特開 2023-28922 作業機械、及び、作業機械を制御するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023028922

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】作業機械、及び、作業機械を制御するための方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20230224BHJP

   B62D 6/00 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 H

B62D6/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021134905

(22)【出願日】2021-08-20

(71)【出願人】

【識別番号】000001236

【氏名又は名称】株式会社小松製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】園田 拓也

(72)【発明者】

【氏名】前田 貴志

(72)【発明者】

【氏名】中江 好秀

【テーマコード（参考）】

2D003

3D232

【Ｆターム（参考）】

2D003AA03

2D003AB01

2D003BA01

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB04

3D232DA03

3D232EB04

3D232GG12

(57)【要約】

【課題】ステアリング自動制御中に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が、提供される。
【解決手段】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。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－０５４２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

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。

【0007】

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。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【発明の効果】

【0012】

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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施形態に係る作業機械の斜視図である。

【図2】作業機械の側面図である。

【図3】作業機械の構成を示す模式図である。

【図4A】作業機械の前部を示す上面図である。

【図4B】作業機械の前部を示す上面図である。

【図5】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。

【図6A】作業機械の前部を示す上面図である。

【図6B】作業機械の前部を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【0082】

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。

【0083】

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。

【0084】

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。

【0085】

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。

【0086】

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。

【0087】

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。

【産業上の利用可能性】

【0088】

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。

【符号の説明】

【0089】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】