WO2023021825A1 - 作業機械、及び、作業機械を制御するための方法 - Google Patents

作業機械、及び、作業機械を制御するための方法 Download PDF

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WO2023021825A1
WO2023021825A1 PCT/JP2022/023958 JP2022023958W WO2023021825A1 WO 2023021825 A1 WO2023021825 A1 WO 2023021825A1 JP 2022023958 W JP2022023958 W JP 2022023958W WO 2023021825 A1 WO2023021825 A1 WO 2023021825A1
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WO
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steering
angle
vehicle body
work machine
controller
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Application number
PCT/JP2022/023958
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English (en)
French (fr)
Inventor
拓也 園田
貴志 前田
好秀 中江
Original Assignee
株式会社小松製作所
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Priority to CN202280034781.9A priority Critical patent/CN117321271A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/76—Graders, bulldozers, or the like with scraper plates or ploughshare-like elements; Levelling scarifying devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices

Definitions

  • the present invention relates to a working machine and a method for controlling the working machine.
  • Some conventional work machines have a rear frame, a front frame that rotates with respect to the rear frame, and steering wheels that are supported by the front frame (see Patent Document 1).
  • the traveling direction of the working machine is determined by turning the front frame relative to the rear frame and changing the steering angle of the steerable wheels.
  • the work machine tends to deviate from the target direction due to the load of earth and sand while traveling, or due to the unevenness of the road surface. Therefore, the operator must simultaneously operate the steering member to maintain the course while operating the working machine such as the blade. Such an operation is highly difficult and places a heavy operational burden on the operator.
  • Patent Document 1 discloses automatic steering control that automatically controls the steering angle so that the work machine maintains the traveling direction in the target direction.
  • the work machine advances in the target direction by automatic steering control.
  • automatic steering control is performed when the articulate angle, which is the rotation angle of the front frame with respect to the rear frame, is zero.
  • the controller determines whether the work machine is traveling in the target direction.
  • the controller causes the work machine to travel in the target direction by controlling the steering angle.
  • An object of the present invention is to provide a working machine that can be moved in the target direction even if the articulate angle changes.
  • a work machine includes a vehicle body, steering wheels, an actuator, and a controller.
  • the vehicle body includes a rear frame and a front frame coupled to the rear frame so as to rotate relative to the rear frame.
  • a steering wheel is supported by the front frame.
  • the actuator changes the steering angle of the steerable wheels.
  • a controller controls the actuator.
  • the controller determines the target direction in which the vehicle will travel.
  • a controller obtains the articulated angle of the front frame relative to the rear frame.
  • the controller sets the steering angle so that the vehicle body moves in the target direction by controlling the actuator according to the articulate angle.
  • a method according to another aspect of the present invention is a method for controlling a working machine.
  • the work machine includes a vehicle body, steering wheels, and actuators.
  • the vehicle body includes a rear frame and a front frame coupled to the rear frame so as to rotate relative to the rear frame.
  • a steering wheel is supported by the front frame.
  • the method according to this aspect includes determining a target direction in which the vehicle body travels, obtaining an articulated angle of the front frame with respect to the rear frame, and controlling the actuator according to the articulated angle so that the vehicle body moves in the target direction. setting the steering angle to move to .
  • the actuator is controlled according to the articulate angle when the target direction of the vehicle body is obtained.
  • the steering angle is set so that the vehicle body moves in the target direction. Therefore, even if the articulate angle changes, the work machine can be moved in the target direction.
  • FIG. 1 is a perspective view of a working machine according to an embodiment; FIG. It is a side view of a working machine.
  • 1 is a schematic diagram showing a configuration of a working machine; FIG. It is a top view which shows the front part of a working machine. It is a top view which shows the front part of a working machine.
  • 4 is a flowchart showing processing for setting a steering angle according to an articulate angle during automatic control; It is a top view which shows the front part of a working machine. It is a top view which shows the front part of a working machine.
  • FIG. 1 is a perspective view of a working machine 1 according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side view of the work machine 1.
  • the working machine 1 includes a vehicle body 2, front wheels 3A and 3B, rear wheels 4A-4D, and a working machine 5.
  • the vehicle body 2 includes a front frame 11 , a rear frame 12 , a cab 13 and a power room 14 .
  • the rear frame 12 is connected to the front frame 11.
  • the front frame 11 is connected to the rear frame 12 so as to rotate with respect to the rear frame 12 .
  • the front frame 11 can be articulated left and right with respect to the rear frame 12 .
  • front, rear, left, and right directions are the state in which the articulated angle of the front frame 11 with respect to the rear frame 12 is zero, that is, the state in which the front frame 11 and the rear frame 12 are straight.
  • Front, back, left, and right directions are defined.
  • the cab 13 and power chamber 14 are arranged on the rear frame 12 .
  • a driver's seat (not shown) is arranged in the cab 13 .
  • the power chamber 14 is arranged behind the cab 13 .
  • the front frame 11 extends forward from the rear frame 12 .
  • the front wheels 3A, 3B are attached to the front frame 11. As shown in FIG.
  • the front wheels 3A, 3B are arranged apart in the left-right direction. Front wheels 3A and 3B are rotatably supported by front frame 11 .
  • the rear wheels 4A-4D are attached to the rear frame 12. As shown in FIG.
  • the work machine 5 is movably connected to the vehicle body 2.
  • Work implement 5 includes a support member 15 and a blade 16 .
  • the support member 15 is movably connected to the vehicle body 2 .
  • Support member 15 supports blade 16 .
  • Support member 15 includes drawbar 17 and circle 18 .
  • the drawbar 17 is arranged below the front frame 11 .
  • the drawbar 17 is connected to the front portion 19 of the front frame 11 .
  • the drawbar 17 extends rearward from the front portion 19 of the front frame 11 .
  • the drawbar 17 is supported by the front frame 11 so as to be swingable at least in the vertical and horizontal directions of the vehicle body 2 .
  • front portion 19 includes a ball joint.
  • the drawbar 17 is rotatably connected to the front frame 11 via a ball joint.
  • the circle 18 is connected to the rear of the drawbar 17.
  • Circle 18 is rotatably supported with respect to drawbar 17 .
  • Blades 16 are connected to circle 18 .
  • a blade 16 is supported by a drawbar 17 via a circle 18 .
  • the blade 16 is supported by the circle 18 so as to be rotatable around the tilt shaft 21.
  • the tilt shaft 21 extends in the left-right direction.
  • the working machine 1 includes a plurality of steering actuators 41A, 41B and a plurality of articulated actuators 27, 28.
  • a plurality of steering actuators 41A, 41B are used to steer the front wheels 3A, 3B.
  • the steering actuators 41A and 41B are hydraulic cylinders.
  • a plurality of steering actuators 41A, 41B are individually connected to the front wheels 3A, 3B.
  • the plurality of steering actuators 41A, 41B expand and contract by hydraulic pressure.
  • extension and retraction of the plurality of steering actuators 41A and 41B such as extension and retraction of hydraulic cylinders, is referred to as "stroke operation".
  • the plurality of steering actuators 41A, 41B include a left steering actuator 41A and a right steering actuator 41B.
  • the left steering actuator 41A and the right steering actuator 41B are arranged apart from each other in the left-right direction.
  • the left steering actuator 41A is connected to the front frame 11 and the front wheel 3A.
  • the right steering actuator 41B is connected to the front frame 11 and the front wheel 3B.
  • the front wheels 3A and 3B are steered by stroke operations of the left steering actuator 41A and the right steering actuator 41B.
  • the left steering actuator 41A is illustrated and the right steering actuator 41B is not illustrated. Since the left steering actuator 41A and the right steering actuator 41B are members that form a pair, in FIG. 2, the left steering actuator 41A is illustrated and the right steering actuator 41B is not illustrated. Since the left steering actuator 41A and the right steering actuator 41B are members that form a pair, in FIG.
  • a plurality of articulated actuators 27 and 28 are used to rotate the front frame 11 with respect to the rear frame 12 .
  • the articulated actuators 27, 28 are hydraulic cylinders.
  • a plurality of articulated actuators 27 and 28 are connected to the front frame 11 and the rear frame 12 .
  • the plurality of articulated actuators 27, 28 expand and contract by hydraulic pressure.
  • the plurality of articulated actuators 27, 28 include a left articulated cylinder 27 and a right articulated cylinder 28.
  • the left articulated cylinder 27 and the right articulated cylinder 28 are arranged apart from each other in the left-right direction.
  • the left articulated cylinder 27 is connected to the front frame 11 and the rear frame 12 on the left side of the vehicle body 2 .
  • the right articulated cylinder 28 is connected to the front frame 11 and the rear frame 12 on the right side of the vehicle body 2 .
  • the stroke motion of the left articulated cylinder 27 and the right articulated cylinder 28 causes the front frame 11 to rotate left and right with respect to the rear frame 12 .
  • FIG. 1 the right articulated cylinder 28 is illustrated and the left articulated cylinder 27 is not illustrated.
  • FIG. 2 the left articulated cylinder 27 is shown and the right articulated cylinder 28 is not shown. Since the left articulated cylinder 27 and the right articulated cylinder 28 are paired members, the members not shown in FIGS.
  • the work machine 1 includes a plurality of actuators 22-26 for changing the attitude of the work machine 5.
  • actuators 22-25 are hydraulic cylinders.
  • Actuator 26 is a rotary actuator.
  • actuator 26 is a hydraulic motor.
  • Actuator 26 may be an electric motor.
  • a plurality of actuators 22 - 25 are connected to the work machine 5 .
  • a plurality of actuators 22-25 expand and contract by hydraulic pressure.
  • the actuators 22 to 25 extend and contract to change the attitude of the work implement 5 with respect to the vehicle body 2 .
  • the plurality of actuators 22 - 25 includes a left lift cylinder 22 , a right lift cylinder 23 , a drawbar shift cylinder 24 and a blade tilt cylinder 25 .
  • the left lift cylinder 22 and the right lift cylinder 23 are arranged apart from each other in the left-right direction.
  • the left lift cylinder 22 and the right lift cylinder 23 are connected to the drawbar 17 .
  • Left lift cylinder 22 and right lift cylinder 23 are connected to front frame 11 via lifter bracket 29 .
  • the draw bar 17 swings up and down due to stroke operations of the left lift cylinder 22 and the right lift cylinder 23 . Thereby, the blade 16 moves up and down.
  • the drawbar shift cylinder 24 is connected to the drawbar 17 and the front frame 11 .
  • the drawbar shift cylinder 24 is connected to the front frame 11 via a lifter bracket 29 .
  • the drawbar shift cylinder 24 extends obliquely downward from the front frame 11 toward the drawbar 17 .
  • the stroke operation of the drawbar shift cylinder 24 swings the drawbar 17 left and right.
  • the blade tilt cylinder 25 is connected to the circle 18 and the blade 16. The stroke operation of the blade tilt cylinder 25 rotates the blade 16 around the tilt shaft 21 .
  • the actuator 26 is connected to the drawbar 17 and the circle 18. Actuator 26 rotates circle 18 relative to drawbar 17 . Thereby, the blade 16 rotates around the rotation axis extending in the vertical direction.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the work machine 1.
  • the work machine 1 includes a drive source 31, a first hydraulic pump 32, a second hydraulic pump 48, a first pilot valve 49, and a second pilot valve 50.
  • the work machine 1 includes a steering valve 42A, an articulate valve 42B, and a work machine valve 34.
  • Work machine 1 includes a power transmission device 33 .
  • the drive source 31 is, for example, an internal combustion engine.
  • the drive source 31 may be an electric motor or a hybrid of an internal combustion engine and an electric motor.
  • the first hydraulic pump 32 is driven by the drive source 31 to discharge hydraulic oil.
  • the first hydraulic pump 32 supplies hydraulic fluid to the steering valve 42A, the articulate valve 42B, and the working machine valve 34.
  • a plurality of steering actuators 41A, 41B, a plurality of articulated actuators 27, 28, and a plurality of actuators 22-26 are operated by hydraulic fluid supplied through these valves.
  • the second hydraulic pump 48 is driven by the drive source 31 to discharge hydraulic oil.
  • the first pilot valve 49 is connected to the second hydraulic pump 48 and the steering valve 42A via hydraulic circuits.
  • the first pilot valve 49 controls the pressure of hydraulic fluid supplied from the second hydraulic pump 48 to the pilot port of the steering valve 42A.
  • the first pilot valve 49 is an electromagnetic proportional control valve.
  • the second pilot valve 50 is connected via a hydraulic circuit to the second hydraulic pump 48 and a steering valve 42A, which will be described later.
  • a second pilot valve 50 is connected to the second steering member 46 .
  • the second pilot valve 50 controls the pressure of hydraulic fluid supplied from the second hydraulic pump 48 to the pilot port of the steering valve 42A (hereinafter referred to as "pilot hydraulic pressure") according to the operation of the second steering member 46. do.
  • the second pilot valve 50 may be an electromagnetic proportional control valve, like the first pilot valve 49 .
  • the steering valve 42A is connected to the first hydraulic pump 32 and a plurality of steering actuators 41A and 41B via hydraulic circuits.
  • the steering valve 42A controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the first hydraulic pump 32 to the steering actuators 41A and 41B.
  • the steering valve 42A is a hydraulically piloted control valve.
  • a plurality of steering actuators 41A and 41B perform a stroke operation by supplying hydraulic fluid of the first hydraulic pump 32 to the steering valve 42A.
  • the articulated valve 42B is connected to the first hydraulic pump 32 and the plurality of articulated actuators 27, 28 via hydraulic circuits.
  • the articulate valve 42B controls the flow rate of hydraulic fluid supplied from the first hydraulic pump 32 to the plurality of articulate actuators 27,28.
  • the articulated valve 42B is a hydraulically piloted control valve.
  • the plurality of articulate actuators 27 and 28 perform stroke operations by supplying the hydraulic fluid of the first hydraulic pump 32 to the articulate valve 42B.
  • the work machine valve 34 is connected to the first hydraulic pump 32 and the plurality of actuators 22-26 via a hydraulic circuit.
  • the work implement valve 34 includes a plurality of valves connected to each of the plurality of actuators 22-26.
  • the work machine valve 34 controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the first hydraulic pump 32 to the actuators 22-26.
  • the work machine valve 34 is, for example, an electromagnetic proportional control valve.
  • the work implement valve 34 may be a hydraulically piloted proportional control valve.
  • the power transmission device 33 transmits the driving force from the drive source 31 to the rear wheels 4A-4D.
  • the power transmission device 33 may include a torque converter and/or multiple transmission gears.
  • the power transmission device 33 may be a transmission such as HST (Hydraulic Static Transmission) or HMT (Hydraulic Mechanical Transmission).
  • the work machine 1 includes a first steering member 45, a second steering member 46, an articulate lever 55, a work machine operation member 35, a shift member 53, an accelerator operation member 36, including.
  • the first steering member 45 and the second steering member 46 are operable by the operator to steer the front wheels 3A, 3B.
  • the first steering member 45 is a lever such as a joystick.
  • the first steering member 45 may be a member other than a lever.
  • the first steering member 45 can be tilted left and right from the neutral position N1.
  • the first steering member 45 is connected to the first operation sensor 51 .
  • First operation sensor 51 is included in work machine 1 .
  • the first manipulation sensor 51 outputs a first manipulation signal indicating manipulation of the first steering member 45 by the operator.
  • the first operation sensor 51 detects the tilt angle of the first steering member 45 and outputs a first operation signal corresponding to the tilt angle of the first steering member 45 .
  • the second steering member 46 is a steering wheel.
  • the second steering member 46 may be a member other than the steering wheel.
  • the second steering member 46 is held in the last operated position when not operated by the operator. When the first steering member 45 and the second steering member 46 are operated simultaneously, the operation of the second steering member 46 has priority.
  • the second steering member 46 is rotatable around the rotation axis Ax1.
  • a second operation sensor 47 is attached to the second steering member 46 .
  • a second operation sensor 47 is included in the work machine 1 .
  • the second operation sensor 47 outputs a second operation signal indicating the operation of the second steering member 46 by the operator.
  • the second operation sensor 47 detects angular displacement of the second steering member 46 around the rotation axis Ax1 and outputs a second operation signal corresponding to the angular displacement of the second steering member 46 .
  • the articulated lever 55 is operable by the operator to pivot the front frame 11 with respect to the rear frame 12 .
  • the articulated lever 55 is a lever such as a joystick.
  • the articulated lever 55 may be a member other than a lever.
  • the articulated lever 55 can be tilted left and right from the neutral position N2.
  • the articulated lever 55 is connected to the third operation sensor 60 .
  • Third operation sensor 60 is included in work machine 1 .
  • the third operation sensor 60 outputs a third operation signal indicating the operation of the articulate lever 55 by the operator.
  • the third operation sensor 60 detects the amount of operation of the articulate and outputs a third operation signal corresponding to the amount of operation of the articulate.
  • the work machine operating member 35 can be operated by the operator to change the attitude of the work machine 5 .
  • the work machine operating member 35 includes, for example, a plurality of operating levers.
  • the work machine operation member 35 may be another member such as a switch or a touch panel.
  • the work machine operation member 35 outputs a signal indicating the operation of the work machine operation member 35 by the operator.
  • the shift member 53 can be operated by an operator to switch the working machine 1 between forward and reverse.
  • the shift member 53 includes, for example, a shift lever.
  • the shift member 53 may be another member such as a switch or a touch panel.
  • the shift member 53 outputs a signal indicating the operation of the shift member 53 by the operator.
  • the accelerator operation member 36 can be operated by the operator to make the working machine 1 travel.
  • the accelerator operating member 36 includes, for example, an accelerator pedal.
  • the accelerator operation member 36 may be another member such as a switch or a touch panel.
  • the accelerator operation member 36 outputs a signal indicating the operation of the accelerator operation member 36 by the operator.
  • the work machine 1 includes a direction sensor 52, a steering angle sensor 40, and an articulate angle sensor 30.
  • the direction sensor 52 detects the traveling direction of the vehicle body 2 .
  • the direction sensor 52 outputs a direction signal indicating the traveling direction of the vehicle body 2 .
  • Direction sensor 52 is, for example, an IMU (inertial measurement unit).
  • the orientation sensor 52 may be a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver, such as a GPS (Global Positioning System).
  • the steering angle sensor 40 is used to detect the steering angle ⁇ 1 of the front wheels 3A, 3B.
  • the steering angle sensor 40 detects stroke amounts of a plurality of steering actuators 41A and 41B.
  • the steering angle sensor 40 outputs a stroke signal indicating these stroke amounts. Note that the steering angle sensor 40 may directly detect the steering angle ⁇ 1. In this case, the steering angle sensor 40 outputs an angle signal indicating the steering angle ⁇ 1.
  • work machine 1 includes a first steering shaft 43A and a second steering shaft 43B.
  • the first steering shaft 43A and the second steering shaft 43B are pivot shafts for the front wheels 3A and 3B.
  • the first steering shaft 43A and the second steering shaft 43B are provided on the front frame 11.
  • the first steering shaft 43A and the second steering shaft 43B extend vertically.
  • the first steering shaft 43A and the second steering shaft 43B rotatably support the front wheels 3A and 3B separately.
  • the steering angle ⁇ 1 is the angle at which the front wheels 3A and 3B rotate with respect to the front frame 11 about the first steering shaft 43A and the second steering shaft 43B.
  • the steering angle ⁇ 1 is the rotation angle of the front wheels 3A and 3B with respect to the front-rear direction of the front frame 11 .
  • a first centerline L1 is defined in the front frame 11.
  • the first centerline L1 is the centerline of the front frame 11 extending in the front-rear direction of the front frame 11 .
  • the steering angle ⁇ 1 is the rotation angle of the front wheels 3A and 3B with respect to the first center line L1.
  • the steering angle ⁇ 1 changes left and right from the neutral position due to stroke operations of the steering actuators 41A and 41B.
  • the steering angle ⁇ 1 at the neutral position is zero degrees.
  • the front wheels 3A, 3B are arranged parallel to the first center line L1 of the front frame 11 at the neutral position. In FIG. 4A, 3A' and 3B' indicate the front wheels steered by the steering angle ⁇ 1 from the neutral position.
  • the articulate angle sensor 30 is used to detect the articulate angle ⁇ 2 of the front frame 11 with respect to the rear frame 12.
  • the articulate angle sensor 30 detects stroke amounts of the left articulate cylinder 27 and the right articulate cylinder 28 .
  • the articulate angle sensor 30 outputs stroke signals indicating these stroke amounts.
  • the articulate angle sensor 30 may directly detect the articulate angle ⁇ 2. In this case, the articulate angle sensor 30 outputs an angle signal indicating the articulate angle ⁇ 2.
  • work machine 1 includes articulated shaft 44 .
  • the articulated shaft 44 is provided on the front frame 11 and the rear frame 12 .
  • the articulate shaft 44 extends vertically.
  • the articulated shaft 44 rotatably supports the front frame 11 .
  • the articulate angle ⁇ 2 is the angle at which the front frame 11 rotates with respect to the rear frame 12 around the articulate shaft 44 .
  • a second centerline L2 is defined on the rear frame 12 .
  • the second centerline L2 is the centerline of the rear frame 12 that extends in the front-rear direction of the rear frame 12 .
  • the second center line L2 passes through the articulate shaft 44 when the work machine 1 is viewed from above.
  • the articulate angle ⁇ 2 is the angle formed by the first center line L1 and the second center line L2.
  • the direction of the second centerline L2 coincides with the direction of the first centerline L1, as shown in FIG. 4A.
  • FIG. 4B shows a state in which the first center line L1 is rotated by an articulate angle ⁇ 2 with respect to the second center line L2 with respect to the articulate shaft 44 .
  • the work machine 1 includes a controller 37.
  • Controller 37 includes storage device 38 and processor 39 .
  • the processor 39 is a CPU, for example, and executes a program for controlling the work machine 1 .
  • the storage device 38 includes memories such as RAM and ROM, and auxiliary storage devices such as SSD or HDD.
  • the storage device 38 stores programs and data for controlling the work machine 1 .
  • the controller 37 acquires the operation amount of the first steering member 45 based on the first operation signal from the first operation sensor 51 .
  • the controller 37 acquires the operation amount of the second steering member 46 based on the second operation signal from the second operation sensor 47 .
  • the controller 37 acquires the first operation signal and the second operation signal at the same time, it gives priority to the second operation signal.
  • the controller 37 controls the pilot hydraulic pressure to the steering valve 42A by controlling the first pilot valve 49 according to the first operation signal.
  • hydraulic fluid supplied from the steering valve 42A to the steering actuators 41A and 41B is controlled, and the steering actuators 41A and 41B extend and contract.
  • the steering angle ⁇ 1 of the front wheels 3A, 3B is changed.
  • the second pilot valve 50 controls the pilot hydraulic pressure to the steering valve 42A according to the operation of the second steering member 46.
  • hydraulic fluid supplied from the steering valve 42A to the steering actuators 41A and 41B is controlled, and the steering actuators 41A and 41B extend and contract.
  • the steering angle ⁇ 1 of the front wheels 3A, 3B is changed.
  • the controller 37 may adjust the pilot pressure output to the steering valve 42A by controlling the first pilot valve 49 according to the second operation signal. Thereby, the steering angle ⁇ 1 of the front wheels 3A, 3B may be changed. In that case, the second pilot valve 50 may be omitted.
  • the controller 37 acquires the operation amount of the articulate lever 55 from the third operation signal from the articulate lever 55 .
  • Controller 37 controls articulated valve 42B.
  • the controller 37 expands and contracts the left articulated cylinder 27 and the right articulated cylinder 28 by controlling the articulated valve 42B according to the third operation signal. Thereby, the controller 37 changes the articulate angle ⁇ 2.
  • the controller 37 controls the power transmission device 33 according to the operation of the shift member 53. As a result, the traveling direction of the work machine 1 is switched between forward and reverse.
  • shift member 53 may be mechanically connected to power transmission device 33 .
  • the forward and reverse gears of the power transmission device 33 may be switched by mechanically transmitting the operation of the shift member 53 to the power transmission device 33 .
  • the controller 37 controls the drive source 31 and the power transmission device 33 according to the operation of the accelerator operation member 36. As a result, the work machine 1 travels.
  • the controller 37 also controls the first hydraulic pump 32 and the work machine valve 34 according to the operation of the work machine operation member 35 . As a result, the working machine 5 operates.
  • FIG. 5 is a flow chart showing processing of automatic steering control.
  • the controller 37 acquires the target direction. For example, the controller 37 determines the traveling direction of the vehicle body 2 after the work machine 1 turns by operating the first steering member 45 as the target direction. Alternatively, the controller 37 may determine the target direction such that the work machine 1 moves along a preset target route. For example, a target route may be entered into controller 37 by an operator. The target route may be input to controller 37 from an external computer. Alternatively, controller 37 may automatically generate the target route.
  • the controller 37 acquires the current traveling direction of the vehicle body 2.
  • the controller 37 acquires the current traveling direction of the vehicle body 2 from the direction signal from the direction sensor 52 .
  • the controller 37 acquires the initial value of the target steering angle.
  • the initial value of the target steering angle is the target steering angle when the articulate angle ⁇ 2 is assumed to be zero.
  • the controller 37 determines the initial value of the target steering angle so that the current traveling direction of the work machine 1 matches the target direction. For example, the controller 37 determines a value obtained by multiplying the difference between the current traveling direction and the target direction by a predetermined gain as the initial value of the target steering angle.
  • the controller 37 may reduce the gain as the vehicle speed increases.
  • the controller 37 acquires the articulate angle ⁇ 2.
  • the controller 37 acquires the articulate angle ⁇ 2 from the angle signal from the articulate angle sensor 30 .
  • step S105 the controller 37 calculates a correction value for the target steering angle.
  • the controller 37 calculates a corrected value of the target steering angle by correcting the initial value of the target steering angle according to the articulate angle ⁇ 2.
  • the controller 37 calculates the correction value of the target steering angle using the following formula (1).
  • A1 A0- ⁇ 2
  • A1 is the correction value of the target steering angle.
  • A0 is the initial value of the target steering angle.
  • the positive and negative values of the corrected target steering angle, the initial value, and the articulate angle are the same as long as the direction of rotation is the same.
  • the correction value, initial value, and articulate angle of the target steering angle may have a positive value for an angle to the left from the neutral position and a negative value for an angle to the right.
  • the corrected value, the initial value, and the articulated angle of the target steering angle may have negative values for angles to the left of the neutral position and positive values for angles to the right.
  • the initial value A0 of the target steering angle is +30 degrees.
  • the target steering angle correction value A1 is +15 degrees.
  • the controller 37 controls the steering actuators 41A and 41B so that the actual steering angle ⁇ 1 becomes the target steering angle.
  • the target steering angle is the initial value A0. If the articulate angle .theta.2 is less than or greater than zero, the target steering angle is the correction value A1.
  • the controller 37 repeatedly executes the above-described processing. Thereby, the steering angle ⁇ 1 is automatically controlled so that the work machine 1 travels in the target direction.
  • the controller 37 determines the target direction in which the vehicle body 2 travels.
  • the controller 37 acquires the articulate angle ⁇ 2 of the front frame 11 with respect to the rear frame 12 .
  • the controller 37 controls the steering actuators 41A and 41B according to the articulate angle ⁇ 2.
  • the steering angle ⁇ 1 is set so that the vehicle body 2 moves in the target direction.
  • the plurality of steering actuators 41A and 41B are controlled according to the articulate angle ⁇ 2 in a state where the target direction of the vehicle body 2 is acquired.
  • the steering angle ⁇ 1 is set so that the vehicle body 2 moves in the target direction.
  • the work machine 1 can be moved in the target direction.
  • the process of controlling the plurality of steering actuators 41A and 41B according to the current articulate angle ⁇ 2 can be applied not only when the vehicle body 2 moves forward as in the above embodiment, but also when the vehicle body 2 moves backward. good too.
  • the controller 37 may multiply the steering angle ⁇ 1 of the above embodiment by "-1".
  • the number of steering actuators 41A and 41B is not limited to the above embodiment, and may be one or three or more.
  • the plurality of steering actuators 41A and 41B are not limited to hydraulic cylinders, and may be hydraulic motors or electric motors.
  • the work machine can be moved in the target direction even if the articulate angle changes.

Abstract

作業機械は、車体と、操向輪と、アクチュエータと、コントローラと、を備える。車体は、リアフレームと、リアフレームに対して回動するようにリアフレームに連結されるフロントフレームと、を含む。操向輪は、フロントフレームに支持される。アクチュエータは、操向輪の操舵角を変更する。コントローラは、アクチュエータを制御する。コントローラは、車体が進行する目標方向を決定する。コントローラは、リアフレームに対するフロントフレームのアーティキュレート角を取得する。コントローラは、アーティキュレート角に応じてアクチュエータを制御することによって、車体が目標方向に移動するように操舵角を設定する。

Description

作業機械、及び、作業機械を制御するための方法
　本発明は、作業機械、及び、作業機械を制御するための方法に関する。
　従来の作業機械は、リアフレームと、リアフレームに対して回動するフロントフレームと、フロントフレームに支持される操向輪と、を有するものがある（特許文献１を参照）。このタイプの作業機械では、リアフレームに対するフロントフレームの回動と、操向輪の操舵角の変更によって、作業機械の進行方向が決定される。
　作業機械は、走行中に土砂による負荷、或いは路面の不均一により、目標とする目標方向から逸れやすい。そのため、オペレータは、ブレードなどの作業機を操作しながら、進路を維持するためにステアリング部材の操作を同時に行う必要がある。このような操作は、難易度が高く、オペレータへの操作負担が大きい。
　そこで、特許文献１では、作業機械が進行方向を目標方向に維持するように、操舵角を自動的に制御するステアリング自動制御が開示されている。
特開２０２１－０５４２６９号公報
　上述した従来の作業機械では、ステアリング自動制御によって作業機械は目標方向に進む。例えば、従来の作業機械では、リアフレームに対するフロントフレームの回動角度であるアーティキュレート角がゼロである場合において、ステアリング自動制御が実行されている。この場合、ステアリング自動制御の実行中では、コントローラは、作業機械が目標方向に進んでいるか否かを判断する。ここで、作業機械の進行方向が目標方向から逸れた場合には、コントローラは、操舵角を制御することによって作業機械を目標方向に進ませる。
　本発明の目的は、アーティキュレート角が変化したとしても目標方向に移動させることができる作業機械を、提供することにある。
　本発明の一態様に係る作業機械は、車体と、操向輪と、アクチュエータと、コントローラと、を備える。車体は、リアフレームと、リアフレームに対して回動するようにリアフレームに連結されるフロントフレームと、を含む。操向輪は、フロントフレームに支持される。アクチュエータは、操向輪の操舵角を変更する。コントローラは、アクチュエータを制御する。
　コントローラは、車体が進行する目標方向を決定する。コントローラは、リアフレームに対するフロントフレームのアーティキュレート角を取得する。コントローラは、アーティキュレート角に応じてアクチュエータを制御することによって、車体が目標方向に移動するように操舵角を設定する。
　本発明の他の態様に係る方法は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、車体と、操向輪と、アクチュエータと、を含む。車体は、リアフレームと、リアフレームに対して回動するようにリアフレームに連結されるフロントフレームと、を含む。操向輪は、フロントフレームに支持される。
　本態様に係る方法は、車体が進行する目標方向を決定することと、リアフレームに対するフロントフレームのアーティキュレート角を取得することと、アーティキュレート角に応じてアクチュエータを制御することによって車体が目標方向に移動するように操舵角を設定することと、を備える。
　本発明によれば、車体の目標方向を取得した状態において、アーティキュレート角に応じてアクチュエータが制御される。このアクチュエータの制御によって、車体が目標方向に移動するように操舵角が設定される。これにより、アーティキュレート角が変化したとしても、作業機械を目標方向に移動させることができる。
実施形態に係る作業機械の斜視図である。 作業機械の側面図である。 作業機械の構成を示す模式図である。 作業機械の前部を示す上面図である。 作業機械の前部を示す上面図である。 自動制御中にアーティキュレート角に応じて操舵角を設定する処理を示すフローチャートである。 作業機械の前部を示す上面図である。 作業機械の前部を示す上面図である。
　以下図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１の斜視図である。図２は、作業機械１の側面図である。図１に示すように、作業機械１は、車体２と、前輪３Ａ，３Ｂと、後輪４Ａ－４Ｄと、作業機５とを備える。車体２は、フロントフレーム１１と、リアフレーム１２と、キャブ１３と、動力室１４とを含む。
　リアフレーム１２は、フロントフレーム１１に接続されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２に対して回動するようにリアフレーム１２に連結されている。例えば、フロントフレーム１１は、リアフレーム１２に対して、左右にアーティキュレート可能である。
　なお、以下の説明において、前後左右の各方向は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のアーティキュレート角がゼロである状態、すなわち、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とが真っすぐな状態で、車体２の前後左右の各方向が定義される。
　キャブ１３と動力室１４とは、リアフレーム１２上に配置されている。キャブ１３には、図示しない運転席が配置されている。動力室１４は、キャブ１３の後方に配置されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２から前方へ延びている。前輪３Ａ，３Ｂは、フロントフレーム１１に取り付けられている。前輪３Ａ，３Ｂは、左右方向に離れて配置されている。前輪３Ａ，３Ｂは、フロントフレーム１１に回転可能に支持される。後輪４Ａ－４Ｄは、リアフレーム１２に取り付けられている。
　作業機５は、車体２に対して可動的に接続されている。作業機５は、支持部材１５とブレード１６とを含む。支持部材１５は、車体２に可動的に接続されている。支持部材１５は、ブレード１６を支持している。支持部材１５は、ドローバ１７とサークル１８とを含む。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の下方に配置される。
　ドローバ１７は、フロントフレーム１１の前部１９に接続されている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の前部１９から後方へ延びている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１に対して、少なくとも車体２の上下方向と左右方向とに揺動可能に支持されている。例えば、前部１９は、ボールジョイントを含む。ドローバ１７は、ボールジョイントを介して、フロントフレーム１１に対して回転可能に接続されている。
　サークル１８は、ドローバ１７の後部に接続されている。サークル１８は、ドローバ１７に対して回転可能に支持される。ブレード１６は、サークル１８に接続される。ブレード１６は、サークル１８を介して、ドローバ１７に支持されている。図２に示すように、ブレード１６は、チルト軸２１回りに回転可能にサークル１８に支持されている。チルト軸２１は、左右方向に延びている。
　図２に示すように、作業機械１は、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂと、複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８と、を備えている。
　複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、前輪３Ａ，３Ｂを操舵するために用いられる。例えば、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、油圧シリンダである。複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、前輪３Ａ，３Ｂに各別に接続されている。複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、油圧によって伸縮する。以下の説明では、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂの伸縮、例えば油圧シリンダの伸縮が、「ストローク動作」と記される。
　複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、左ステアリングアクチュエータ４１Ａと、右ステアリングアクチュエータ４１Ｂと、を含む。左ステアリングアクチュエータ４１Ａと右ステアリングアクチュエータ４１Ｂとは、左右方向に互いに離れて配置されている。
　左ステアリングアクチュエータ４１Ａは、フロントフレーム１１と前輪３Ａとに接続されている。右ステアリングアクチュエータ４１Ｂは、フロントフレーム１１と前輪３Ｂに接続されている。左ステアリングアクチュエータ４１Ａと右ステアリングアクチュエータ４１Ｂとのストローク動作により、前輪３Ａ，３Ｂが操舵される。
　図２では、左ステアリングアクチュエータ４１Ａが図示され、右ステアリングアクチュエータ４１Ｂは図示されていない。左ステアリングアクチュエータ４１Ａと右ステアリングアクチュエータ４１Ｂとは対をなす部材であるので、図２では、図示されていない部材については括弧内に符号が記されている。
　複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８は、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１を回動させるために用いられる。例えば、複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８は、油圧シリンダである。複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とに接続されている。複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８は、油圧によって伸縮する。
　複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８は、左アーティキュレートシリンダ２７と右アーティキュレートシリンダ２８と、を含む。左アーティキュレートシリンダ２７と右アーティキュレートシリンダ２８とは、左右方向に互いに離れて配置されている。
　左アーティキュレートシリンダ２７は、車体２の左側において、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とに接続されている。右アーティキュレートシリンダ２８とは、車体２の右側において、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とに接続されている。左アーティキュレートシリンダ２７と右アーティキュレートシリンダ２８とのストローク動作により、フロントフレーム１１はリアフレーム１２に対して左右に回動する。
　図１では、右アーティキュレートシリンダ２８が図示され、左アーティキュレートシリンダ２７は図示されていない。図２では、左アーティキュレートシリンダ２７が図示され、右アーティキュレートシリンダ２８は図示されていない。左アーティキュレートシリンダ２７と右アーティキュレートシリンダ２８とは対をなす部材であるので、図１及び図２では、図示されていない部材については括弧内に符号が記されている。
　図２に示すように、作業機械１は、作業機５の姿勢を変更するための複数のアクチュエータ２２－２６を備えている。例えば、複数のアクチュエータ２２－２５は、油圧シリンダである。アクチュエータ２６は、回転アクチュエータである。本実施形態では、アクチュエータ２６は油圧モータである。アクチュエータ２６は、電動モータであってもよい。
　複数のアクチュエータ２２－２５は、作業機５に接続されている。複数のアクチュエータ２２－２５は、油圧によって伸縮する。複数のアクチュエータ２２－２５は、伸縮することで、車体２に対する作業機５の姿勢を変更する。
　詳細には、複数のアクチュエータ２２－２５は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５と、を含む。
　左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、左右方向に互いに離れて配置されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、ドローバ１７に接続されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、リフタブラケット２９を介して、フロントフレーム１１に接続されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とのストローク動作により、ドローバ１７は、上下に揺動する。それにより、ブレード１６が上下に移動する。
　ドローバシフトシリンダ２４は、ドローバ１７とフロントフレーム１１とに接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、リフタブラケット２９を介してフロントフレーム１１に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１からドローバ１７に向かって、斜め下方に延びている。ドローバシフトシリンダ２４のストローク動作により、ドローバ１７は、左右に揺動する。
　ブレードチルトシリンダ２５は、サークル１８とブレード１６とに接続されている。ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作により、ブレード１６がチルト軸２１回りに回転する。
　アクチュエータ２６は、ドローバ１７とサークル１８とに接続されている。アクチュエータ２６は、ドローバ１７に対してサークル１８を回転させる。それにより、ブレード１６が、上下方向に延びる回転軸回りに回転する。
　図３は、作業機械１の構成を示す模式図である。図３に示すように、作業機械１は、駆動源３１と、第１油圧ポンプ３２と、第２油圧ポンプ４８と、第１パイロットバルブ４９と、第２パイロットバルブ５０と、を含む。作業機械１は、ステアリングバルブ４２Ａと、アーティキュレートバルブ４２Ｂと、作業機バルブ３４と、を含む。作業機械１は、動力伝達装置３３を含む。
　駆動源３１は、例えば内燃機関である。或いは、駆動源３１は、電動モータ、或いは内燃機関と電動モータとのハイブリッドであってもよい。
　第１油圧ポンプ３２は、駆動源３１によって駆動されることで、作動油を吐出する。第１油圧ポンプ３２は、ステアリングバルブ４２Ａと、アーティキュレートバルブ４２Ｂと、作業機バルブ３４とに、作動油を供給する。これらのバルブを介して供給される作動油により、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂと、複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８と、複数のアクチュエータ２２－２６とが、作動する。
　第２油圧ポンプ４８は、駆動源３１によって駆動されることで、作動油を吐出する。第１パイロットバルブ４９は、油圧回路を介して、第２油圧ポンプ４８とステアリングバルブ４２Ａとに、接続されている。第１パイロットバルブ４９は、第２油圧ポンプ４８からステアリングバルブ４２Ａのパイロットポートに供給される作動油の圧力を制御する。第１パイロットバルブ４９は、電磁比例制御弁である。
　第２パイロットバルブ５０は、油圧回路を介して、第２油圧ポンプ４８と後述するステアリングバルブ４２Ａとに接続されている。第２パイロットバルブ５０は、第２ステアリング部材４６に接続されている。第２パイロットバルブ５０は、第２ステアリング部材４６の操作に応じて、第２油圧ポンプ４８からステアリングバルブ４２Ａのパイロットポートに供給される作動油の圧力（以下、「パイロット油圧」と呼ぶ）を制御する。なお、第２パイロットバルブ５０は、第１パイロットバルブ４９と同様に、電磁比例制御弁であってもよい。
　ステアリングバルブ４２Ａは、油圧回路を介して、第１油圧ポンプ３２と複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂとに接続されている。ステアリングバルブ４２Ａは、第１油圧ポンプ３２から複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂに供給される作動油の流量を、制御する。例えば、ステアリングバルブ４２Ａは、油圧パイロット式の制御弁である。第１油圧ポンプ３２の作動油がステアリングバルブ４２Ａに供給されることによって、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂはストローク動作を行う。
　アーティキュレートバルブ４２Ｂは、油圧回路を介して、第１油圧ポンプ３２と複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８とに接続されている。アーティキュレートバルブ４２Ｂは、第１油圧ポンプ３２から複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８に供給される作動油の流量を、制御する。例えば、アーティキュレートバルブ４２Ｂは、油圧パイロット式の制御弁である。第１油圧ポンプ３２の作動油がアーティキュレートバルブ４２Ｂに供給されることによって、複数のアーティキュレートアクチュエータ２７，２８はストローク動作を行う。
　作業機バルブ３４は、油圧回路を介して、第１油圧ポンプ３２と複数のアクチュエータ２２－２６とに接続されている。作業機バルブ３４は、複数のアクチュエータ２２－２６それぞれに接続される複数の弁を、含む。作業機バルブ３４は、第１油圧ポンプ３２から複数のアクチュエータ２２－２６に供給される作動油の流量を、制御する。作業機バルブ３４は、例えば電磁比例制御弁である。或いは、作業機バルブ３４は、油圧パイロット式の比例制御弁であってもよい。
　動力伝達装置３３は、駆動源３１からの駆動力を後輪４Ａ－４Ｄに伝達する。動力伝達装置３３は、トルクコンバータ、及び／又は、複数の変速ギアを含んでもよい。或いは、動力伝達装置３３は、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）、或いは、ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）などのトランスミッションであってもよい。
　図３に示すように、作業機械１は、第１ステアリング部材４５と、第２ステアリング部材４６と、アーティキュレートレバー５５と、作業機操作部材３５と、シフト部材５３と、アクセル操作部材３６と、を含む。
　第１ステアリング部材４５と第２ステアリング部材４６とは、前輪３Ａ，３Ｂを操舵するためにオペレータによって操作可能である。第１ステアリング部材４５は、ジョイスティックなどのレバーである。或いは、第１ステアリング部材４５は、レバー以外の部材であってもよい。
　第１ステアリング部材４５は、中立位置Ｎ１から左右に傾倒可能である。第１ステアリング部材４５は、第１操作センサ５１に接続されている。第１操作センサ５１は、作業機械１に含まれる。第１操作センサ５１は、オペレータによる第１ステアリング部材４５への操作を示す第１操作信号を出力する。例えば、第１操作センサ５１は、第１ステアリング部材４５の傾倒角度を検出し、第１ステアリング部材４５の傾倒角度に対応する第１操作信号を出力する。
　第２ステアリング部材４６は、ステアリングホイールである。或いは、第２ステアリング部材４６は、ステアリングホイール以外の部材であってもよい。第２ステアリング部材４６は、オペレータによって操作されていない場合、最後に操作された位置に保持される。第１ステアリング部材４５と第２ステアリング部材４６とが同時に操作される場合、第２ステアリング部材４６の操作が優先される。
　第２ステアリング部材４６は、回転軸Ａｘ１回りに回転可能である。第２ステアリング部材４６には、第２操作センサ４７が取り付けられている。第２操作センサ４７は、作業機械１に含まれる。第２操作センサ４７は、オペレータによる第２ステアリング部材４６への操作を示す第２操作信号を出力する。例えば、第２操作センサ４７は、第２ステアリング部材４６の回転軸Ａｘ１回りの角度変位を検出し、第２ステアリング部材４６の角度変位に対応する第２操作信号を出力する。
　アーティキュレートレバー５５は、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１を回動させるためにオペレータによって操作可能である。アーティキュレートレバー５５は、ジョイスティックなどのレバーである。或いは、アーティキュレートレバー５５は、レバー以外の部材であってもよい。
　アーティキュレートレバー５５は、中立位置Ｎ２から左右に傾倒可能である。アーティキュレートレバー５５は、第３操作センサ６０に接続されている。第３操作センサ６０は、作業機械１に含まれる。第３操作センサ６０は、オペレータによるアーティキュレートレバー５５への操作を示す第３操作信号を出力する。例えば、第３操作センサ６０は、アーティキュレートの操作量を検出し、アーティキュレートの操作量に対応する第３操作信号を出力する。
　作業機操作部材３５は、作業機５の姿勢を変更するためにオペレータによって操作可能である。作業機操作部材３５は、例えば複数の操作レバーを含む。或いは、作業機操作部材３５は、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。作業機操作部材３５は、オペレータによる作業機操作部材３５への操作を示す信号を出力する。
　シフト部材５３は、作業機械１の前進と後進とを切り換えるためのオペレータによって操作可能である。シフト部材５３は、例えばシフトレバーを含む。或いは、シフト部材５３は、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。シフト部材５３は、オペレータによるシフト部材５３への操作を示す信号を出力する。
　アクセル操作部材３６は、作業機械１を走行させるためにオペレータによって操作可能である。アクセル操作部材３６は、例えばアクセルペダルを含む。或いは、アクセル操作部材３６は、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。アクセル操作部材３６は、オペレータによるアクセル操作部材３６への操作を示す信号を出力する。
　作業機械１は、方向センサ５２と、操舵角センサ４０と、アーティキュレート角センサ３０と、を備えている。方向センサ５２は、車体２の進行方向を検出する。方向センサ５２は、車体２の進行方向を示す方向信号を出力する。方向センサ５２は、例えばＩＭＵ（慣性計測装置）である。或いは、方向センサ５２は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）レシーバであってもよい。
　操舵角センサ４０は、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１を検出するために用いられる。操舵角センサ４０は、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂのストローク量を検出する。操舵角センサ４０は、これらストローク量を示すストローク信号を出力する。なお、操舵角センサ４０は、操舵角θ１を直接的に検出してもよい。この場合、操舵角センサ４０は、操舵角θ１を示す角度信号を出力する。
　ここで、操舵角θ１は以下のように定義される。図４Ａに示すように、作業機械１は、第１ステアリング軸４３Ａと、第２ステアリング軸４３Ｂと、を含む。第１ステアリング軸４３Ａと、第２ステアリング軸４３Ｂとは、前輪３Ａ，３Ｂの回動軸である。
　第１ステアリング軸４３Ａと第２ステアリング軸４３Ｂとは、フロントフレーム１１に設けられる。第１ステアリング軸４３Ａと第２ステアリング軸４３Ｂとは、上下方向に延びている。第１ステアリング軸４３Ａと第２ステアリング軸４３Ｂとは、前輪３Ａ，３Ｂを各別に回動可能に支持する。
　操舵角θ１は、第１ステアリング軸４３Ａ及び第２ステアリング軸４３Ｂを中心としてフロントフレーム１１に対して前輪３Ａ，３Ｂが回動する角度である。例えば、操舵角θ１は、フロントフレーム１１の前後方向に対する前輪３Ａ，３Ｂの回動角度である。
　詳細には、第１中心線Ｌ１がフロントフレーム１１に定義される。第１中心線Ｌ１は、フロントフレーム１１の前後方向に延びるフロントフレーム１１の中心線である。第１中心線Ｌ１は、作業機械１の上面視で、後述するアーティキュレート軸４４を通過する。操舵角θ１は、第１中心線Ｌ１を基準とした前輪３Ａ，３Ｂの回動角度である。
　操舵角θ１は、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂのストローク動作によって中立位置から左右に変化する。中立位置の操舵角θ１は、ゼロ度である。前輪３Ａ，３Ｂは、中立位置において、フロントフレーム１１の第１中心線Ｌ１と平行に配置される。なお、図４Ａにおいて、３Ａ'及び３Ｂ'は、中立位置から操舵角θ１だけ操舵された状態の前輪を示している。
　アーティキュレート角センサ３０は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のアーティキュレート角θ２を検出するために用いられる。アーティキュレート角センサ３０は、左アーティキュレートシリンダ２７と右アーティキュレートシリンダ２８とのストローク量を検出する。アーティキュレート角センサ３０は、これらのストローク量を示すストローク信号を出力する。なお、アーティキュレート角センサ３０は、アーティキュレート角θ２を直接的に検出してもよい。この場合、アーティキュレート角センサ３０は、アーティキュレート角θ２を示す角度信号を出力する。
　ここで、アーティキュレート角θ２は以下のように定義される。図４Ｂに示すように、作業機械１は、アーティキュレート軸４４を含む。アーティキュレート軸４４は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とに設けられる。アーティキュレート軸４４は、上下方向に延びている。アーティキュレート軸４４は、フロントフレーム１１を回動可能に支持する。
　アーティキュレート角θ２は、アーティキュレート軸４４を中心としてリアフレーム１２に対してフロントフレーム１１が回動する角度である。例えば、第２中心線Ｌ２がリアフレーム１２に定義される。第２中心線Ｌ２は、リアフレーム１２の前後方向に延びるリアフレーム１２の中心線である。第２中心線Ｌ２は、作業機械１の上面視でアーティキュレート軸４４を通過する。
　アーティキュレート角θ２は、第１中心線Ｌ１及び第２中心線Ｌ２がなす角度である。アーティキュレート角θ２がゼロである場合、図４Ａに示すように、第２中心線Ｌ２の方向は、第１中心線Ｌ１の方向と一致する。なお、図４Ｂでは、第１中心線Ｌ１がアーティキュレート軸４４を基準として第２中心線Ｌ２に対してアーティキュレート角θ２だけ回動した状態が、示されている。
　図３に示すように、作業機械１は、コントローラ３７を含む。コントローラ３７は、記憶装置３８とプロセッサ３９とを含む。プロセッサ３９は、例えばＣＰＵであり、作業機械１を制御するためのプログラムを実行する。記憶装置３８は、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリと、ＳＳＤ或いはＨＤＤなどの補助記憶装置を含む。記憶装置３８は、作業機械１を制御するためのプログラムとデータとを記憶している。
　コントローラ３７は、第１操作センサ５１からの第１操作信号により、第１ステアリング部材４５の操作量を取得する。コントローラ３７は、第２操作センサ４７からの第２操作信号により、第２ステアリング部材４６の操作量を取得する。コントローラ３７は、第１操作信号及び第２操作信号を同時に取得した場合、第２操作信号を優先する。
　第１ステアリング部材４５が操作される場合、コントローラ３７は、第１操作信号に応じて第１パイロットバルブ４９を制御することで、ステアリングバルブ４２Ａへのパイロット油圧を制御する。それにより、ステアリングバルブ４２Ａから複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂに供給される作動油が制御され、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂが伸縮する。その結果、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１が変更される。
　また、第２ステアリング部材４６が操作される場合、第２ステアリング部材４６の操作に応じて、第２パイロットバルブ５０がステアリングバルブ４２Ａへのパイロット油圧を制御する。それにより、ステアリングバルブ４２Ａから複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂに供給される作動油が制御され、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂが伸縮する。その結果、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１が変更される。なお、コントローラ３７は、第２操作信号に応じて第１パイロットバルブ４９を制御することで、ステアリングバルブ４２Ａに出力するパイロット圧を調整してもよい。それにより、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１が変更されてもよい。その場合、第２パイロットバルブ５０は、省略されてもよい。
　コントローラ３７は、アーティキュレートレバー５５からの第３操作信号により、アーティキュレートレバー５５の操作量を取得する。コントローラ３７は、アーティキュレートバルブ４２Ｂを制御する。例えば、コントローラ３７は、第３操作信号に応じてアーティキュレートバルブ４２Ｂを制御することによって、左アーティキュレートシリンダ２７と右アーティキュレートシリンダ２８を伸縮させる。これにより、コントローラ３７は、アーティキュレート角θ２を変化させる。
　コントローラ３７は、シフト部材５３の操作に応じて、動力伝達装置３３を制御する。これにより、作業機械１の進行方向を、前進と後進とに切り換える。或いは、シフト部材５３は、機械的に動力伝達装置３３に接続されてもよい。シフト部材５３の動作を機械的に動力伝達装置３３に伝達することで、動力伝達装置３３の前進と後進のギアが切り替えられてもよい。
　コントローラ３７は、アクセル操作部材３６の操作に応じて、駆動源３１及び動力伝達装置３３を制御する。これにより、作業機械１が走行する。また、コントローラ３７は、作業機操作部材３５の操作に応じて、第１油圧ポンプ３２と作業機バルブ３４とを制御する。これにより、作業機５が動作する。
　次に、コントローラ３７によって実行されるステアリング自動制御について説明する。ステアリング自動制御では、コントローラ３７は、作業機械１の進行方向を目標方向に保持するように、アーティキュレート角θ２に応じて、操舵角θ１を制御する。図５は、ステアリング自動制御の処理を示すフローチャートである。
　ステップＳ１０１では、コントローラ３７は、目標方向を取得する。例えば、コントローラ３７は、第１ステアリング部材４５の操作によって作業機械１が旋回した後の、車体２の進行方向を、目標方向として決定する。或いは、コントローラ３７は、予め設定された目標経路に沿って作業機械１が移動するように、目標方向を決定してもよい。例えば、目標経路は、オペレータによってコントローラ３７に入力されてもよい。目標経路は、外部のコンピュータからコントローラ３７に入力されてもよい。或いは、コントローラ３７は、目標経路を自動的に生成してもよい。
　ステップＳ１０２では、コントローラ３７は、車体２の現在の進行方向を取得する。コントローラ３７は、方向センサ５２からの方向信号により、車体２の現在の進行方向を取得する。
　ステップＳ１０３では、コントローラ３７は、目標操舵角の初期値を取得する。目標操舵角の初期値は、アーティキュレート角θ２がゼロであるとしたときの目標操舵角である。コントローラ３７は、作業機械１の現在の進行方向が目標方向と一致するように、目標操舵角の初期値を決定する。例えば、コントローラ３７は、現在の進行方向と目標方向との差分に所定のゲインを乗じて得た値を、目標操舵角の初期値として決定する。コントローラ３７は、車速が大きいほどゲインを小さくしてもよい。
　ステップＳ１０４では、コントローラ３７は、アーティキュレート角θ２を取得する。コントローラ３７は、アーティキュレート角センサ３０からの角度信号により、アーティキュレート角θ２を取得する。
　ステップＳ１０５では、コントローラ３７は、目標操舵角の修正値を算出する。コントローラ３７は、目標操舵角の初期値を、アーティキュレート角θ２に応じて修正することで、目標操舵角の修正値を算出する。例えば、コントローラ３７は、以下の式（１）により、目標操舵角の修正値を算出する。
Ａ１＝Ａ０－θ２　・・・（１）
Ａ１は、目標操舵角の修正値である。Ａ０は、目標操舵角の初期値である。なお、式（１）において、目標操舵角の修正値、初期値、及びアーティキュレート角の各値の正負は、回転方向が同じであれば、同じである。例えば、目標操舵角の修正値、初期値、及びアーティキュレート角は、中立位置から左方への角度を正の値、右方への角度を負の値としてもよい。或いは、目標操舵角の修正値、初期値、及びアーティキュレート角は、中立位置から左方への角度を負の値、右方への角度を正の値としてもよい。
　例えば、図６Ａに示すように、アーティキュレート角θ２がゼロ度である場合に、目標操舵角の初期値Ａ０が＋３０度であるものとする。その場合、図６Ｂに示すように、アーティキュレート角θ２が＋１５度である場合には、目標操舵角の修正値Ａ１は、＋１５度となる。なお、これらの数値は、理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明の範囲を何ら限定するものではない。
　ステップＳ１０６では、コントローラ３７は、実際の操舵角θ１が目標操舵角となるように、ステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂを制御する。アーティキュレート角θ２がゼロである場合には、目標操舵角は初期値Ａ０である。アーティキュレート角θ２がゼロより小さい、或いはゼロより大きい場合には、目標操舵角は修正値Ａ１である。
　ステアリング自動制御中、コントローラ３７は、上述した処理を繰り返し実行する。それにより、作業機械１が目標方向に向かって走行するように、操舵角θ１が自動的に制御される。
　以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、コントローラ３７は、車体２が進行する目標方向を決定する。コントローラ３７は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のアーティキュレート角θ２を取得する。コントローラ３７は、アーティキュレート角θ２に応じて複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂを制御する。これにより、車体２が目標方向に移動するように操舵角θ１を設定する。
　このように作業機械１を構成することによって、車体２の目標方向を取得した状態において、アーティキュレート角θ２に応じて複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂが制御される。この複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂの制御によって、車体２が目標方向に移動するように操舵角θ１が設定される。これにより、アーティキュレート角θ２が変化したとしても、作業機械１を目標方向に移動させることができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
　現在のアーティキュレート角θ２に応じて複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂを制御する処理は、上記の実施形態のように車体２が前進する場合だけでなく、車体２が後進する場合にも適用してもよい。この場合、コントローラ３７は、上記の実施形態の操舵角θ１に対して”－１”を乗じてもよい。
　複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂの数は、前記実施形態に限定されず、１つであっても３つ以上であってもよい。複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、油圧シリンダに限らず、油圧モータ、或いは電動モータであってもよい。
　本発明によれば、アーティキュレート角が変化したとしても、作業機械を目標方向に移動させることができる。
１　作業機械
２　車体
３Ａ，３Ｂ　前輪
１１　フロントフレーム
１２　リアフレーム
３７　コントローラ
４１Ａ，４１Ｂ　ステアリングアクチュエータ
５２　方向センサ
θ１　操舵角
θ２　アーティキュレート角
 
 

Claims (5)

  1. 　リアフレームと、前記リアフレームに対して回動するように前記リアフレームに連結されるフロントフレームと、を含む車体と、
    　前記フロントフレームに支持される操向輪と、
    　前記操向輪の操舵角を変更するアクチュエータと、
    　前記アクチュエータを制御するコントローラと、
    を備え、
    　前記コントローラは、
    　　前記車体が進行する目標方向を決定し、
    　　前記リアフレームに対する前記フロントフレームのアーティキュレート角を取得し、
    　　前記アーティキュレート角に応じて前記アクチュエータを制御することによって、前記車体が前記目標方向に移動するように前記操舵角を設定する、
    作業機械。
  2. 　前記コントローラは、
    　　前記車体の現在の進行方向を取得し、
    　　前記現在の進行方向が前記目標方向に一致するように、前記アーティキュレート角に応じて前記操舵角を設定する、
    請求項１に記載の作業機械。
  3. 　前記車体は、前記リアフレームに設けられる方向センサ、をさらに含み、
    　前記コントローラは、前記現在の進行方向を前記方向センサから取得する、
    請求項２に記載の作業機械。
  4. 　リアフレームと前記リアフレームに対して回動するように前記リアフレームに連結されるフロントフレームとを含む車体と、前記フロントフレームに支持される操向輪と、前記操向輪の操舵角を変更するアクチュエータと、を含む作業機械を制御するための方法であって、
    　前記車体が進行する目標方向を決定することと、
    　前記リアフレームに対する前記フロントフレームのアーティキュレート角を取得することと、
    　前記アーティキュレート角に応じて前記アクチュエータを制御することによって、前記車体が前記目標方向に移動するように前記操舵角を設定することと、
    を備える方法。
  5. 　前記車体の現在の進行方向を取得することと、
    　前記現在の進行方向が前記目標方向に一致するように、前記アーティキュレート角に応じて前記操舵角を設定することと、
    をさらに備える請求項４に記載の方法。
     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008044428A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Komatsu Ltd 車両のステアリング制御装置
US20160002885A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Caterpillar Inc. Dynamic deadband for automatic articulation
EP3546658A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-02 CNH Industrial Italia S.p.A. Motor grader with comfort steering
JP2021054269A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社小松製作所 制御システム、作業車両の制御方法、および、作業車両

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008044428A (ja) * 2006-08-11 2008-02-28 Komatsu Ltd 車両のステアリング制御装置
US20160002885A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Caterpillar Inc. Dynamic deadband for automatic articulation
EP3546658A1 (en) * 2018-03-29 2019-10-02 CNH Industrial Italia S.p.A. Motor grader with comfort steering
JP2021054269A (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 株式会社小松製作所 制御システム、作業車両の制御方法、および、作業車両

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