gear 94 meshes with the lower end surface 74 a of the transmission gear portion 74.
  • the reduction gear 93 and the worm gear 94 correspond to an example of a reduction unit. With such a configuration, the output gear 92 is rotated and the reduction gear 93 is also rotated by driving the electric motor 91. The rotation of the reduction gear 93 causes the worm gear 94 to rotate via the rotation shaft 95, the transmission gear portion 74 rotates about the rotation shaft 64, and the base plate 71 rotates.
  • the lever absolute angle sensor 26 is constituted by, for example, a potentiometer, and an actual lever angle ⁇ i_real which is a rotation angle of the rotation shaft 64 with respect to the support portion 42 (specifically, the support frame 60) is obtained as a lever angle detection value ⁇ i_detect. Detect as. As shown in FIG. 4D, the lever absolute angle sensor 26 is disposed on the outer side (rear direction Xb side) of the shaft support portion 62 of the support portion 42. The detection value ⁇ i_detect of the lever angle detected by the lever absolute angle sensor 26 is sent to the control unit 28 as a detection signal.
  • the base plate angle detection unit 27 includes a base plate angle sensor 101, a detection shaft 102, and a gear 103.
  • the base plate angle sensor 101 is configured by, for example, a potentiometer, and detects an actual base plate angle ⁇ b_real that is a rotation angle of the base plate 71 with respect to the support portion 42 (specifically, the support frame 60) as a detected value ⁇ b_detect of the base plate angle. .
  • the base plate angle sensor 101 is fixed to the outside of the shaft support portion 61.
  • the detection axis 102 is an axis whose rotation angle is detected by the base plate angle sensor 101.
  • the detection shaft 102 extends from the base plate angle sensor 101 through the shaft support 61 to the inside of the shaft support 61.
  • the gear 103 is fixed to the detection shaft 102.
  • the gear 103 is engaged with the lower end surface 75 a of the detection gear portion 75 of the base portion 43.
  • the detection gear unit 75 is similarly rotated, and the detection shaft 102 is also rotated through the gear 103 by the rotation.
  • the rotation of the detection shaft 102 is detected by the base plate angle sensor 101, and the rotation angle of the base plate 71 with respect to the support portion 42 is detected.
  • the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle detected by the base plate angle sensor 101 is sent to the control unit 28 as a detection signal.
  • the control unit 28 includes a CPU, a memory, and the like, and executes each function described below. As shown in FIG. 3, the control unit 28 includes a motor drive control unit 110 and a steering control unit 120. The vehicle speed sensor 29 detects the vehicle speed V and transmits it to the control unit 28 as a detection signal.
  • the motor drive control unit 110 is an example of a position adjustment control unit, and adjusts the rotation angle of the base plate 71 based on the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle detected by the vehicle body frame angle sensor 24.
  • the steering control unit 120 is an electromagnetic pilot valve based on the detected value ⁇ i_detect of the lever angle detected by the lever absolute angle sensor 26, the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle detected by the vehicle body frame angle sensor 24, and the vehicle speed V. 33 is controlled to change the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real.
  • FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the angle scale of the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle and the angle scale of the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle (also the detected value ⁇ i_detect of the lever angle). As shown in FIG. 6, the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle and the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle have a proportional relationship.
  • the motor drive control unit 110 adjusts the position of the base plate 71 so that the actual base plate angle ⁇ b_real matches the angle obtained by converting the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle into the angle scale of the base plate 71. For example, when the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle is 10 °, the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle is converted to the angle scale of the base plate 71, so that the rotation angle of the base plate 71 is 5 °.
  • the electric motor 91 is controlled by the motor drive control unit 110.
  • the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle converted to the angle scale of the base plate 71 is referred to as a detected value ⁇ sc_detect of the converted vehicle body frame angle.
  • the motor drive control unit 110 includes a calculation unit 111, a PID control unit 112, and a driver 113 as shown in FIG.
  • the calculation unit 111 converts the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle detected by the vehicle body frame angle sensor 24 into the angle scale of the base plate 71.
  • the calculation unit 111 calculates the difference between the detected value ⁇ sc_detect of the converted vehicle body frame angle and the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle detected by the base plate angle sensor 101.
  • the calculation unit 111 transmits the calculation result to the PID control unit 112.
  • the PID control unit 112 determines a control parameter so that the detected base plate angle detection value ⁇ b_detect matches the converted rotation angle, and transmits the control parameter to the driver 113.
  • the driver 113 controls the electric motor 91 based on the received control parameter. Thereby, the rotation angle of the base plate 71 can be matched with the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real.
  • the steering control unit 120 detects the detected value ⁇ i_detect of the lever angle detected by the lever absolute angle sensor 26, the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle detected by the vehicle body frame angle sensor 24, and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 29.
  • the electromagnetic pilot valve 33 is controlled based on the above.
  • FIG. 6 shows the relationship between the angle scale of the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle and the angle scale of the detected value ⁇ i_detect of the lever angle.
  • the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle and the detected value ⁇ i_detect of the lever angle have a proportional relationship.
  • the steering control unit 120 controls the electromagnetic pilot valve 33 so that the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real coincides with the angle obtained by converting the detected value ⁇ i_detect of the lever angle into the angle scale of the vehicle body frame angle ⁇ s. For example, if the detected value ⁇ i_detect of the lever angle is 5 °, converting the detected value ⁇ i_detect of the lever angle into the angle scale of the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle becomes 10 °, so the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real becomes 10 °.
  • the steering control unit 120 controls the electromagnetic pilot valve 33.
  • the lever angle detection value ⁇ i_detect converted to the angle scale of the vehicle body frame angle detection value ⁇ s_detect is referred to as a conversion lever angle detection value ⁇ ic_detect.
  • the detection value ic_detect of the conversion lever angle corresponds to an example of the input steering angle.
  • the steering control unit 120 includes a calculation unit 121, a storage unit 122, and an EPC (Electromagnetic Proportional Control) command unit 123.
  • the calculation unit 121 converts the detected value ⁇ i_detect of the lever angle detected by the lever absolute angle sensor 26 into an angle scale of the steering angle.
  • the calculation unit 121 calculates a difference (also referred to as a deviation angle) between the detection value ⁇ ic_detect of the conversion lever angle and the detection value ⁇ s_detect of the body frame angle.
  • the calculation unit 121 transmits the calculated difference to the EPC command unit 123.
  • the detection value ⁇ ic_detect of the conversion lever angle can be said to be the target vehicle body frame angle.
  • the EPC command unit 123 determines the EPC command current from the graph stored in the storage unit 122 based on the received difference and the vehicle speed V detected by the vehicle speed sensor 29.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a graph for determining the EPC control stored in the storage unit 122.
  • curves indicating the value of the EPC control current with respect to the deviation angle are set at a plurality of vehicle speeds.
  • a curve C3 when the vehicle speed is 30 km / h are set. The faster the vehicle speed, the smaller the EPC control current value.
  • the speed at which the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real changes decreases, and high-speed stability can be improved.
  • the speed at which the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real changes also referred to as angular speed
  • the speed at which the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real changes increases, and operability at low speed can be improved.
  • the vehicle speed V is between C1, C2, and C3, the EPC control current is determined by interpolation calculation.
  • the EPC command unit 123 transmits the EPC command current determined using the data shown in FIG. 7 to the electromagnetic pilot valve 33.
  • the control unit 28 may control the main pump 32, the pilot pump 34, and the like.
  • the transmission and reception of signals between the control unit 28, the vehicle body frame angle sensor 24, the lever absolute angle sensor 26, the base plate angle sensor 101, the vehicle speed sensor 29, the electric motor 91, and the electromagnetic pilot valve 33 each is wireless. It may be performed or may be performed by wire.
  • FIG. 8 is a block diagram for explaining the control operation of the wheel loader 1.
  • the electrical operation is indicated by a dotted line
  • the mechanical operation is indicated by a solid line
  • the operation using hydraulic pressure is indicated by a one-dot chain line.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the control operation of the wheel loader 1 of the present embodiment.
  • 10A to 10C are cross-sectional views for explaining the control operation of the wheel loader 1 of the present embodiment.
  • the base plate 71 is also located at a predetermined initial position.
  • the predetermined initial position is, for example, a position P1 in the base plate 71 (center position between the right end 76R and the left end 76L of the groove 76) on a straight line L1 passing through the center of the joystick lever 51 as shown in FIG. 4E. The state that is.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real indicates the angle from that state, assuming that the state along the front-rear direction with respect to the rear frame 12 is zero.
  • the actual lever angle ⁇ i_real indicates a rotation angle from the center position of the joystick lever 51 as shown in FIG. Further, when obtaining the difference (deviation angle), for example, the rotation in the right direction may be calculated as a positive angle, and the rotation in the left direction may be calculated as a negative angle.
  • the electromagnetic pilot valve 33 is in a neutral position.
  • the hydraulic valve 31 is also in the neutral position.
  • oil is not supplied to or discharged from the left and right steering cylinders 21 and 22, and the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is maintained at zero.
  • the operator applies an operation force Fin to rotate the joystick lever 51 from the center position to the right as shown in FIG.
  • the operating force Fin exceeds the initial biasing force of the spring member 80, as shown in FIG. 10A
  • the joystick lever 51 rotates rightward and the actual lever angle ⁇ i_real increases. Note that the reaction force applied by the spring member 80 increases with the rightward movement.
  • step S10 the lever absolute angle sensor 26 detects the actual lever angle ⁇ i_real of the joystick lever 51 operated by the operator as shown in FIG. 8 as the detected value ⁇ i_detect of the lever angle.
  • step S20 the body frame angle sensor 24 detects the actual body frame angle ⁇ s_real as the detected value ⁇ s_detect of the body frame angle.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is zero.
  • the detection value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle which is a detection value by the vehicle body frame angle sensor 24, is zero. Since the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is substantially zero, the base plate 71 is not rotated. Therefore, as shown in FIG. 10A, when the joystick lever 51 is rotated to the right, a straight line L1 passing through the center of the joystick lever 51 (also referred to as a straight line along the joystick lever 51) rotates from the position P1 of the base plate 71. It has become a state.
  • the first end portion 82 of the spring member 80 is moved in the clockwise direction (left direction Yl side) by the connecting member 56, and the tip end of the first end portion 82 is moved leftward from the right end 76R of the groove 76 in the left direction Yl. Separated to the side. Further, since the tip end of the second end portion 83 is in contact with the left end 76L of the groove 76, the second end portion 83 cannot move in the clockwise direction (left direction Yl side), and the connecting member 57 is connected to the second end portion 83. To the left direction Y1.
  • step S30 the calculation unit 121 converts the detected lever angle detection value ⁇ i_detect into an angle scale of the detection value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle using the graph shown in FIG. ⁇ ic_detect is calculated. Then, the calculation unit 121 calculates a difference (deviation angle ⁇ e 1 ) between the detection value ⁇ ic_detect of the conversion lever angle and the detection value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle. The calculation unit 121 transmits the calculated deviation angle ⁇ e 1 to the EPC command unit 123.
  • step S40 the EPC command unit 123 uses the difference received from the calculation unit 121 and the speed V received from the vehicle speed sensor 29 to calculate the EPC from the data shown in FIG.
  • the current i is determined, and the electromagnetic pilot valve 33 is commanded. Since the joystick lever 51 is rotated to the right, the electromagnetic pilot valve 33 takes the right pilot position, and the pilot pressure controlled by the electromagnetic pilot valve 33 is supplied to the hydraulic valve 31 (see FIG. 8). By supplying the pilot pressure, the hydraulic valve 31 takes the right steering position, the steering cylinder 21 is extended, and the main hydraulic pressure is supplied to the steering cylinders 21 and 22 so that the steering cylinder 22 is contracted.
  • step S50 the base plate angle sensor 101 detects the actual base plate angle ⁇ b_real as the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle.
  • step S60 the calculation unit 111 of the motor drive control unit 110 converts the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle into the detected value ⁇ sc_detect of the converted vehicle frame angle that is the angle scale of the base plate 71 using the graph shown in FIG. Convert to Then, the calculation unit 111 calculates a deviation angle ⁇ e 2 (also referred to as a difference) between the detection value ⁇ sc_detect of the converted vehicle body frame angle and the detection value ⁇ b_detect of the base plate angle detected by the base plate angle sensor 101.
  • a deviation angle ⁇ e 2 also referred to as a difference
  • step S ⁇ b> 70 the PID control unit 112 determines control parameters such that the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle matches the detected value ⁇ sc_detect of the converted vehicle body frame angle, and transmits the control parameter to the driver 113.
  • step S80 the driver 113 drives the electric motor 91 so that the detected value ⁇ b_detect of the base plate angle becomes the detected value ⁇ sc_detect of the converted vehicle body frame angle.
  • the base plate 71 rotates clockwise (in the direction of arrow H) in FIG. 10A around the center P3 of the rotation shaft 64.
  • the deviation angle between the actual lever angle ⁇ i_real and the actual base plate angle ⁇ b_real becomes small as shown in FIG.
  • the biasing force becomes smaller.
  • the electromagnetic pilot valve 33 takes a neutral position, and the hydraulic valve 31 also takes a neutral position. For this reason, oil is not supplied to or discharged from the left and right steering cylinders 21 and 22, and the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is maintained at the rotation angle ⁇ 1.
  • the base plate 71 also rotates clockwise by ⁇ 1 and a straight line L1 passing through the center of the joystick lever 51 is positioned at the center of the base plate 71.
  • the base plate 71 is disposed at a position where the center position P1 of the right end 76R and the left end 76L of the groove 76 is disposed on the straight line L1.
  • the positional relationship between the base plate 71 and the joystick lever 51 is the same as that shown in FIG. 4E.
  • the base plate 71 rotates to a position corresponding to the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real, the state of the electromagnetic pilot valve 33 (intermediate position, right pilot position, left side) regardless of the position of the joystick lever 51.
  • the reaction force applied to the operation is determined corresponding to the pilot position.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is in the state of ⁇ 1c due to a delay in the reaction of the left and right steering cylinders 21 and 22.
  • the second end 83 of the spring member 80 is pushed by the connecting member 57 as shown in FIG. 10C. In order to move counterclockwise (right direction Yr), the second end 83 is separated from the left end 76L of the groove 76.
  • the first end portion 82 of the spring member 80 presses the right end 76 ⁇ / b> R of the groove 76. Accordingly, since the second end 83 of the spring member 80 pushes the connecting member 57 in the clockwise direction, the spring member 80 biases the lever unit 41 against the base plate 71 so as to be in the state of FIG. 10B. doing.
  • the electromagnetic pilot valve 33 takes the left pilot position, the pilot pressure is supplied to the hydraulic valve 31, and the hydraulic valve 31 takes the left steering position. Thereby, the hydraulic pressure is supplied so that the steering cylinder 22 extends and the steering cylinder 21 contracts.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real gradually decreases from the rotation angle ⁇ 1c.
  • the change in the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is reflected on the base plate 71 as described above, and the base plate 71 also rotates in the same manner as the change in the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real.
  • the electromagnetic pilot valve 33 is in a neutral position, and the hydraulic valve 31 is also in a neutral position. For this reason, oil is not supplied to or discharged from the left and right steering cylinders 21 and 22, and the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is also returned to zero and maintained. Thereby, the front frame 11 is returned to the direction along the front-rear direction with respect to the rear frame 12.
  • the joystick lever 51 is rotated to the left, the description is omitted because it is the same as described above.
  • Embodiment 2 Next, the wheel loader in Embodiment 2 concerning this invention is demonstrated.
  • the wheel loader of the second embodiment is different from the wheel loader 1 of the first embodiment in the configuration of the steering operation device. Therefore, it demonstrates centering around this difference, and abbreviate
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the steering operation device 308 according to the second embodiment.
  • the steering operation device 8 according to the first embodiment is provided with the lever absolute angle sensor 26 that detects the rotation angle of the joystick lever 51 with respect to the support portion 42.
  • a lever relative angle sensor 326 for calculating the angle of the joystick lever 51 with respect to the base plate 71 is provided.
  • the lever relative angle sensor 326 corresponds to an example of a second rotation angle detection unit.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the operation unit 325 of the second embodiment.
  • the operation unit 325 shown in FIG. 12 is provided with a lever relative angle detection unit 330.
  • the lever relative angle detection unit 330 includes a lever relative angle sensor 326, a detection shaft 327, and a gear 328.
  • a detection gear 376 is fixed to the rotation shaft 64.
  • the lever relative angle sensor 326 is configured by, for example, a potentiometer, and detects an actual lever relative angle ⁇ d_real that is a rotation angle of the joystick lever 51 with respect to the base plate 71 as a detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle.
  • the lever relative angle sensor 326 is fixed inside the support plate 73 (on the connection plate 53 side).
  • the detection shaft 327 is a shaft whose rotation angle is detected by the lever relative angle sensor 326.
  • the detection shaft 327 extends from the lever relative angle sensor 326 in the forward direction Xf.
  • the gear 328 is fixed to the detection shaft 327.
  • the gear 328 meshes with the lower end surface of the detection gear 376 fixed to the rotation shaft 64.
  • the rotation shaft 64 rotates, and the detection gear 376 fixed to the rotation shaft 64 also rotates.
  • the gear 328 and the detection shaft 327 are rotated, and the angle of the detection shaft 327 is detected by the lever relative angle sensor 326.
  • the lever relative angle sensor 326 detects the relative angle of the joystick lever 51 with respect to the base plate 71. be able to.
  • the detection value ⁇ d_detect of the lever relative angle detected by the lever relative angle sensor 326 corresponds to the difference between the actual lever angle ⁇ i_real of the joystick lever 51 with respect to the support portion 42 and the actual base plate angle ⁇ b_real of the base plate 71 with respect to the support portion 42. For this reason, the detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle detected by the lever relative angle sensor 326 is transmitted to the calculation unit 121. Therefore, the lever relative angle sensor 326 corresponds to an example of a relative angle detection unit that detects a relative angle of the joystick lever 51 with respect to the base plate 71.
  • FIG. 13 is a control block diagram for explaining the control operation of the wheel loader 1.
  • the detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle detected by the lever relative angle sensor 326 is the difference between the rotation angle of the joystick lever 51 with respect to the support portion 42 and the rotation angle of the base plate 71 with respect to the support portion 42 ( Equivalent to the deviation angle).
  • the calculation unit 121 converts the lever relative angle detection value ⁇ d_detect acquired from the lever relative angle sensor 326 into an angle scale of the vehicle body frame angle and transmits it to the EPC command unit 123 as ⁇ e 1. To do.
  • the control flow of the second embodiment will be described with reference to FIG. 9.
  • a detection value ⁇ d_detect of the lever relative angle is detected instead of steps S10 to S30.
  • the wheel loader of the third embodiment is different from the wheel loader 1 of the first embodiment in the configuration of the lever unit. Therefore, it demonstrates centering around this difference, and abbreviate
  • FIG. 14A is a perspective view showing the operation unit 425 of the present embodiment.
  • FIG. 14B is a side view of FIG. 14A.
  • FIG. 14C is a plan view of FIG. 14A.
  • FIG. 14D is a cross-sectional view taken along the line EE ′ in FIG. 14C.
  • 14E is a cross-sectional view taken along the line FF ′ in FIG. 14B.
  • the lever unit 441 of the present embodiment includes a joystick lever 51 and a connecting portion 452 that connects the joystick lever 51 to the rotation shaft 64.
  • the joystick lever 51 corresponds to an example of an operation unit.
  • a joystick lever 51 is fixed to the connecting portion 452.
  • the connecting portion 452 has a thickness in the front-rear direction X, and as shown in FIG. 14E, the upper portion is a semicircular shape in a cross-sectional view, and the lower portion is a triangular member.
  • a through hole is formed in the connecting portion 452 along the front-rear direction X, and the rotation shaft 64 is inserted into the through hole.
  • a recess is formed in each of the connecting portion 452 and the rotation shaft 64, and a key 453 is fitted in these recesses.
  • the rotation of the joystick lever 51 is transmitted to the rotation shaft 64 via the connecting portion 452 by the key 453.
  • FIG. 14E the upper portion is a semicircular shape in a cross-sectional view
  • the lower portion is a triangular member.
  • a through hole is formed in the connecting portion 452 along the front-rear direction X, and the rotation shaft 64 is inserted into the through hole.
  • the lower end 454 that is the triangular tip of the connecting portion 452 is located on the line L ⁇ b> 2 along the longitudinal direction of the joystick lever 51.
  • a hole 455 is formed along the line L2 at the lower end 454 of the connecting portion 452. Note that three holes 455 are formed side by side in the front-rear direction X as shown in FIG. 14D.
  • the urging portion 444 includes a spring member 480, a cam 481, a cam follower 482, and a damper 84.
  • the spring member 480 is disposed inside the front and rear holes 455 excluding the middle of the three holes 455.
  • the cam 481 has three rod-like portions 483 and a cam follower support portion 484.
  • the three rod-like parts 483 are inserted into the three holes 455 from below.
  • the middle hole 455 is formed to have substantially the same diameter as the rod-like portion 483, and functions as a guide.
  • a contact portion 485 is formed in the vicinity of the lower ends of the two rod-like portions 483 except for the middle in the front-rear direction X, and the lower end of the spring member 480 is in contact.
  • the cam follower support portion 484 is provided below the three rod-like portions 483, and the lower ends of the three rod-like portions 483 are fixed.
  • a through hole is formed in the front-rear direction of the cam follower support portion 484, and a shaft portion 482a of the cam follower 482 is disposed.
  • the cam follower 482 includes a shaft portion 482a and rotating portions 482b disposed at both ends thereof. Accordingly, the cam follower 482 is configured to be rotatable with respect to the cam follower support portion 484.
  • the base portion 443 of the third embodiment includes a base plate 471 having a shape different from that of the base plate 71 as compared with the base portion 43 of the first embodiment.
  • the base plate 471 has a groove portion 476 that is curved downward and convex.
  • the groove portion 476 is curved so as to be directed toward the center 476M in the vehicle width direction Y.
  • the cam follower 482 is pressed against the bottom surface of the groove 476 by the elastic force of the spring member 480.
  • the lever unit 441 is biased with respect to the base plate 471 so that the straight line L ⁇ b> 2 passes through the center 476 ⁇ / b> M of the groove portion 476.
  • the cam follower 482 is pressed against the bottom surface of the groove 476 by the biasing force of the spring member 480.
  • the cam follower 482 is rotated by a force rotating toward the center 476M (see arrow J).
  • the lever unit 441 is biased against the base plate 471 so that the cam follower 482 is positioned at the center 476M. Accordingly, a reaction force can be generated when the joystick lever 51 is operated, and an operational feeling can be given to the operator.
  • the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment includes steering cylinders 21 and 22 (an example of a hydraulic actuator), a vehicle body frame angle sensor 24 (an example of an actual steering angle detection unit), and operation units 25 and 325. 425, a motor drive control unit 110 (an example of a position adjustment control unit), and a steering control unit 120.
  • the steering cylinders 21 and 22 change the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of an actual steering angle).
  • the body frame angle sensor 24 detects the actual body frame angle ⁇ s_real as a detected value ⁇ s_detect of the body frame angle.
  • the operation units 25, 325, and 425 include a support part 42, base plates 71 and 471 (an example of a rotation part), a joystick lever 51 (an example of an operation part), biasing parts 44 and 444, and a position adjustment part 45. And a lever absolute angle sensor 26 (an example of a first rotation angle detection unit) for steering operation.
  • the base plate 71 is rotatably supported by the support portion 42.
  • the joystick lever 51 is rotatably supported by the support portion 42 and is rotated by an operator.
  • the urging units 44 and 444 urge the joystick lever 51 to a predetermined position with respect to the base plate 71.
  • the position adjustment unit 45 adjusts the rotation angle of the base plate 71 with respect to the support unit 42.
  • the lever absolute angle sensor 26 detects an actual lever angle ⁇ i_real (an example of a rotation angle) of a joystick lever 51 (an example of an operation unit) with respect to the support unit 42 as a lever angle detection value ⁇ i_detect.
  • the motor drive control unit 110 controls the position adjustment unit 45 based on the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle.
  • the steering control unit 120 detects a conversion lever angle detection value ⁇ ic_detect (an example of an input steering angle) corresponding to a lever angle detection value ⁇ i_detect (an example of a rotation angle) and a vehicle body frame angle detection value ⁇ s_detect (an example of an actual steering angle). )
  • To control the steering cylinders 21 and 22 an example of a hydraulic actuator.
  • an operation feeling can be given to the operation of the joystick lever 51 by the operator by the urging portions 44 and 444, so that it is not necessary to use an actuator such as a motor for the generation of the operation feeling. For this reason, it is possible to reduce the size of the operation units 25, 325, and 425. Further, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be reflected in the position of the base plate 71, and a reaction force corresponding to the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be applied to the joystick lever 51.
  • the steering cylinders 21 and 22 can be controlled based on the actual lever angle ⁇ i_real. Further, the steering cylinders 21 and 22 are controlled using a value corresponding to the difference between the detected value ⁇ ic_detect of the converted lever angle obtained by converting the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle and the detected value ⁇ i_detect of the lever angle into the angle scale of the vehicle body frame angle. can do. Thus, the steering cylinders 21 and 22 can be controlled based on the detection value ⁇ ic_detect of the conversion lever angle (an example of the input steering angle) and the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle).
  • the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment includes steering cylinders 21 and 22 (an example of a hydraulic actuator), a vehicle body frame angle sensor 24 (an example of an actual steering angle detection unit), and operation units 25 and 325. 425, a motor drive control unit 110 (an example of a position adjustment control unit), and a steering control unit 120.
  • the steering cylinders 21 and 22 change the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of an actual steering angle).
  • the body frame angle sensor 24 detects the actual body frame angle ⁇ s_real as a detected value ⁇ s_detect of the body frame angle.
  • the operation units 25, 325, and 425 include a support part 42, base plates 71 and 471 (an example of a rotation part), a joystick lever 51 (an example of an operation part), biasing parts 44 and 444, and a position adjustment part 45. And a lever relative angle sensor 326 (an example of a second rotation angle detection unit) for steering operation.
  • the base plate 71 is rotatably supported by the support portion 42.
  • the joystick lever 51 is rotatably supported by the support portion 42 and is rotated by an operator.
  • the urging units 44 and 444 urge the joystick lever 51 to a predetermined position with respect to the base plate 71.
  • the position adjustment unit 45 adjusts the rotation angle of the base plate 71 with respect to the support unit 42.
  • the lever relative angle sensor 326 uses the actual lever relative angle ⁇ d_real (an example of the rotation angle) of the joystick lever 51 (an example of the operation unit) with respect to the base plates 71 and 471 (an example of the rotation unit) as a detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle. Detect as.
  • the motor drive control unit 110 (an example of the position adjustment control unit) controls the position adjustment unit 45 based on the detected value ⁇ s_detect of the vehicle body frame angle.
  • the steering control unit 120 (an example of a steering control unit) controls the steering cylinders 21 and 22 based on the detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle.
  • an operation feeling can be imparted to the operator's operation of the joystick lever 51 by the urging portions 44 and 444, so that it is not necessary to use an actuator such as a motor in order to generate an operation feeling. For this reason, it is possible to reduce the size of the operation units 25, 325, and 425. Further, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be reflected in the position of the base plate 71, and a reaction force corresponding to the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be applied to the joystick lever 51.
  • the actual lever relative angle ⁇ d_real (an example of the rotation angle) corresponds to the difference between the detection value ⁇ ic_detect (an example of the input steering angle) of the conversion lever angle and the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle). Therefore, the steering cylinders 21 and 22 can be controlled by the detection value ⁇ d_detect of the lever relative angle.
  • the actual base plate angle ⁇ b_real (an example of the rotation angle) of the base plates 71 and 471 (an example of the rotation unit) adjusted by the position adjustment unit 45 is This corresponds to the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle).
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be reflected in the positions of the base plates 71 and 471.
  • the position adjustment unit 45 includes an electric motor 91 (an example of an actuator), a reduction gear 93, and a worm gear 94 (an example of a reduction unit).
  • the electric motor 91 is a drive source.
  • the reduction gear 93 and the worm gear 94 reduce the rotation of the electric motor 91 and transmit it to the rotating portion.
  • the base plates 71 and 471 (an example of a rotating part) can be rotated by driving the electric motor 91.
  • the position adjusting unit 45 merely rotates the base plates 71 and 471 in order to reflect the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle) in the positions of the base plates 71 and 471 (an example of the rotating unit). is there. That is, since no reaction force is applied to the operation of the joystick lever 51 (an example of the operation unit), the low-torque electric motor 91 can be used using a reduction unit with a high reduction ratio. Therefore, a small electric motor 91 can be used, and the operation unit 25 can be downsized.
  • the urging units 44 and 444 have a damper 84. Resistance can be generated in the movement of the joystick lever 51.
  • the wheel loader 1 is an articulated type in which a front frame 11 and a rear frame 12 are connected.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real is an angle of the front frame 11 with respect to the rear frame 12. Accordingly, an articulating operation can be performed by operating the joystick lever 51.
  • the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment is provided with a joystick lever 51.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle) can be changed by operating the joystick lever 51 by the operator.
  • the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment further includes an electromagnetic pilot valve 33 (an example of a control valve).
  • the electromagnetic pilot valve 33 (an example of a control valve) controls the flow rate of oil supplied to the steering cylinders 21 and 22 (an example of a hydraulic actuator) based on a turning operation of a joystick lever 51 (an example of an operation unit). .
  • the electromagnetic pilot valve 33 is in a neutral position when the joystick lever 51 is disposed at a predetermined position.
  • the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle) is not changed in a state where the joystick lever 51 is disposed at a predetermined position with respect to the base plates 71 and 471 (an example of the rotating portion), and the joystick lever 51 is not changed.
  • the steering cylinders 21, 22 are controlled based on the difference, and the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be changed.
  • the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment further includes a hydraulic valve 31 (an example of a steering valve).
  • the hydraulic valve 31 adjusts the flow rate of oil supplied to the steering cylinders 21 and 22 (an example of a hydraulic actuator) based on a pilot pressure supplied from an electromagnetic pilot valve 33 (an example of a control valve).
  • the electromagnetic pilot valve 33 (an example of a control valve) controls the flow rate of oil supplied from the hydraulic valve 31 to the steering cylinders 21 and 22 by adjusting the pilot pressure.
  • the pilot pressure is adjusted by the operation of the operator, the amount of oil supplied from the hydraulic valve 31 to the steering cylinders 21 and 22 is controlled, and the actual steering angle is changed.
  • the control method of the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment includes step S10 (an example of a detection step), step S30 (an example of a drive step), step S70 (an example of a position adjustment step), Is provided.
  • step S10 a joystick lever that is urged to a predetermined position with respect to the base plates 71 and 471 (an example of a rotating portion) supported rotatably on the support portion 42 and is rotatably supported on the support portion 42.
  • step S30 An actual lever angle ⁇ i_real (an example of a rotation angle) with respect to the support portion 42 of 51 (an example of an operation unit) is detected as a detected value ⁇ i_detect of the lever angle, or an actual lever relative angle ⁇ d_real is detected as a detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle.
  • step S30 the difference between the detection value ⁇ ic_detect (an example of the input steering angle) corresponding to the detection value ⁇ i_detect of the lever angle of the joystick lever 51 and the detection value ⁇ s_detect (an example of the actual steering angle) of the vehicle body frame angle is calculated.
  • step S70 based on the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real, the rotation positions of the base plates 71 and 471 that are rotatably supported by the support portion 42 are adjusted.
  • the operation feeling can be given by the spring member 80 to the operation of the joystick lever 51 by the operator, it is not necessary to use an actuator such as a motor for the generation of the operation feeling. Therefore, it is possible to reduce the size of the operation units 25, 325, and 425 provided with the joystick lever 51. Further, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be reflected in the position of the base plate 71, and a reaction force corresponding to the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be applied to the joystick lever 51.
  • the control method of the wheel loader 1 (an example of a work vehicle) according to the present embodiment includes step S10 (an example of a detection step), step S30 (an example of a drive step), step S70 (an example of a position adjustment step), Is provided.
  • step S10 a joystick lever that is urged to a predetermined position with respect to the base plates 71 and 471 (an example of a rotating portion) supported rotatably on the support portion 42 and is rotatably supported on the support portion 42.
  • the actual lever relative angle ⁇ d_real (an example of the rotation angle) with respect to the base plates 71 and 471 of 51 (an example of the operation unit) is detected as a detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle.
  • step S30 the steering cylinders 21 and 22 (an example of a hydraulic actuator) are driven based on the detected value ⁇ d_detect of the lever relative angle of the joystick lever 51 to change the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real (an example of the actual steering angle).
  • step S70 based on the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real, the rotation positions of the base plates 71 and 471 that are rotatably supported by the support portion 42 are adjusted.
  • an operation feeling can be given by the spring member 80 to the operation of the joystick lever 51 by the operator, so that it is not necessary to use an actuator such as a motor for the generation of the operation feeling. Therefore, it is possible to reduce the size of the operation units 25, 325, and 425 provided with the joystick lever 51. Further, the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be reflected in the position of the base plate 71, and a reaction force corresponding to the actual vehicle body frame angle ⁇ s_real can be applied to the joystick lever 51.
  • the electric motor 91 is used as an example of an actuator for rotating the base plates 71 and 471.
  • the electric motor 91 is not limited to an electric motor, and may be a hydraulic motor or the like. Any actuator can be used.
  • the driving force of the electric motor 91 is transmitted to the transmission gear portion 74 using the worm gear 94.
  • the driving of the electric motor 91 is performed using a spur gear or a pulley without using the worm gear.
  • the force may be transmitted to the transmission gear unit 74.
  • it since it has a self-locking function, it is preferable to use a worm gear.
  • the supply amount of oil supplied from the hydraulic valve 31 to the steering cylinders 21 and 22 is controlled according to the pilot pressure input from the electromagnetic pilot valve 33 which is an example of the control valve.
  • the oil from the electromagnetic pilot valve 33 may be directly supplied to the steering cylinders 21 and 22 without using the hydraulic valve 31. That is, an electromagnetic main valve may be used instead of the electromagnetic pilot valve 33.
  • the dampers 84 and 444 are provided with the damper 84.
  • the damper is not limited to the damper and may be a friction brake, or the damper or the friction brake may not be provided.
  • the range of the base plate angle and the lever angle (angle scale) is narrower than the range of the vehicle body frame angle (angle scale), but it may be greater than the range of the vehicle body frame angle.
  • it is preferable that the range of the base plate angle and the lever angle (angle scale) is narrower than the range of the vehicle body frame angle (angle scale) because the operation range of the operator becomes narrower and the operation becomes easier.
  • the joystick lever 51 is supported by the support portion 42, but may be supported by the base plates 71 and 471 so as to be rotatable. Furthermore, the joystick lever 51 may be rotatably supported by the base portions 43 and 443 where the base plates 71 and 471 are provided.
  • the wheel loader 1 is used as an example of the work vehicle.
  • an articulated dump truck, a motor grader, or the like may be used.
  • the flow rate to the steering cylinders 21 and 22 is controlled by operating the joystick lever 51 as an example of the operation unit, but the present invention is not limited to the joystick lever and may be a steering wheel.
  • FIG. 15A is a schematic diagram showing a configuration when a steering wheel 551 is used as the operation unit 525.
  • the operation unit 525 shown in FIG. 15 includes a steering unit 541, a support portion 542, a base portion 543, a biasing portion 544, and a position adjustment portion 545.
  • the steering unit 541 includes a steering wheel 551, a transmission shaft 552, and a rotation member 553.
  • the steering wheel 551 is rotated by an operator.
  • the transmission shaft 552 connects the steering wheel 551 and the rotation member 553 to transmit the rotation of the steering wheel 551 to the rotation member 553.
  • the base part 543 includes a rotating plate 571 and a cylinder part 572.
  • the support portion 542 supports the rotating plate 571 so as to be rotatable.
  • a gear shape is formed on the end face of the rotating plate 571.
  • the cylindrical portion 572 is fixed to the rotating plate 571, and a rotating member 553 is disposed inside the cylindrical portion 572.
  • FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the line GG ′ in FIG.
  • the urging portion 544 is a leaf spring, for example, and penetrates the rotating member 553 and both ends thereof are fixed to the cylindrical portion 572.
  • the position adjustment unit 545 includes an electric motor 591 and an output gear 592.
  • the output gear 592 meshes with a rotating plate 571 that is fixed to the output shaft of the electric motor 591.
  • the present invention can be applied as long as it is a work vehicle whose steering angle is changed.
  • the work vehicle of the present invention has an effect that the operation unit can be miniaturized, and is useful as a wheel loader or the like.
  • Wheel loader 21 Steering cylinder 22: Steering cylinder 23: Steering hydraulic circuit 42: Support part 43: Base part 44: Biasing part 45: Position adjustment part 51: Joystick lever 71: Base plate 110: Motor drive control part 120: Steering control unit

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Abstract

本実施の形態のホイールローダ(1)では、支持部(42)は、ジョイスティックレバー(51)を回動可能に支持する。ベースプレート(71)は、支持部(42)に回動可能に支持されている。付勢部(44)は、ベースプレート(71)に対してジョイスティックレバー(51)を所定位置に付勢する。位置調整部(45)は、支持部(42)に対するベースプレート(71)の回動角度を調整する。レバー絶対角度センサ(26)は、支持部(42)に対するジョイスティックレバー(51)のレバー角度の検出値θi_detectを検出する。モータ駆動制御部(110)は、車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて、位置調整部(45)を制御する。ステアリング制御部(120)は、レバー角度の検出値θi_detectに対応する変換レバー角度の検出値θic_detectと車体フレーム角度の検出値θs_detectとの差分に基づいてステアリングシリンダ(21、22)を制御する。

Description

作業車両
 本発明は、作業車両に関する。
 ステアリング入力装置の回転量などをセンサで検知し、それらのセンサ情報を基に算出した制御信号を、ワイヤーハーネスを介して、タイヤの切れ角を制御するアクチュエータに伝送するステアリングシステムが存在する(いわゆるステアバイワイヤ)。このような車両のステアリングシステムの入力装置として、ステアリングホイールの代わりに、ジョイスティックレバーが用いられる場合がある。
 入力装置にジョイスティックレバーを用いるステアバイワイヤシステムにおいて、回動操作が行われるジョイスティックレバーと、ジョイスティックレバーの回動操作に操作感を生じさせるために操作に対する反力などを付与するモータ等が設けられる場合がある。(例えば、特許文献1参照)
特開2002-160642号公報
 上記特許文献1の車両において、ジョイスティックレバーに十分な反力トルクを生じさせるためには、モータとジョイスティックレバーの間に増力装置(減速機)を設けて、モータトルクを増加させることが必要となる。
 しかしながら、減速比を高くした場合、ジョイスティックレバーを操作する際の操作反力が大きくなりすぎる場合がある。例えば、反力を発生させたくない場合、モータへの供給電流を0とすることが考えられるが、その場合であっても、モータの摩擦トルクやコギングトルクなどが減速機により増力され、ジョイスティックレバー上に反力を発生させてしまう。
 このため、減速機の減速比を低くしてトルクの大きいモータを使用する必要があり、大型のモータを使用する必要があった。このように、大型のモータを使うことで、操作ユニットが大型化すると、ユーザの体格等に合わせた位置に操作ユニットの位置を調整するのが難しくなるという別の問題が生じることとなる。
 本発明は、操作ユニットの小型化を図ることが可能な作業車両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)
 発明にかかる作業車両は、油圧アクチュエータと、実ステアリング角度検出部と、操作ユニットと、位置調整制御部と、ステアリング制御部とを、備える。油圧アクチュエータは、実ステアリング角度を変更する。実ステアリング角度検出部は、実ステアリング角度を検出する。操作ユニットは、支持部と、回動部と、操作部と、付勢部と、位置調整部と、第1回動角度検出部と、を有し、ステアリング操作を行う。回動部は、支持部に回動可能に支持されている。操作部は、支持部または回動部に回動可能に支持され、オペレータにより回動操作される。付勢部は、回動部に対して操作部を所定位置に付勢する。付勢部は、回動部に対して操作部を所定位置に付勢する。位置調整部は、支持部に対する回動部の回動角度を調整する。第1回動角度検出部は、支持部に対する操作部の回動角度を検出する。位置調整制御部は、実ステアリング角度に基づいて、位置調整部を制御する。ステアリング制御部は、操作部の回動角度に対応する入力ステアリング角度と実ステアリング角度との差分に基づいて、油圧アクチュエータを制御する。
 他の発明にかかる作業車両は、油圧アクチュエータと、実ステアリング角度検出部と、操作ユニットと、位置調整制御部と、ステアリング制御部とを、備える。油圧アクチュエータは、実ステアリング角度を変更する。実ステアリング角度検出部は、実ステアリング角度を検出する。操作ユニットは、支持部と、回動部と、操作部と、付勢部と、位置調整部と、第2回動角度検出部と、を有し、ステアリング操作を行う。回動部は、支持部に回動可能に支持されている。操作部は、支持部または回動部に回動可能に支持され、オペレータにより回動操作される。付勢部は、回動部に対して操作部を所定位置に付勢する。付勢部は、回動部に対して操作部を所定位置に付勢する。位置調整部は、支持部に対する回動部の回動角度を調整する。第2回動角度検出部は、回動部に対する操作部の回動角度を検出する。位置調整制御部は、実ステアリング角度に基づいて、位置調整部を制御する。ステアリング制御部は、操作部の回動角度に基づいて、油圧アクチュエータを制御する。
 (発明の効果)
 本発明によれば、操作ユニットの小型化を図ることが可能な作業車両を提供することができる。
本発明にかかる実施の形態1のホイールローダを示す側面図。 図1のキャブ近傍を示す側面図。 図1のステアリング操作装置を示す構成図。 図3の操作ユニットを示す斜視図。 図4Aの操作ユニットを示す側面図。 図4Aの操作ユニットを示す平面図。 図4CのBB´間の矢示断面図。 図4BのAA´間の矢示断面図。 レバー角度とベースプレート角度の差分に対するバネ部材の反力を示す図。 ベースプレート角度およびレバー角度の角度スケールとステアリング角度の角度スケールとの関係を示す図。 電子パイロットバルブへの指令電流を決定するためのグラフを示す図。 図1のホイールローダの制御動作を説明するためのブロック図。 図1のホイールローダの制御動作を示すフロー図。 図1のホイールローダの制御動作を説明するための図。 図1のホイールローダの制御動作を説明するための図。 図1のホイールローダの制御動作を説明するための図。 本発明にかかる実施の形態2のホイールローダのステアリング操作装置を示す構成図。 本発明にかかる実施の形態2のホイールローダの操作ユニットを示す断面図。 本発明にかかる実施の形態2のホイールローダの制御動作を説明するためのブロック図。 本発明にかかる実施の形態3のホイールローダの操作ユニットを示す斜視図。 図14Aの操作ユニットを示す側面図。 図14Aの操作ユニットを示す平面図。 図14CのEE´間の矢示断面図。 図14BのFF´間の矢示断面図。 図14Eの操作ユニットの動作を説明するための断面図。 (a)本発明にかかる実施の形態の変形例における操作ユニットの構成を示す模式図、(b)図15(a)のGG´間の矢示断面図。
 本発明にかかる作業車両の一例として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)
 以下に、本発明にかかる実施の形態1のホイールローダ1について説明する。
 <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。なお、以下の説明において、「前」、「後」、「右」、「左」、「上」、及び「下」とは運転席から前方を見た状態を基準とする方向を示す。また、「車幅方向」と「左右方向」は同義である。図1では、前後方向をXで示し、前方向を示すときはXf、後方向を示すときはXbで示す。また、後述する図面において、左右方向をYで示し、右方向を示すときはYr、左方向を示すときはYlで示す。
 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51(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に対する車体フレーム角度を変更し、ホイールローダ1の進行方向を変更する。ステアリングシリンダ21、22は、油圧アクチュエータの一例に対応する。
 図2は、キャブ5の部分側面図である。キャブ5には、運転席19が設けられており、運転席の側方にコンソールボックス20が配置されている。コンソールボックス20の上側にはアームレスト20aが配置されている。コンソールボックス20の前先端部にレバーユニット41が配置され、そこから上方に向かってジョイスティックレバー51が配置されている。
 (1-2.ステアリング操作装置)
 図3は、ステアリング操作装置8を示す構成図である。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、車体フレーム角度センサ24と、操作ユニット25と、レバー絶対角度センサ26と、ベースプレート角度センサ101が設けられたベースプレート角度検出ユニット27(図4A参照)と、制御部28と、車速センサ29と、を有する。なお、図3では、電気に基づいた信号の伝達について点線で示し、油圧に基づいた伝達について実線で示す。また、センサによる検出については一点鎖線で示す。図3では、操作ユニット25は模式的に示している。車体フレーム角度センサ24は、実ステアリング角度検出部の一例に対応する。レバー絶対角度センサ26は、第1回動角度検出部の一例に対応する。
 (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。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。
 後述するステアリング油圧回路23からの油圧により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が収縮すると、実際の車体フレーム角度θs_realが変化し車両は右に曲がる。また、ステアリング油圧回路23からの油圧により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が伸長すると、実際の車体フレーム角度θs_realが変化し車両は左に曲がる。なお、本実施の形態では、フロントフレーム11とリアフレーム12が前後方向に沿って配置されている場合の実際の車体フレーム角度θs_realをゼロとし、右側を正の値、左側を負の値とする。実際の車体フレーム角度θs_realは、実ステアリング角度の一例に対応する。
 (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、油圧バルブ31と、メインポンプ32と、電磁パイロットバルブ33と、パイロットポンプ34と、を有する。
 油圧バルブ31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。油圧バルブ31には、例えばスプール弁が用いられる。メインポンプ32は、ステアリングシリンダ21、22を作動する作動油を油圧バルブ31に供給する。油圧バルブ31は、左ステアリング位置、中立位置、および右ステアリング位置に移動可能な弁体(図示せず)を有する。油圧バルブ31において弁体が左ステアリング位置に配置されている場合、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が伸長して、実際の車体フレーム角度θs_realが小さくなり車体は左に曲がる。油圧バルブ31において弁体が右ステアリング位置に配置されている場合、ステアリングシリンダ22が収縮し、ステアリングシリンダ21が伸長して、実際の車体フレーム角度θs_realが大きくなり車体は右に曲がる。油圧バルブ31において弁体が中立位置に配置されている場合は、実際の車体フレーム角度θs_realは変化しない。
 電磁パイロットバルブ33は、制御弁の一例に対応し、制御部28からの指令に応じて油圧バルブ31に供給するパイロット油圧の流量を調整する流量調整弁である。電磁パイロットバルブ33には、例えばスプール弁が用いられる。パイロットポンプ34は、油圧バルブ31を作動する作動油を電磁パイロットバルブ33に供給する。電磁パイロットバルブ33は、例えばスプールバルブ等であって、制御部28からの指令に従って制御される。電磁パイロットバルブ33は、左パイロット位置、中立位置、および右パイロット位置に移動可能な弁体(図示せず)を有する。電磁パイロットバルブ33において弁体が左パイロット位置に配置されている場合、油圧バルブ31は左ステアリング位置の状態をとる。電磁パイロットバルブ33において弁体が右パイロット位置に配置されている場合、油圧バルブ31は右ステアリング位置の状態をとる。電磁パイロットバルブ33において弁体が中立位置に配置されている場合、油圧バルブ31は中立位置の状態をとる。
 以上のように、制御部28からの指令に応じて電磁パイロットバルブ33からのパイロット圧が制御されることにより、油圧バルブ31が制御されてステアリングシリンダ21、22が制御される。
 (1-2-3.車体フレーム角度センサ24)
 車体フレーム角度センサ24は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detect(車体フレーム角ともいう)として検出する。車体フレーム角度センサ24は、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の近傍に配置されている。車体フレーム角度センサ24は、例えばポテンショメータによって構成されており、検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectは検出信号として制御部28に送られる。
 なお、ステアリングシリンダ21、22の各々に、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を設け、これらシリンダストロークセンサの検出値が制御部28に送られ、車体フレーム角度の検出値θs_detectが検出されてもよい。
 (1-2-4.操作ユニット25)
 図4Aは、操作ユニット25の斜視図である。図4Bは、操作ユニット25の側面図である。図4Cは、操作ユニット25の平面図である。図4Dは、図4CのBB´間の矢示断面図である。図4Eは、図4BのAA´間の矢示断面図である。なお、図4E、ならびに後述する図10A~図10C、図14E、および図14Fでは、位置調整部45等の構成は省略している。
 操作ユニット25は、図4Aに示すように、レバーユニット41と、支持部42と、ベース部43と、付勢部44と、位置調整部45とを備える。
 レバーユニット41は、オペレータによって操作される。支持部42は、コンソールボックス20に固定され、ジョイスティックレバー51を回動可能に支持する。ベース部43は、支持部42に回動可能に支持されている。付勢部44は、ベース部43に対してレバーユニット41を所定位置に付勢する。位置調整部45は、車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて、ベース部43の回動位置を調整する。
 (a.レバーユニット41)
 レバーユニット41は、図2に示すように、コンソールボックス20の前端部に配置されている。
 レバーユニット41は、図4Bに示すように、ジョイスティックレバー51と、一対の連結プレート52、53と、接続部54と、キー55(図4D参照)とを有する。
 ジョイスティックレバー51は、棒状の部材であって、オペレータによって操作される。一対の連結プレート52、53は、ジョイスティックレバー51と支持部42の回動軸64(後述する)を連結し、ジョイスティックレバー51の回動を回動軸64に伝達する。
 一対の連結プレート52、53の各々は、板状の主面が前後方向Xに対して略垂直になるように配置されている。一対の連結プレート52、53は、前後方向Xに沿って所定間隔を空けて対向して配置されている。
 接続部54は、一対の連結プレート52、53の上端部同士を繋ぐように、一対の連結プレート52、53の間に配置されている。接続部54の上面には、ジョイスティックレバー51の下端が固定されている。一対の連結プレート52、53の各々には、貫通孔が形成されており、回動軸64は、連結プレート52、53の貫通孔に挿入されている。キー55は、図4Dに示すように、連結プレート52の貫通孔の縁に形成された凹部と回動軸64に形成された溝に嵌り、連結プレート52の回動を回動軸64に伝達する部材である。回動軸64は、支持部42に回動可能に支持されている。
 また、図4Aおよび図4Eに示すように、連結プレート52、53を繋ぐ棒状の接続部材56、57が設けられている。接続部材56と接続部材57は、回動軸64の中心P3よりも下側であって、回動軸64よりも車幅方向の外側に配置されている。接続部材56は、車幅方向Yにおいて回動軸64よりも右方向Yr側に配置されており、接続部材57は、車幅方向Yにおいて回動軸64よりも左方向Yl側に配置されている。
 後述する図10Aに示すように、オペレータによってジョイスティックレバー51が回動されると、接続部54とともに一対の連結プレート52、53も回動し、キー55を介して回動軸64が回動する。
 (b.支持部42)
 支持部42は、レバーユニット41を回動可能に支持する。支持部42は、図2に示すコンソールボックス20の例えば内部に固定されている。支持部42は、図4Aに示すように、支持枠60と、回動軸64とを有する。
 支持枠60は、図4Bおよび図4Dに示すように、側面視においてU字形状に形成された部材である。支持枠60は、前後方向Xに対向した一対の軸支持部61、62と、軸支持部61と軸支持部62の下端を繋ぐ連結部63と、を有する。軸支持部61と軸支持部62の各々には、前後方向Xに沿って貫通孔が形成されている。
 回動軸64は、軸支持部61、62に形成された貫通孔に回動可能に挿入されている。回動軸64は、略水平方向であって前後方向Xに沿って配置されている。
 (c.ベース部43)
 ベース部43は、支持部42に回動可能に支持されている。ベース部43は、図4Aに示すように、ベースプレート71と、一対の支持プレート72、73と、伝達ギヤ部74と、検出ギヤ部75を有する。
 ベースプレート71は、回動部の一例に対応し、一対の連結プレート52、53を下方から覆うように配置された板状の部材である。ベースプレート71は、前後方向Xに沿って視た場合に下方に凸に湾曲している(図4E参照)。
 一対の支持プレート72、73は、図4Bおよび図4Cに示すように、ベースプレート71を回動可能に回動軸64に支持する。一対の支持プレート72、73は、前後方向Xにおいて連結プレート52、53を外側から挟むように配置されている。支持プレート72は、連結プレート52の前方向Xf側に配置され、支持プレート73は、連結プレート53の後方向Xb側に配置されている。
 支持プレート72、73には、前後方向Xに沿って貫通孔が形成されており、これらの貫通孔に回動軸64が挿入されている。このように、支持プレート72、73は、回動軸64に対して回動可能に配置されている。
 支持プレート72、73の下端は図4Aおよび図4Eに示すように、下に凸に湾曲しており、支持プレート72の下端と支持プレート73の下端を繋ぐようにベースプレート71が配置されている。ベースプレート71の上面71aには、図4Eに示すように、幅方向Yに溝76が形成されている。溝76の幅方向Yにおける右方向Yr側の端が76Rで示され、左方向Yl側の端が76Lで示されている。
 伝達ギヤ部74は、位置調整部45の駆動力をベースプレート71に伝達する。伝達ギヤ部74は、図4Dに示すように、支持プレート72の前側に配置されており、支持プレート72と連結されている。伝達ギヤ部74には、前後方向Xに沿って貫通孔が形成されており、貫通孔に回動軸64が挿入されている。これにより、伝達ギヤ部74は回動軸64に対して回動可能に構成されている。伝達ギヤ部74は、図4Aに示すように、下端面74aが下方に凸に湾曲して形成されており、下端面74aには、ギヤ形状が形成されている。下端面74aは、図4Dに示すように、後述する位置調整部45のウォームギヤ94と噛み合っている。
 検出ギヤ部75は、ベースプレート71の位置を検出するために用いられる。検出ギヤ部75は、図4Dに示すように、伝達ギヤ部74の前方向Xf側に配置されており、伝達ギヤ部74と連結されている。検出ギヤ部75には、前後方向Xに沿って貫通孔が形成されており、貫通孔に回動軸64が挿入されている。これにより、検出ギヤ部75は回動軸64に対して回動可能に構成されている。検出ギヤ部75は、下端面75aが下方に凸に湾曲して形成されており、下端面75aには、ギヤ形状が形成されている。図4Dに示すように、下端面75aは、後述するベースプレート角度センサ101と連結されたギヤ103と噛み合っている。
 ベース部43は、位置調整部45の駆動力により、回動軸64に対して回動可能である(図3および後述する図10B参照)。位置調整部45の駆動力により伝達ギヤ部74が支持部42に対して回動すると、伝達ギヤ部74と連結されている支持プレート72、73およびベースプレート71も回動する。この際、伝達ギヤ部74と連結している検出ギヤ部75も回動し、ベースプレート71の回動位置は、検出ギヤ部75を介してベースプレート角度センサ101によって検出される。
 (d.付勢部44)
 付勢部44は、レバーユニット41をベースプレート71に対して所定位置に付勢する。具体的には、図4Eに示すように、ジョイスティックレバー51が車幅方向Yにおいてベースプレート71の中央に位置するように、付勢部44はレバーユニット41を付勢する。
 詳しくは、所定位置とは、図4Eに示すように、ジョイスティックレバー51の中心を通る直線L1が、ベースプレート71における溝76の右端76Rと左端76Lの中心位置P1を通る位置である。直線L1とは、レバーユニット41の接続部材56と接続部材57の中心位置P2と回動軸64の中心P3を通る直線ともいえる。
 付勢部44は、バネ部材80と、ダンパ84とを有する。バネ部材80はコイルバネであり、図4Aに示すように、回動軸64の周囲に配置されている。
 これによって、オペレータがジョイスティックレバー51をベースプレート71に対して所定位置から左右に向けて操作するときに反力を生じさせることが出来、オペレータに操作感を付与することができる。
 バネ部材80には、回動軸64が挿入されている。バネ部材80は、一対の連結プレート52と連結プレート53の間に配置されている。
 バネ部材80は、図4Eに示すように、コイル部81と、第1端部82と、第2端部83と、を有する。コイル部81は、回動軸64に挿通されている。第1端部82および第2端部83は、コイル部81から下方に延びており、接続部材56と接続部材57の間に配置されている。
 ジョイスティックレバー51が上記所定位置に配置されている状態では、第1端部82は、接続部材56の左方向Yl側に接続部材56と接触した状態で配置されている。また、第1端部82の下端は、溝76の右端76Rに接触している。第2端部83は、接続部材57の右方向Yr側に接続部材57と接触した状態で配置されている。また、第2端部83の下端は、溝76の左端76Lに接触している。
 バネ部材80は、接続部材56と右端76Rを右方向Yr側に押し、接続部材57と左端76Lを左方向Yl側に押すように弾性力を働かせている。
 バネ部材80によってジョイスティックレバー51に生じる反力について説明する。ベースプレート71に対するジョイスティックレバー51の回動角度に応じてバネ部材80によって反力が生じる。
 支持部42に対するジョイスティックレバー51の中央位置からの回動角度を実際のレバー角度θi_realとし、支持部42に対するベースプレート71の中央位置からの回動角度を実際のベースプレート角度θb_realとする。支持部42に対するジョイスティックレバー51の中央位置とは、図4Eに示すようにジョイスティックレバー51の長手方向に沿った直線L1が、回動軸64の中心P3を通り鉛直方向に配置された直線L0と一致している位置である。ジョイスティックレバー51を中央位置から右方向に回動させた場合の角度を正の値、中央位置から左方向に回動させた場合の角度を負の値とする。
 また、支持部42に対するベースプレート71の中央位置とは、ベースプレート71の溝76の右端76Rと左端76Lの中心位置P1が直線L0上に配置されている位置である。ベースプレート71を中央位置から右方向に回動させた場合の角度を正の値、中央位置から左方向に回動させた場合の角度を負の値とする。
 例えば、ジョイスティックレバー51を後述する図10Aに示すように、右方向に回動すると、バネ部材80の第1端部82は、接続部材56によって時計方向(左方向Yl側)に押されて移動し、第1端部82の先端は、溝76の右端76Rから左方向Yl側に離間している。また、第2端部83の先端が溝76の左端76Lに接触しているため、第2端部83は時計方向(左方向Yl側)に移動できず、接続部材57は第2端部83から左方向Yl側に離間している。これにより、バネ部材80の第1端部82は接続部材56を反時計回り方向に押すように付勢するため、バネ部材80は、ジョイスティックレバー51を、回動軸64の中心P3を通る鉛直線L0上に戻るように付勢している。
 図5は、実際のレバー角度θi_realから実際のベースプレート角度θb_realを引いた差分である実際のレバー相対角度θd_realとバネ部材80によって生じる反力の関係を示す図である。バネ部材80は、図5に示すような反力特性を有する。図5では、正の値のθd_realは、ベースプレート71に対してジョイスティックレバー51を右方向に回動させた場合を示し、負の値のθd_realは、ベースプレート71に対してジョイスティックレバー51を左方向に回動させた場合を示す。また、正の値の反力は、左方向に向かって生じる反力を示し、負の値の反力は、右方向に向かって生じる反力を示す。
 θd_realが正の値では、θd_realと反力は比例関係を有し、初期反力がF1であり、θd_realの値が大きくなるに従って反力の値が大きくなる。θd_realが負の値では、初期反力が-F1であり、θd_realの値が小さくなるに従って反力の値が小さくなる。すなわち、バネ部材80のバネ特性は線形に形成されており、θd_realの絶対値が大きくなるに従って、ジョイスティックレバー51の回動操作に対する反力も大きくなる。
 このように、ジョイスティックレバー51に初期反力F1以上の力を加えることにより、ジョイスティックレバー51はベースプレート71に対して回動し、θd_realの絶対値が大きくなるに従って反力も大きくなる。
 ダンパ84は、回動軸64と軸支持部62の間に設けられている。ダンパ84によって、ジョイスティックレバー51の角速度に応じた抵抗を生じさせている。
 (e.位置調整部45)
 位置調整部45は、車体フレーム角度センサ24の検出値に基づいて、ベースプレート71の位置を調整する。位置調整部45は、図4Aおよび図4Bに示すように、連結部63の上面に配置されており、電気モータ91と、出力ギヤ92と、減速ギヤ93と、ウォームギヤ94とを有する。
 電気モータ91は、アクチュエータの一例に対応し、制御部28からの指令により駆動する。電気モータ91は、その出力軸が車幅方向Yに沿うように配置されている。出力ギヤ92は、電気モータ91の出力軸に固定されている。減速ギヤ93は、出力ギヤ92の上側に配置され、出力ギヤ92と噛み合っている。減速ギヤ93は、出力ギヤ92よりも径が大きく、電気モータ91の回転を減速する。ウォームギヤ94は、減速ギヤ93が固定されている回転軸95上に車幅方向Yに沿って配置されている。ウォームギヤ94は、図4Dに示すように、伝達ギヤ部74の下端面74aと噛み合っている。減速ギヤ93およびウォームギヤ94は、減速部の一例に対応する。
 このような構成により、電気モータ91の駆動によって、出力ギヤ92が回転し、減速ギヤ93も回転する。この減速ギヤ93の回転によって回転軸95を介してウォームギヤ94が回転し、伝達ギヤ部74が回動軸64を中心にして回動し、ベースプレート71が回動する。
 (1-2-5.レバー絶対角度センサ26)
 レバー絶対角度センサ26は、例えばポテンショメータによって構成されており、支持部42(詳細には支持枠60ともいえる)に対する回動軸64の回転角度である実際のレバー角度θi_realをレバー角度の検出値θi_detectとして検出する。レバー絶対角度センサ26は、図4Dに示すように、支持部42の軸支持部62の外側(後方向Xb側)に配置されている。
 レバー絶対角度センサ26によって検出されたレバー角度の検出値θi_detectは、検出信号として制御部28に送られる。
 (1-2-6.ベースプレート角度検出ユニット27)
 ベースプレート角度検出ユニット27は、図4Dに示すように、ベースプレート角度センサ101と、検出軸102と、ギヤ103と、を有する。
 ベースプレート角度センサ101は、例えばポテンショメータによって構成されており、支持部42(詳細には支持枠60ともいえる)に対するベースプレート71の回転角度である実際のベースプレート角度θb_realをベースプレート角度の検出値θb_detectとして検出する。ベースプレート角度センサ101は、軸支持部61の外側に固定されている。
 検出軸102は、ベースプレート角度センサ101によって回転角度が検出される軸である。検出軸102は、ベースプレート角度センサ101から軸支持部61を貫通して軸支持部61の内側に延びている。
 ギヤ103は、検出軸102に固定されている。ギヤ103は、ベース部43の検出ギヤ部75の下端面75aと噛み合っている。
 位置調整部45によってベース部43が回動すると、検出ギヤ部75も同様に回動し、その回動によってギヤ103を介して検出軸102も回動する。検出軸102の回動がベースプレート角度センサ101によって検出され、ベースプレート71の支持部42に対する回動角度が検出される。
 なお、ベースプレート角度センサ101によって検出されたベースプレート角度の検出値θb_detectは、検出信号として制御部28に送られる。
 (1-2-7.制御部28、車速センサ29)
 制御部28は、CPU、メモリなどを有し、以下に説明する各機能を実行する。制御部28は、図3に示すように、モータ駆動制御部110と、ステアリング制御部120と、を有する。車速センサ29は、車速Vを検出して検出信号として制御部28に送信する。
 モータ駆動制御部110は、位置調整制御部の一例であり、車体フレーム角度センサ24によって検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて、ベースプレート71の回動角度を調整する。ステアリング制御部120は、レバー絶対角度センサ26によって検出されたレバー角度の検出値θi_detectと、車体フレーム角度センサ24によって検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectと、車速Vとに基づいて電磁パイロットバルブ33を制御し、実際の車体フレーム角度θs_realを変更する。
 (a.モータ駆動制御部110)
モータ駆動制御部110は、車体フレーム角度センサ24によって検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて位置調整部45の電気モータ91を制御する。
 図6は、車体フレーム角度の検出値θs_detectの角度スケールと、ベースプレート角度の検出値θb_detect(レバー角度の検出値θi_detectも同様)の角度スケールの関係を示す図である。図6に示すように、車体フレーム角度の検出値θs_detectとベースプレート角度の検出値θb_detectは比例関係を有する。
 実際の車体フレーム角度θs_realは、例えば±40度の幅をとることができ、実際のベースプレート角度θb_realは、例えば、±20度の幅をとるように設定されている。すなわち、実際の車体フレーム角度θs_real=40度が、実際のベースプレート角度θb_real=20度に対応しているため、θb_real=0.5×θs_realの関係を有する。
 これにより、図6に示すように、θb_detect=0.5×θs_detectの関係を有する。 このため、モータ駆動制御部110は、車体フレーム角度の検出値θs_detectをベースプレート71の角度スケールに変換した角度に、実際のベースプレート角度θb_realを一致させるようにベースプレート71の位置を調整する。例えば、車体フレーム角度の検出値θs_detectが10°の場合、車体フレーム角度の検出値θs_detectをベースプレート71の角度スケールに変換すると5°となるため、ベースプレート71の回動角度が5°になるように電気モータ91はモータ駆動制御部110によって制御される。なお、ベースプレート71の角度スケールに変換された車体フレーム角度の検出値θs_detectを変換車体フレーム角度の検出値θsc_detectと記載する。
 モータ駆動制御部110は、図3に示すように、演算部111と、PID制御部112と、ドライバ113と、を有する。演算部111は、車体フレーム角度センサ24によって検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectを、ベースプレート71の角度スケールに変換する。演算部111は、変換車体フレーム角度の検出値θsc_detectと、ベースプレート角度センサ101によって検出されたベースプレート角度の検出値θb_detectの差分を演算する。演算部111は、演算結果をPID制御部112に送信する。
 PID制御部112は、演算された差分に基づいて、検出されたベースプレート角度の検出値θb_detectを変換した回転角度にあわせるように制御パラメータを決定し、ドライバ113へ送信する。ドライバ113は、受信した制御パラメータに基づいて、電気モータ91を制御する。
 これによって、ベースプレート71の回動角度を、実際の車体フレーム角度θs_realにあわせることができる。
 (b.ステアリング制御部120)
 ステアリング制御部120は、レバー絶対角度センサ26によって検出されたレバー角度の検出値θi_detectと、車体フレーム角度センサ24によって検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectと、車速センサ29によって検出された車速Vに基づいて、電磁パイロットバルブ33を制御する。
 図6には、車体フレーム角度の検出値θs_detectの角度スケールと、レバー角度の検出値θi_detectの角度スケールの関係が示されている。図6に示すように、車体フレーム角度の検出値θs_detectとレバー角度の検出値θi_detectは比例関係を有する。
 実際の車体フレーム角度θs_realは、例えば±40度の幅をとることができ、実際のレバー角度θi_realは、例えば、±20度の幅をとるように設定されている。すなわち、実際の車体フレーム角度θs_real=40度が、実際のレバー角度θi_real=20度に対応しているため、θi_real=0.5×θs_realの関係を有する。
 これにより、図6に示すように、θi_detect=0.5×θs_detectの関係を有する。
 このため、ステアリング制御部120は、実際の車体フレーム角度θs_realを、レバー角度の検出値θi_detectを車体フレーム角度θsの角度スケールに変換した角度に一致させるように電磁パイロットバルブ33を制御する。例えば、レバー角度の検出値θi_detectが5°の場合、レバー角度の検出値θi_detectを車体フレーム角度の検出値θs_detectの角度スケールに変換すると10°となるため、実際の車体フレーム角度θs_realが10°になるようにステアリング制御部120は、電磁パイロットバルブ33を制御する。なお、車体フレーム角度の検出値θs_detectの角度スケールに変換されたレバー角度の検出値θi_detectを変換レバー角度の検出値θic_detectと記載する。変換レバー角度の検出値ic_detectは、入力ステアリング角度の一例に対応する。
 ステアリング制御部120は、演算部121と、記憶部122と、EPC(Electromagnetic Proportional Control)指令部123とを有する。演算部121は、レバー絶対角度センサ26によって検出されたレバー角度の検出値θi_detectを、ステアリング角度の角度スケールに変換する。演算部121は、変換レバー角度の検出値θic_detectと、車体フレーム角度の検出値θs_detectの差分(偏差角度ともいう)を演算する。演算部121は、演算した差分をEPC指令部123に送信する。変換レバー角度の検出値θic_detectは、目標車体フレーム角度といえる。
 EPC指令部123は、受信した差分と、車速センサ29によって検出された車速Vに基づいて、記憶部122に記憶されているグラフよりEPC指令電流を決定する。
 図7は、記憶部122に記憶されているEPC制御を決定するためのグラフを示す図である。記憶部122には、偏差角度に対するEPC制御電流の値を示す曲線が、複数の車速において設定されている。図7では、例えば、車速10km/hのときの曲線C1と、車速20km/hのときの曲線C2と、車速30km/hのときの曲線C3が設定されている。車速が速いほうがEPC制御電流の値が小さくなる。これにより、車速が速くなると、実際の車体フレーム角度θs_realの変化する速度(角速度ともいえる)が小さくなり、高速安定性を向上させることができる。また、車速が遅くなると、実際の車体フレーム角度θs_realの変化する速度(角速度ともいえる)が大きくなり、低速における操作性を向上させることができる。なお、車速VがC1、C2、C3の間の場合、補間計算によって、EPC制御電流が決定される。
 EPC指令部123は、図7に示すデータを用いて決定したEPC指令電流を電磁パイロットバルブ33へ送信する。
 なお、図3では省略しているが、制御部28は、メインポンプ32およびパイロットポンプ34等の制御を行ってもよい。
 なお、制御部28と、車体フレーム角度センサ24、レバー絶対角度センサ26、ベースプレート角度センサ101、車速センサ29、電気モータ91および電磁パイロットバルブ33との間の信号の送受信については、各々が無線で行われてもよいし有線で行われてもよい。
 <2.動作>
 以下に、本実施の形態のホイールローダ1の制御動作について説明する。図8は、ホイールローダ1の制御動作を説明するためのブロック図である。図8では、電気的な動作については点線で示し、機械的な動作については実線で示し、油圧を用いた動作については一点鎖線で示す。また、図9は、本実施の形態のホイールローダ1の制御動作を示すフロー図である。図10A~図10Cは、本実施の形態のホイールローダ1の制御動作を説明するための断面図である。
 図4Eに示すように、ジョイスティックレバー51が鉛直方向に沿って配置されている場合、ジョイスティックレバー51による実際のレバー角度θi_realはゼロである。また、実際の車体フレーム角度θs_realもゼロであるため、ベースプレート71も所定の初期位置に位置している。所定の初期位置とは、たとえば、図4Eに示すような、ジョイスティックレバー51の中心を通る直線L1上に、ベースプレート71における位置P1(溝76の右端76Rと左端76Lの中心位置)が配置されている状態をいう。
 なお、本実施の形態では、実際の車体フレーム角度θs_realは、図3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、実際のレバー角度θi_realは、図3に示すように、ジョイスティックレバー51の中央位置からの回転角を示す。また、差分(偏差角度)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、電磁パイロットバルブ33は中立位置の状態となっている。この場合、油圧バルブ31も中立位置となっている。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、実際の車体フレーム角度θs_realはゼロに維持される。
 そして、オペレータがジョイスティックレバー51を図3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がバネ部材80の初期付勢力を越えると、図10Aに示すように、ジョイスティックレバー51が右方向に回転して実際のレバー角度θi_realが増大する。なお、右方向に移動させるに従って、バネ部材80によって付与される反力は大きくなる。
 レバー絶対角度センサ26は、ステップS10において、図8に示すようにオペレータによって操作されたジョイスティックレバー51の実際のレバー角度θi_realをレバー角度の検出値θi_detectとして検出する。
 次に、ステップS20において、車体フレーム角度センサ24は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出する。
 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、実際の車体フレーム角度θs_realはゼロの状態である。このため、車体フレーム角度センサ24による検出値である車体フレーム角度の検出値θs_detectはゼロとなっている。実際の車体フレーム角度θs_realがほぼゼロであるため、ベースプレート71も回動していない。そのため、図10Aに示すように、ジョイスティックレバー51を右方向に回転した状態では、ジョイスティックレバー51の中心を通る直線L1(ジョイスティックレバー51に沿った直線ともいえる)は、ベースプレート71の位置P1から回転した状態となっている。また、バネ部材80の第1端部82は、接続部材56によって時計方向(左方向Yl側)に押されて移動し、第1端部82の先端は、溝76の右端76Rから左方向Yl側に離間している。また、第2端部83の先端が溝76の左端76Lに接触しているため、第2端部83は時計方向(左方向Yl側)に移動できず、接続部材57は第2端部83から左方向Yl側に離間している。これにより、バネ部材80の第1端部82は接続部材56を反時計回り方向に押すために、バネ部材80は、ジョイスティックレバー51を、回動軸64の中心P3を通る鉛直線L0上に戻るように付勢している。
 次に、ステップS30において、演算部121が、検出されたレバー角度の検出値θi_detectを図6に示すグラフを用いて車体フレーム角度の検出値θs_detectの角度スケールに変換し、変換レバー角度の検出値θic_detectを算出する。そして、演算部121は、変換レバー角度の検出値θic_detectと車体フレーム角度の検出値θs_detectとの差分(偏差角度θe)を演算する。演算部121は演算した偏差角度θeをEPC指令部123に送信する。
 次に、ステップS40において、EPC指令部123は、演算部121から受信した差分と、車速センサ29から受信した速度Vとを用いて、記憶部122に記憶されている図7に示すデータからEPC電流iを決定し、電磁パイロットバルブ33に指令を行う。
 ジョイスティックレバー51を右回転させたため、電磁パイロットバルブ33は右パイロット位置をとり、電磁パイロットバルブ33によって制御されたパイロット圧が油圧バルブ31に供給される(図8参照)。パイロット圧の供給により、油圧バルブ31は右ステアリング位置をとり、ステアリングシリンダ21を伸長させ、ステアリングシリンダ22を収縮させるようにステアリングシリンダ21、22にメイン油圧が供給される。
 これにより実際の車体フレーム角度θs_real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。
 この実際の車体フレーム角度θs_realの変化は、ベースプレート71の角度に反映される。
 上記ステップS30、S40と並行して、ステップS50において、ベースプレート角度センサ101によって実際のベースプレート角度θb_realがベースプレート角度の検出値θb_detectとして検出される。
 次に、ステップS60において、モータ駆動制御部110の演算部111は、車体フレーム角度の検出値θs_detectを、図6に示すグラフを用いてベースプレート71の角度スケールである変換車体フレーム角度の検出値θsc_detectに変換する。そして、演算部111は、変換車体フレーム角度の検出値θsc_detectとベースプレート角度センサ101によって検出されたベースプレート角度の検出値θb_detectとの偏差角度θe(差分ともいえる)を演算する。
 次に、ステップS70において、PID制御部112は、ベースプレート角度の検出値θb_detectが変換車体フレーム角度の検出値θsc_detectと一致するように制御パラメータを決定し、ドライバ113に送信する。
 次に、ステップS80において、ドライバ113は、ベースプレート角度の検出値θb_detectが変換車体フレーム角度の検出値θsc_detectになるように電気モータ91を駆動する。これによって、ベースプレート71は、回動軸64の中心P3を中心として図10Aにおいて時計回り(矢印H方向)に回転する。なお、ベースプレート71がジョイスティックレバー51の回動位置に向かって回動すると、図8に示すように、実際のレバー角度θi_realと実際のベースプレート角度θb_realとの偏差角度が小さくなるため、バネ部材80による付勢力は小さくなる。
 オペレータがジョイスティックレバー51を所定の実際のレバー角度θi_real=θ1_realで停止させると、実際の車体フレーム角度θs_realは除々に増大しているため、レバー角度の検出値θ1_detectを車体フレーム角度の検出値θs_detectの角度スケールに変換した変換レバー角度の検出値θ1c_detectと車体フレーム角度の検出値θs_detectとの回転角の差分(偏差角度)は小さくなる。そして、実際の車体フレーム角度θs_realが変換レバー角度の検出値θ1c_detectに追いつくと、差分(偏差角度)がゼロになる。このとき、電磁パイロットバルブ33は中立位置をとり、油圧バルブ31も中立位置となる。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、実際の車体フレーム角度θs_realは回転角θ1に維持される。また、図10Bに示すように、ベースプレート71もθ1分、時計回りに回動し、ジョイスティックレバー51の中心を通る直線L1が、ベースプレート71の中央に位置する。詳しくは、ベースプレート71は、その溝76の右端76Rと左端76Lの中心位置P1が直線L1上に配置される位置に配置される。ベースプレート71とジョイスティックレバー51の位置関係は、図4Eの状態と同様の位置関係になっている。
 次に、オペレータがジョイスティックレバー51を右側位置(θi_real=θ1)から中央位置(θi_real=ゼロ)に向けて戻すと、図10Cに示すように、直線L1が鉛直方向に位置するようにレバーユニット41が左回転する。
 なお、ジョイスティックレバー51を支持部42に対して中央位置に戻す前(図10Bに示す状態)は、ジョイスティックレバー51とベースプレート71の位置関係は、図4Eと同様の位置関係となっている。そのため、ジョイスティックレバー51を動かす際には、動き出しの反力は初期位置からの動き出しと同じ反力となっている。すなわち、本実施の形態では、ベースプレート71が実際の車体フレーム角度θs_realに対応した位置に回動するため、ジョイスティックレバー51の位置にかかわらず電磁パイロットバルブ33の状態(中間位置、右パイロット位置、左パイロット位置)に対応して、操作に対して付与される反力が決められる。
 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、実際の車体フレーム角度θs_realはθ1cの状態である。また、ベースプレート71は、実際の車体フレーム角度θs_realと同様に実際のベースプレート角度θb_realはθ1であるため、図10Cに示すように、バネ部材80の第2端部83は接続部材57によって押されて、反時計回り側(右方向Yr側)に移動するため、溝76の左端76Lから第2端部83は離間する。一方、バネ部材80の第1端部82は溝76の右端76Rを押圧している。これにより、バネ部材80の第2端部83は、接続部材57を時計回り方向に押しているため、バネ部材80は、図10Bの状態になるようにベースプレート71に対してレバーユニット41を付勢している。
 上記のように実際の車体フレーム角度θs_realがθ1cの状態であるため、差分(=θ1c_detect-θs_detect)はゼロから減少してマイナスになる。すると、電磁パイロットバルブ33は、左パイロット位置をとり、油圧バルブ31にパイロット圧が供給され、油圧バルブ31が左ステアリング位置をとる。これにより、ステアリングシリンダ22が伸長し、ステアリングシリンダ21が収縮するように油圧が供給される。
 これにより実際の車体フレーム角度θs_realが回転角θ1cから除々に減少する。この実際の車体フレーム角度θs_realの変化は、上述したようにベースプレート71に反映され、実際の車体フレーム角度θs_realの変化と同様に、ベースプレート71も回転する。
 そして、実際の車体フレーム角度θs_realがゼロになると、実際のレバー角度θi_real(=0)との差分がゼロとなる。このとき、電磁パイロットバルブ33は中立位置をとり、油圧バルブ31も中立位置となっている。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、実際の車体フレーム角度θs_real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、ベースプレート71は、実際の車体フレーム角度θs_realの減少とともに、実際のベースプレート角度θb_realがゼロになるように電気モータ91の駆動によって回動し、図4Eに示すような初期位置(θb_real=0)に戻る。
 また、ジョイスティックレバー51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。
 (実施の形態2)
 次に、本発明にかかる実施の形態2におけるホイールローダについて説明する。本実施の形態2のホイールローダは、実施の形態1のホイールローダ1とステアリング操作装置の構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明し、他の同様の構成については説明を省略する。
 図11は、本実施の形態2のステアリング操作装置308の構成を示す図である。
 上記実施の形態1のステアリング操作装置8には、支持部42に対するジョイスティックレバー51の回動角を検出するレバー絶対角度センサ26が設けられているが、本実施の形態2のステアリング操作装置308では、ベースプレート71に対するジョイスティックレバー51の角度を算出するレバー相対角度センサ326が設けられている。レバー相対角度センサ326は、第2回動角度検出部の一例に対応する。
 図12は、本実施の形態2の操作ユニット325を示す断面図である。図12に示す操作ユニット325には、レバー相対角度検出ユニット330が設けられている。レバー相対角度検出ユニット330は、図12に示すように、レバー相対角度センサ326と、検出軸327と、ギヤ328と、を有する。また、回動軸64に検出ギヤ376が固定されている。
 レバー相対角度センサ326は、例えばポテンショメータによって構成されており、ベースプレート71に対するジョイスティックレバー51の回転角度である実際のレバー相対角度θd_realを、レバー相対角度の検出値θd_detectとして検出する。レバー相対角度センサ326は、支持プレート73の内側(連結プレート53側)に固定されている。
 検出軸327は、レバー相対角度センサ326によって回転角度が検出される軸である。検出軸327は、レバー相対角度センサ326から前方向Xfに向かって延びている。ギヤ328は、検出軸327に固定されている。ギヤ328は、回動軸64に固定されている検出ギヤ376の下端面と噛み合っている。
 ジョイスティックレバー51が回動操作されると、回動軸64が回動し、回動軸64に固定されている検出ギヤ376も回動する。この検出ギヤ376の回動によってギヤ328および検出軸327が回動し検出軸327の角度がレバー相対角度センサ326によって検出される。ここで、ベースプレート71は支持プレート73と繋がっており、レバー相対角度センサ326は、支持プレート73に固定されているため、レバー相対角度センサ326は、ベースプレート71に対するジョイスティックレバー51の相対角度を検出することができる。
 レバー相対角度センサ326が検出するレバー相対角度の検出値θd_detectは、支持部42に対するジョイスティックレバー51の実際のレバー角度θi_realと、支持部42に対するベースプレート71の実際のベースプレート角度θb_realの差分に相当する。このため、レバー相対角度センサ326が検出するレバー相対角度の検出値θd_detectが演算部121へと送信される。したがって、レバー相対角度センサ326が、ジョイスティックレバー51のベースプレート71に対する相対角度を検出する相対角度検出部の一例に相当する。
 図13は、ホイールローダ1の制御動作を説明するための制御ブロック図である。本実施の形態2では、レバー相対角度センサ326が検出するレバー相対角度の検出値θd_detectは、支持部42に対するジョイスティックレバー51の回動角度と、支持部42に対するベースプレート71の回動角度の差分(偏差角度)に相当する。このため、図13に示すように、演算部121は、レバー相対角度センサ326から取得したレバー相対角度の検出値θd_detectを車体フレーム角度の角度スケールに変換してθeとしてEPC指令部123へ送信する。
 また、本実施の形態2の制御フローは、図9を用いて説明すると、ステップS10~S30の代わりにレバー相対角度の検出値θd_detectが検出される。
 (実施の形態3)
 次に、本発明にかかる実施の形態34におけるホイールローダ1について説明する。本実施の形態3のホイールローダは、実施の形態1のホイールローダ1とレバーユニットの構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明し、他の同様の構成については説明を省略する。
 上記実施の形態1の操作ユニット25では、バネ部材80によってレバーユニット41はベースプレート71に対して所定位置に付勢されているが、本実施の形態3の操作ユニット425は、カム機構を有する付勢部444によってレバーユニット441がベースプレート471に対して所定位置に付勢されている。ベースプレート471は、回動部の一例に対応する。
 図14Aは、本実施の形態の操作ユニット425を示す斜視図である。図14Bは、図14Aの側面図である。図14Cは、図14Aの平面図である。図14Dは、図14CのEE´間の矢示断面図である。図14Eは、図14BのFF´間の矢示断面図である。
 (1.レバーユニット441)
 本実施の形態のレバーユニット441は、ジョイスティックレバー51と、ジョイスティックレバー51を回動軸64に連結する連結部452とを有する。ジョイスティックレバー51は、操作部の一例に対応する。
 連結部452には、ジョイスティックレバー51が固定されている。連結部452は、前後方向Xに厚みを有し、図14Eに示すように断面視において上部が半円形状であり、下方が三角形状の部材である。連結部452には、前後方向Xに沿って貫通孔が形成されており、回動軸64が貫通孔に挿入されている。図14Dに示すように、連結部452と回動軸64の各々に凹部が形成され、これらの凹部にキー453が嵌合している。キー453によってジョイスティックレバー51の回転が連結部452を介して回動軸64に伝達される。
 図14Eに示すように、連結部452の三角形状の先端である下端454は、ジョイスティックレバー51の長手方向に沿った線L2上に位置している。連結部452の下端454には、線L2に沿った孔455が形成されている。なお、孔455は、図14Dに示すように、前後方向Xに3つ並んで形成されている。
 (2.付勢部444)
 付勢部444は、図14Dに示すように、バネ部材480と、カム481と、カムフォロア482と、ダンパ84と、を有する。バネ部材480は、上記3つの孔455のうち真ん中を除いた前と後の孔455の内側に配置されている。カム481は、3つの棒状部483と、カムフォロア支持部484と、を有する。3つの棒状部483は、下方から3つの孔455に挿入されている。真ん中の孔455は棒状部483と概ね同径に形成されており、ガイドとして機能する。前後方向Xの真ん中を除く2つの棒状部483の下端近傍には当接部485が形成されており、バネ部材480の下端が当接している。カムフォロア支持部484は、3つの棒状部483の下側に設けられており、3つの棒状部483の下端が固定されている。カムフォロア支持部484の前後方向には、貫通孔が形成されており、カムフォロア482の軸部482aが配置されている。
 カムフォロア482は、軸部482aと、その両端に配置された回転部482bとを有する。これにより、カムフォロア482は、カムフォロア支持部484に対して回転可能に構成されている。
 (3.ベース部443)
 また、本実施の形態3のベース部443は、実施の形態1のベース部43と比較して、ベースプレート71と形状が異なるベースプレート471を有する。ベースプレート471は、図14Eに示すように、下方に向かって凸状に湾曲した溝部476を有する。溝部476は、車幅方向Yの中央476Mに向かうように湾曲している。
 カムフォロア482は、溝部476の底面にバネ部材480の弾性力によって押圧されている。
 このような付勢部444の構成により、レバーユニット441は、ベースプレート471に対して、直線L2が溝部476の中央476Mを通る位置になるように付勢される。
 例えば、図14Fに示すように、ジョイスティックレバー51が左方向に回動し、まだベースプレート471が回動していない状態では、バネ部材480の付勢力によって、カムフォロア482は溝部476の底面に押しつけられ、カムフォロア482に中央476Mに向かうように回転する力が働く(矢印J参照)。
 このように、カムフォロア482が中央476Mに位置するように、レバーユニット441はベースプレート471に対して付勢されている。これによって、ジョイスティックレバー51を操作するときに反力を生じさせることが出来、オペレータに操作感を付与することができる。
 <特徴など>
 (1)
 本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、ステアリングシリンダ21、22(油圧アクチュエータの一例)と、車体フレーム角度センサ24(実ステアリング角度検出部の一例)と、操作ユニット25、325、425と、モータ駆動制御部110(位置調整制御部の一例)と、ステアリング制御部120とを、備える。ステアリングシリンダ21、22は、実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)を変更する。車体フレーム角度センサ24は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出する。操作ユニット25、325、425は、支持部42と、ベースプレート71、471(回動部の一例)と、ジョイスティックレバー51(操作部の一例)と、付勢部44、444と、位置調整部45と、レバー絶対角度センサ26(第1回動角度検出部の一例)と、を有し、ステアリング操作を行う。ベースプレート71は、支持部42に回動可能に支持されている。ジョイスティックレバー51は、支持部42に回動可能に支持され、オペレータによって回動操作される。付勢部44、444は、ベースプレート71に対してジョイスティックレバー51を所定位置に付勢する。位置調整部45は、支持部42に対するベースプレート71の回動角度を調整する。レバー絶対角度センサ26は、支持部42に対するジョイスティックレバー51(操作部の一例)の実際のレバー角度θi_real(回動角度の一例)をレバー角度の検出値θi_detectとして検出する。モータ駆動制御部110(位置調整制御部の一例)は、車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて、位置調整部45を制御する。ステアリング制御部120は、レバー角度の検出値θi_detect(回動角度の一例)に対応する変換レバー角度の検出値θic_detect(入力ステアリング角度の一例)と車体フレーム角度の検出値θs_detect(実ステアリング角度の一例)との差分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)を制御する。
 これにより、オペレータのジョイスティックレバー51の操作に対して付勢部44、444によって操作感を付与することができるため、操作感の発生のためにモータ等のアクチュエータを用いずに済む。このため、操作ユニット25、325、425の小型化を図ることが可能となる。また、実際の車体フレーム角度θs_realをベースプレート71の位置に反映することができ、ジョイスティックレバー51に実際の車体フレーム角度θs_realに応じた反力を付与することができる。
 また、実際のレバー角度θi_realに基づいて、ステアリングシリンダ21、22を制御することができる。
 また、車体フレーム角度の検出値θs_detectとレバー角度の検出値θi_detectを車体フレーム角度の角度スケールに変換した変換レバー角度の検出値θic_detectの差分に対応した値を用いて、ステアリングシリンダ21、22を制御することができる。
 これにより、変換レバー角度の検出値θic_detect(入力ステアリング角度の一例)と実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)に基づいてステアリングシリンダ21、22を制御することができる。
 (2)
 本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)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、車体フレーム角度センサ24(実ステアリング角度検出部の一例)と、操作ユニット25、325、425と、モータ駆動制御部110(位置調整制御部の一例)と、ステアリング制御部120とを、備える。ステアリングシリンダ21、22は、実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)を変更する。車体フレーム角度センサ24は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出する。操作ユニット25、325、425は、支持部42と、ベースプレート71、471(回動部の一例)と、ジョイスティックレバー51(操作部の一例)と、付勢部44、444と、位置調整部45と、レバー相対角度センサ326(第2回動角度検出部の一例)と、を有し、ステアリング操作を行う。ベースプレート71は、支持部42に回動可能に支持されている。ジョイスティックレバー51は、支持部42に回動可能に支持され、オペレータによって回動操作される。付勢部44、444は、ベースプレート71に対してジョイスティックレバー51を所定位置に付勢する。位置調整部45は、支持部42に対するベースプレート71の回動角度を調整する。レバー相対角度センサ326は、ベースプレート71、471(回動部の一例)に対するジョイスティックレバー51(操作部の一例)の実際のレバー相対角度θd_real(回動角度の一例)をレバー相対角度の検出値θd_detectとして検出する。モータ駆動制御部110(位置調整制御部の一例)は、車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて、位置調整部45を制御する。ステアリング制御部120(ステアリング制御部の一例)は、レバー相対角度の検出値θd_detectに基づいてステアリングシリンダ21、22を制御する。
 これにより、オペレータのジョイスティックレバー51の操作に対して付勢部44、444によって操作感を付与することができるため、操作感の発生のためにモータ等のアクチュエータを用いずに済む。このため、操作ユニット25、325、425の小型化を図ることが可能となる。また、実際の車体フレーム角度θs_realをベースプレート71の位置に反映することができ、ジョイスティックレバー51に実際の車体フレーム角度θs_realに応じた反力を付与することができる。
 また、実際のレバー相対角度θd_real(回動角度の一例)は、変換レバー角度の検出値θic_detect(入力ステアリング角度の一例)と実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)の差分に対応するため、レバー相対角度の検出値θd_detectによって、ステアリングシリンダ21、22を制御することができる。
 (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、位置調整部45によって調整されるベースプレート71、471(回動部の一例)の実際のベースプレート角度θb_real(回動角度の一例)は、実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)と対応する。
 これによって、実際の車体フレーム角度θs_realをベースプレート71、471の位置に反映することができる。
 (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、位置調整部45は、電気モータ91(アクチュエータの一例)と、減速ギヤ93およびウォームギヤ94(減速部の一例)と、を有する。電気モータ91は、駆動源である。減速ギヤ93およびウォームギヤ94は、電気モータ91の回転を減速して回動部に伝達する。
 これによって、電気モータ91の駆動によってベースプレート71、471(回動部の一例)を回動することができる。なお、位置調整部45は、実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)をベースプレート71、471(回動部の一例)の位置に反映させるためにベースプレート71、471を回動させるだけである。すなわち、ジョイスティックレバー51(操作部の一例)の操作に対して反力を付与しないため、高減速比の減速部を用い、低トルクの電気モータ91を用いることができる。そのため、小型の電気モータ91を用いることができ、操作ユニット25を小型化することができる。
 (5)
 本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)では、付勢部44、444は、ダンパ84を有する。
 ジョイスティックレバー51の動き出しに抵抗を生じさせることができる。
 (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、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である。実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)は、リアフレーム12に対するフロントフレーム11の角度である。
 これによって、ジョイスティックレバー51を操作することによって、アーティキュレート動作を行うことができる。
 (7)
 本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)には、ジョイスティックレバー51が設けられている。
 これにより、オペレータがジョイスティックレバー51を操作することにより実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)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)は、電磁パイロットバルブ33(制御弁の一例)を更に備える。電磁パイロットバルブ33(制御弁の一例)は、ジョイスティックレバー51(操作部の一例)の回動操作に基づいて、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制御する。電磁パイロットバルブ33は、ジョイスティックレバー51が所定位置に配置された状態において中立位置となる。
 これによって、ベースプレート71、471(回動部の一例)に対してジョイスティックレバー51が所定位置に配置された状態では実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)が変更されず、ジョイスティックレバー51のベースプレート71、471に対する位置が所定位置から移動すると、その差分に基づいて、ステアリングシリンダ21、22が制御され実際の車体フレーム角度θs_realを変更することができる。
 (9)
 本実施の形態のホイールローダ1(作業車両の一例)は、油圧バルブ31(ステアリング弁の一例)を更に備える。油圧バルブ31は、電磁パイロットバルブ33(制御弁の一例)から供給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。電磁パイロットバルブ33(制御弁の一例)は、パイロット圧を調整することにより、油圧バルブ31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、油圧バルブ31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、実ステアリング角度が変更される。
 (10)
 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、ステップS10(検出ステップの一例)と、ステップS30(駆動ステップの一例)と、ステップS70(位置調整ステップの一例)と、を備える。ステップS10は、支持部42に回動可能に支持されたベースプレート71、471(回動部の一例)に対して所定位置に付勢され、支持部42に回動可能に支持されているジョイスティックレバー51(操作部の一例)の支持部42に対する実際のレバー角度θi_real(回動角度の一例)をレバー角度の検出値θi_detectとして検出、または実際のレバー相対角度θd_realをレバー相対角度の検出値θd_detectとして検出する。ステップS30は、ジョイスティックレバー51のレバー角度の検出値θi_detectに対応する変換レバー角度の検出値θic_detect(入力ステアリング角度の一例)と車体フレーム角度の検出値θs_detect(実ステアリング角度の一例)との差分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)を駆動して実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)を変更する。ステップS70は、実際の車体フレーム角度θs_realに基づいて、支持部42に回動可能に支持されたベースプレート71、471の回動位置を調整する。
 これにより、オペレータのジョイスティックレバー51の操作に対してバネ部材80によって操作感を付与することができるため、操作感の発生のためにモータ等のアクチュエータを用いずに済む。このため、ジョイスティックレバー51が設けられている操作ユニット25、325、425の小型化を図ることが可能となる。また、実際の車体フレーム角度θs_realをベースプレート71の位置に反映することができ、ジョイスティックレバー51に実際の車体フレーム角度θs_realに応じた反力を付与することができる。
 (11)
 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、ステップS10(検出ステップの一例)と、ステップS30(駆動ステップの一例)と、ステップS70(位置調整ステップの一例)と、を備える。ステップS10は、支持部42に回動可能に支持されたベースプレート71、471(回動部の一例)に対して所定位置に付勢され、支持部42に回動可能に支持されているジョイスティックレバー51(操作部の一例)のベースプレート71、471に対する実際のレバー相対角度θd_real(回動角度の一例)をレバー相対角度の検出値θd_detectとして検出する。ステップS30は、ジョイスティックレバー51のレバー相対角度の検出値θd_detect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)を駆動して実際の車体フレーム角度θs_real(実ステアリング角度の一例)を変更する。ステップS70は、実際の車体フレーム角度θs_realに基づいて、支持部42に回動可能に支持されたベースプレート71、471の回動位置を調整する。
 これにより、オペレータのジョイスティックレバー51の操作に対してバネ部材80によって操作感を付与することができるため、操作感の発生のためにモータ等のアクチュエータを用いずに済む。このため、ジョイスティックレバー51が設けられている操作ユニット25、325、425の小型化を図ることが可能となる。また、実際の車体フレーム角度θs_realをベースプレート71の位置に反映することができ、ジョイスティックレバー51に実際の車体フレーム角度θs_realに応じた反力を付与することができる。
 [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、ベースプレート71、471を回動させるアクチュエータの一例として電気モータ91を用いているが、電気モータに限らず、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。
 (B)
 上記実施の形態では、ウォームギヤ94を用いて電気モータ91の駆動力を伝達ギヤ部74に伝達しているが、ウォームギヤを用いずに平歯車状のギヤや、プーリーを用いて電気モータ91の駆動力を伝達ギヤ部74に伝達しても良い。ただし、セルフロック機能を有するため、ウォームギヤを用いるほうが好ましい。
 (C)
 上記実施の形態では、制御弁の一例である電磁パイロットバルブ33から入力されるパイロット圧に応じて油圧バルブ31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に構成されていたが、油圧バルブ31を介さずに電磁パイロットバルブ33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。すなわち、電磁パイロットバルブ33に代えて電磁メインバルブが用いられてもよい。
 (D)
 上記実施の形態では、付勢部44、444にダンパ84が設けられていたが、ダンパに限らずフリクションブレーキであってもよいし、ダンパまたはフリクションブレーキが設けられていなくてもよい。
 (E)
 上記実施の形態では、ベースプレート角度およびレバー角度の範囲(角度スケール)は、車体フレーム角度の範囲(角度スケール)よりも狭くなっているが、車体フレーム角度の範囲以上であってもよい。ただし、ベースプレート角度およびレバー角度の範囲(角度スケール)は、車体フレーム角度の範囲(角度スケール)よりも狭いほうが、オペレータの操作範囲が狭くなるため操作しやすくなり好ましい。
 (F)
 上記実施の形態では、ジョイスティックレバー51は、支持部42に支持されていたが、ベースプレート71、471に回動可能に支持されていてもよい。さらに、ベースプレート71、471が設けられているベース部43、443にジョイスティックレバー51が回動可能に支持されていてもよい。
 (G)
 上記実施の形態では、作業車両の一例としてホイールローダ1を用いて説明したが、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い。
 (H)
 上記実施の形態では、操作部の一例としてジョイスティックレバー51を操作してステアリングシリンダ21、22への流量を制御しているが、ジョイスティックレバーに限らなくてもよく、ステアリングホイールであってもよい。
 図15(a)は、操作ユニット525として、ステアリングホイール551を用いた場合の構成を示す模式図である。図15に示す操作ユニット525には、ステアリングユニット541と、支持部542と、ベース部543と、付勢部544と、位置調整部545が設けられている。ステアリングユニット541は、ステアリングホイール551と、伝達軸552と、回動部材553とを有する。ステアリングホイール551は、オペレータよって回転操作される。伝達軸552は、ステアリングホイール551と回動部材553の間を連結しステアリングホイール551の回転を回動部材553に伝達する。
 ベース部543は、回転板571と、筒部572とを有する。支持部542は、回転板571を回転可能に軸支している。回転板571の端面にはギヤ形状が形成されている。筒部572は回転板571に固定されており、筒部572の内側には回動部材553が配置されている。
 図15(b)は、図15(a)のGG´間の矢示断面図である。付勢部544は、例えば板バネであって、回動部材553を貫通して、その両端が筒部572に固定されている。位置調整部545は、電気モータ591と、出力ギヤ592とを有している。出力ギヤ592は電気モータ591の出力軸に固定されている、回転板571と噛み合っている。
 このような構成により、オペレータがステアリングホイール551を回転させると、付勢部544によって反力が生じる。また、回動部材553の回動角度が、回転角度の検出値θi_detectとして検出され、その回転角度の検出値θi_detectに基づいてステアリング操作が行われる。そして、車体フレーム角度の検出値θs_detectに基づいて、電気モータ581が駆動され、回転板571が回転され筒部753が車体フレーム角度の検出値θs_detectに対応する実際の回転角度θb_realに変更される。
 以上のように、ステアリング角が変更される作業車両でありさえすれば、本発明を適用できる。
 本発明の作業車両は、操作ユニットの小型化を図ることが可能な効果を有し、ホイールローダ等として有用である。
1    :ホイールローダ
21   :ステアリングシリンダ
22   :ステアリングシリンダ
23   :ステアリング油圧回路
42   :支持部
43   :ベース部
44   :付勢部
45   :位置調整部
51   :ジョイスティックレバー
71   :ベースプレート
110  :モータ駆動制御部
120  :ステアリング制御部

Claims (9)

  1.  実ステアリング角度を変更する油圧アクチュエータと、
     前記実ステアリング角度を検出する実ステアリング角度検出部と、
     支持部と、前記支持部に回動可能に支持された回動部と、前記支持部または前記回動部に回動可能に支持され、オペレータにより回動操作される操作部と、前記回動部に対して前記操作部を所定位置に付勢する付勢部と、前記支持部に対する前記回動部の回動角度を調整する位置調整部と、前記支持部に対する前記操作部の回動角度を検出する第1回動角度検出部と、を有し、ステアリング操作を行う操作ユニットと、
     前記実ステアリング角度に基づいて、前記位置調整部を制御する位置調整制御部と、
     前記操作部の前記回動角度に対応する入力ステアリング角度と前記実ステアリング角度との差分に基づいて、前記油圧アクチュエータを制御するステアリング制御部と、を備えた、
    作業車両。
  2.  実ステアリング角度を変更する油圧アクチュエータと、
     前記実ステアリング角度を検出する実ステアリング角度検出部と、
     支持部と、前記支持部に回動可能に支持された回動部と、前記支持部または前記回動部に回動可能に支持され、オペレータにより回動操作される操作部と、前記回動部に対して前記操作部を所定位置に付勢する付勢部と、前記支持部に対する前記回動部の回動角度を調整する位置調整部と、前記回動部に対する前記操作部の回動角度を検出する第2回動角度検出部と、を有し、ステアリング操作を行う操作ユニットと、
     前記実ステアリング角度に基づいて、前記位置調整部を制御する位置調整制御部と、
     前記操作部の前記回動角度に基づいて、前記油圧アクチュエータを制御するステアリング制御部と、を備えた、
    作業車両。
  3.  前記位置調整部によって調整される前記回動部の前記回動角度は、前記実ステアリング角度と対応する、
    請求項1に記載の作業車両。
  4.  前記位置調整部は、
     駆動源であるアクチュエータと、
     前記アクチュエータの回転を減速して前記回動部に伝達する減速部と、を有する、
    請求項1~3のいずれか1項に記載の作業車両。
  5.  前記付勢部は、フリクションブレーキまたはダンパを有する、
    請求項1~4のいずれか1項に記載の作業車両。
  6.  前記作業車両は、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であって、
     前記実ステアリング角度は、前記リアフレームに対する前記フロントフレームの角度である、
    請求項1~5のいずれか1項に記載の作業車両。
  7.  前記操作部は、ジョイスティックレバーである、
    請求項1~6のいずれか1項に記載の作業車両。
  8.  前記操作部の回動操作に基づいて、前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する制御弁を更に備え、
     前記制御弁は、前記操作部が前記所定位置に配置された状態において中立位置となる、
    請求項1~7のいずれか1項に記載の作業車両。
  9.  前記制御弁から供給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8に記載の作業車両。
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