特開 2023-28923 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】P2023028923

(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 9/22 20060101AFI20230224BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021134906

(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

【Ｆターム（参考）】

2D003AA03

2D003AB01

2D003BA01

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB04

2D003DB05

(57)【要約】

【課題】オペレータが容易かつ好適に旋回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、第１アクチュエータと、第２アクチュエータと、操舵角センサと、リーニング角センサと、コントローラと、を備える。操向輪は、車体に支持される。第１アクチュエータは、操向輪の操舵角を変更する。第２アクチュエータは、操向輪のリーニング角を変更する。操舵角センサは、操舵角を示す第１角度信号を出力する。リーニング角センサは、リーニング角を示す第２角度信号を出力する。コントローラは、第１角度信号及び第２角度信号を取得する。コントローラは、第１角度信号に基づいて操舵角を取得する。コントローラは、第２角度信号に基づいてリーニング角を取得する。コントローラは、操舵角に対応する目標リーニング角を取得する。コントローラは、リーニング角が目標リーニング角になるように、第２アクチュエータを制御する。
【選択図】図７Ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、
前記車体に支持される操向輪と、
前記操向輪の操舵角を変更する第１アクチュエータと、
前記操向輪のリーニング角を変更する第２アクチュエータと、
前記操舵角を示す第１角度信号を出力する操舵角センサと、
前記リーニング角を示す第２角度信号を出力するリーニング角センサと、
前記第１角度信号及び前記第２角度信号を取得するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記第１角度信号に基づいて前記操舵角を取得し、
前記第２角度信号に基づいて前記リーニング角を取得し、
前記操舵角に対応する目標リーニング角を取得し、
前記リーニング角が前記目標リーニング角になるように、前記第２アクチュエータを制御する、
作業機械。

【請求項2】

前記目標リーニング角は、前記操舵角が所定の角度以下である場合の第１目標リーニング角と、前記操舵角が前記所定の角度より大きい場合の第２目標リーニング角と、を含み、
前記コントローラは、
前記操舵角が前記所定の角度より小さい場合に、前記リーニング角が前記第１目標リーニング角になるように、前記第２アクチュエータを制御し、
前記操舵角が前記所定の角度より大きい場合に、前記リーニング角が前記第２目標リーニング角になるように、前記第２アクチュエータを制御する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記操舵角が大きくなるにつれて、前記第２目標リーニング角は大きくなる、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、
前記操舵角及び前記目標リーニング角の対応関係を示すテーブルデータに基づいて、前記操舵角に対応する前記目標リーニング角を取得する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項5】

前記コントローラは、
後進時の前記操向輪の傾倒方向が、前進時の前記操向輪の傾倒方向と反対となるように、前記第２アクチュエータを制御する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の作業機械。

【請求項6】

車体と、車体に支持される操向輪と、前記操向輪の操舵角を変更する第１アクチュエータと、前記操向輪のリーニング角を変更する第２アクチュエータと、前記操舵角を示す第１角度信号を出力する操舵角センサと、前記リーニング角を示す第２角度信号を出力するリーニング角センサと、を含む作業機械を制御するための方法であって、
前記第１角度信号及び前記第２角度信号を取得することと、
前記第１角度信号に基づいて前記操舵角を取得することと、
前記第２角度信号に基づいて前記リーニング角を取得することと、
前記操舵角に対応する目標リーニング角を取得することと、
前記リーニング角が前記目標リーニング角になるように、前記第２アクチュエータを制御することと、
を備える方法。

【請求項7】

前記目標リーニング角は、前記操舵角が所定の角度以下である場合の第１目標リーニング角と、前記操舵角が前記所定の角度より大きい場合の第２目標リーニング角と、を含み、
前記操舵角が前記所定の角度より小さい場合に、前記リーニング角が前記第１目標リーニング角になるように、前記第２アクチュエータを制御することと、
前記操舵角が前記所定の角度より大きい場合に、前記リーニング角が前記第２目標リーニング角になるように、前記第２アクチュエータを制御することと、
をさらに備える請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記操舵角が大きくなるにつれて、前記第２目標リーニング角を大きくすること、
をさらに備える請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記操舵角及び前記目標リーニング角の対応関係を示すテーブルデータに基づいて、前記操舵角に対応する前記目標リーニング角を取得すること、
をさらに備える請求項６から８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項10】

後進時の前記操向輪の傾倒方向が、前進時の前記操向輪の傾倒方向と反対となるように、前記第２アクチュエータを制御すること、
をさらに備える請求項６から９のいずれか１項に記載の方法。

【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、車体と、車体に支持される操向輪と、リーニング機構と、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、操向輪の操舵角を変更することによって、作業機械を旋回させることができる。また、リーニング機構によって操向輪のリーニング角を変更することによって、作業機械の旋回半径を調整することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第８４１２４２０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の作業機械では、作業機械の旋回時には、オペレータは、操舵角を変更するための操舵レバー及びリーニング角を変更するためのリーニングレバーの両方を、同時に操作する必要がある。すなわち、オペレータにとって作業機械の旋回時の操作は複雑である。このため、オペレータが操舵レバー及びリーニングレバーの両方を正確に操作できなかった場合、オペレータは、自分が所望するように、作業機械を旋回させることができないおそれがある。

【0005】

本発明の目的は、オペレータが容易かつ好適に旋回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】

【0006】

本発明の一態様に係る作業機械は、車体と、操向輪と、第１アクチュエータと、第２アクチュエータと、操舵角センサと、リーニング角センサと、コントローラと、を備える。操向輪は、車体に支持される。第１アクチュエータは、操向輪の操舵角を変更する。第２アクチュエータは、操向輪のリーニング角を変更する。操舵角センサは、操舵角を示す第１角度信号を出力する。リーニング角センサは、リーニング角を示す第２角度信号を出力する。コントローラは、第１角度信号及び第２角度信号を取得する。コントローラは、第１角度信号に基づいて操舵角を取得する。コントローラは、第２角度信号に基づいてリーニング角を取得する。コントローラは、操舵角に対応する目標リーニング角を取得する。コントローラは、リーニング角が目標リーニング角になるように、第２アクチュエータを制御する。

【0007】

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、車体に支持される操向輪と、操向輪の操舵角を変更する第１アクチュエータと、操向輪のリーニング角を変更する第２アクチュエータと、操舵角を示す第１角度信号を出力する操舵角センサと、リーニング角を示す第２角度信号を出力するリーニング角センサと、を含む。

【0008】

本態様に係る方法は、第１角度信号及び第２角度信号を取得することと、第１角度信号に基づいて操舵角を取得することと、第２角度信号に基づいてリーニング角を取得することと、操舵角に対応する目標リーニング角を取得することと、リーニング角が目標リーニング角になるように、第２アクチュエータを制御することと、を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、操向輪のリーニング角が、操向輪の操舵角に対応する目標リーニング角になるように、第２アクチュエータが制御される。これにより、オペレータは、操舵角を変更するだけで、リーニング角を自動的に設定することができる。これにより、オペレータは、作業機械を容易かつ好適に旋回させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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】作業機械の前部の正面図である。

【図4】作業機械の構成を示す模式図である。

【図5A】作業機械の前部を示す上面図である。

【図5B】作業機械の前部を示す上面図である。

【図6A】前輪のリーニング角を説明するための正面図である。

【図6B】前輪のリーニング角を説明するための正面図である。

【図7A】前輪の操舵角に応じて前輪のリーニング角を自動的に設定する処理を示すフローチャートである。

【図7B】前輪のリーニング速度を自動的に設定する処理を示すフローチャートである。

【図8A】操舵角及び目標リーニング角の対応関係を示す第１テーブルデータを説明するための図である。

【図8B】操舵角及び目標リーニング角の対応関係を示す第２テーブルデータを説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

図２に示すように、作業機械１は、前輪３Ａ，３Ｂを操舵するための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。

【0019】

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。

【0020】

複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂは、左ステアリングシリンダ４１Ａと、右ステアリングシリンダ４１Ｂと、を含む。左ステアリングシリンダ４１Ａと右ステアリングシリンダ４１Ｂとは、左右方向に互いに離れて配置されている。

【0021】

左ステアリングシリンダ４１Ａは、フロントフレーム１１と前輪３Ａとに接続されている。右ステアリングシリンダ４１Ｂは、フロントフレーム１１と前輪３Ｂに接続されている。左ステアリングシリンダ４１Ａと右ステアリングシリンダ４１Ｂとのストローク動作により、前輪３Ａ，３Ｂが操舵される。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

図３は、作業機械１の前部の正面図である。図３に示すように、作業機械１は、リーン機構６を備えている。リーン機構６は、前輪３Ａ，３Ｂを左右に傾倒させる。リーン機構６は、アクスルビーム５６と、リーニングロッド５７と、リーニングアクチュエータ６１とを含む。アクスルビーム５６は、フロントフレーム１１から左右に延びている。アクスルビーム５６は、ピボット軸５８回りに回転可能にフロントフレーム１１に支持されている。

【0028】

アクスルビーム５６は、ホイールブラケット５９Ａを介して、前輪３Ａに接続されている。アクスルビーム５６は、前輪３Ａをリーニング軸５４Ａ回りに回転可能に支持する。アクスルビーム５６は、ホイールブラケット５９Ｂを介して、前輪３Ｂに接続されている。アクスルビーム５６は、前輪３Ｂをリーニング軸５４Ｂ回りに回転可能に支持する。リーニング軸５４Ａ，５４Ｂは、前後方向に延びている。

【0029】

リーニングロッド５７は、フロントフレームを通って左右に延びている。リーニングロッド５７は、前輪３Ａ，３Ｂを互いに連結している。リーニングロッド５７は、ホイールブラケット５９Ａを介して、前輪３Ａに接続されている。リーニングロッド５７は、ホイールブラケット５９Ｂを介して、前輪３Ｂに接続されている。

【0030】

リーニングアクチュエータ６１は、前輪３Ａ，３Ｂを傾倒するために用いられる。例えば、リーニングアクチュエータ６１は、油圧シリンダである。リーニングアクチュエータ６１は、フロントフレーム１１と前輪３Ａ，３Ｂとに接続されている。リーニングアクチュエータ６１は、油圧によって伸縮する。すなわち、リーニングアクチュエータ６１を伸縮させることによって、前輪３Ａ，３Ｂがリーニング軸５４Ａ，５４Ｂ回りに回転する。それにより、前輪３Ａ，３Ｂが左右に傾倒する。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

図４は、作業機械１の構成を示す模式図である。図４に示すように、作業機械１は、駆動源３１と、油圧ポンプ３２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、リーニングバルブ４２Ｃ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と、を含む。

【0039】

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。

【0040】

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。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。なお、図４では、１つの油圧ポンプ３２のみが図示されているが、複数の油圧ポンプが備えられてもよい。

【0041】

ステアリングバルブ４２Ａは、油圧回路を介して、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、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。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。

【0042】

アーティキュレートバルブ４２Ｂは、油圧回路を介して、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、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。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。

【0043】

リーニングバルブ４２Ｃは、油圧回路を介して、油圧ポンプ３２とリーニングアクチュエータ６１とに接続されている。リーニングバルブ４２Ｃは、油圧ポンプ３２からリーニングアクチュエータ６１に供給される作動油の流量を、制御する。油圧ポンプ３２の作動油がリーニングバルブ４２Ｃに供給されることによって、リーニングアクチュエータ６１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、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、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。

【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４に示すように、作業機械１は、ステアリング部材４５と、アーティキュレートレバー５５と、リーニングレバー６３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】

ステアリング部材４５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。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、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。例えば、ステアリング部材４５は、ステアリングホイールであってもよい。

【0048】

ステアリング部材４５は、操作センサ５１に接続されている。操作センサ５１は、作業機械１に含まれる。操作センサ５１は、オペレータによるステアリング部材４５への操作を示すステアリング操作信号を出力する。

【0049】

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、操作センサ６０に接続されている。操作センサ６０は、作業機械１に含まれる。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への操作を示すアーティキュレート操作信号を出力する。

【0050】

リーニングレバー６３は、前輪３Ａ，３Ｂを傾倒させるためにオペレータによって操作可能である。リーニングレバー６３は、ジョイスティックなどのレバーである。或いは、リーニングレバー６３は、レバー以外の部材であってもよい。リーニングレバー６３は、操作センサ５２に接続されている。操作センサ５２は、オペレータによるリーニングレバー６３の操作を示すリーニング操作信号を出力する。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

作業機械１は、操舵角センサ４０と、アーティキュレート角センサ３０と、リーニング角センサ６２と、を備えている。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、操舵角θ１を示す操舵角信号（第１角度信号）を出力する。操舵角信号は、例えば、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂのストローク量である。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。

【0055】

ここで、操舵角θ１は以下のように定義される。図５Ａ及び図５Ｂは、作業機械１の前部を示す上面図である。図５Ａ及び図５Ｂでは、アーティキュレート角が０度、すなわち、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して屈曲していない状態の作業機械１が示されている。

【0056】

図５Ａ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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

詳細には、中心線Ｌ１がフロントフレーム１１に定義される。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、中心線Ｌ１を基準とした前輪３Ａ，３Ｂの回動角度である。

【0060】

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５Ａにおいて、３Ａ’及び３Ｂ’は、中立位置から左方へ操舵角θ１だけ操舵された状態の前輪を示している。図５Ｂにおいて、３Ａ’及び３Ｂ’は、中立位置から右方へ操舵角θ１だけ操舵された状態の前輪を示している。

【0061】

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、アーティキュレート角を示すアーティキュレート角信号を出力する。アーティキュレート角信号は、例えば、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とのストローク量である。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を直接的に検出してもよい。

【0062】

ここで、アーティキュレート角は以下のように定義される。図５Ａ及び図５Ｂ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。フロントフレーム１１とリアフレーム１２とは、アーティキュレート軸４４回りに回動可能に互いに接続されている。アーティキュレート角は、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。

【0063】

リーニング角センサ６２は、前輪３Ａ，３Ｂのリーニング角θ２を検出するために用いられる。リーニング角センサ６２は、リーニング角θ２を示すリーニング角信号（第２角度信号）を出力する。リーニング角信号は、例えば、リーニングアクチュエータ６１のストローク量である。なお、リーニング角センサ６２は、リーニング角θ２を直接的に検出してもよい。

【0064】

ここで、リーニング角θ２は以下のように定義される。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、リーニング角θ２は、車体２を前方から見て、前輪３Ａ、３Ｂの左右方向への傾倒角度である。例えば、リーニング角θ２は、車体２を前方から見て、前輪３Ａ，３Ｂがリーニング軸５４Ａ，５４Ｂまわりに傾倒する傾倒角度である。以下の説明において、前輪３Ａ，３Ｂが水平面Ｈ１に対して直立した状態（実線で示す３Ａ、３Ｂ）を、前輪３Ａ，３Ｂの中立の状態と呼ぶものとする。前輪３Ａ，３Ｂが中立の状態で、リーニング角θ２は、ゼロ度である。

【0065】

図６Ａでは、前輪３Ａ，３Ｂが、中立の状態から左方にリーニング角θ２だけ変化している（破線で示す３Ａ”、３Ｂ”）。図６Ｂでは、前輪３Ａ，３Ｂが、中立の状態（実線で示す３Ａ、３Ｂ）から右方にリーニング角θ２だけ変化している（破線で示す３Ａ”、３Ｂ”）。

【0066】

図４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。

【0067】

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。

【0068】

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、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。

【0069】

コントローラ３７は、操作センサ５１からのステアリング操作信号により、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、ステアリング操作信号に応じてステアリングバルブ４２Ａを制御することで、複数のステアリングアクチュエータ４１Ａ，４１Ｂを伸縮させる。これにより、コントローラ３７は、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１を変化させる。コントローラ３７は、操舵角信号を操舵角センサ４０から取得する。コントローラ３７は、操舵角信号に基づいて前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１を算出する。

【0070】

コントローラ３７は、アーティキュレートレバー５５からのアーティキュレート操作信号により、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、アーティキュレート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を変化させる。コントローラ３７は、アーティキュレート角信号をアーティキュレート角センサ３０から取得する。コントローラ３７は、アーティキュレート角信号に基づいてアーティキュレート角を算出する。

【0071】

コントローラ３７は、リーニングレバー６３からのリーニング操作信号により、リーニングレバー６３の操作量を取得する。コントローラ３７は、リーニングバルブ４２Ｃを制御する。例えば、コントローラ３７は、リーニング操作信号に応じてリーニングバルブ４２Ｃを制御することによって、リーニングアクチュエータ６１を伸縮させる。これにより、コントローラ３７は、オペレータによるリーニングレバー６３の操作に応じて、リーニング角θ２を変化させる。コントローラ３７は、リーニング角信号をリーニング角センサ６２から取得する。コントローラ３７は、リーニング角信号に基づいてリーニング角θ２を算出する。

【0072】

コントローラ３７は、操舵角θ１に応じてリーニング角θ２を変化させる自動リーニング制御を実行する。以下、自動リーニング制御について説明する。自動リーニング制御では、コントローラ３７は、操舵角θ１に応じてリーニングバルブ４２Ｃを制御することによって、リーニングアクチュエータ６１を伸縮させる。これにより、コントローラ３７は、リーニングレバー６３の操作によらず、自動的にリーニング角θ２を変化させる。図７Ａ及び図７Ｂは、自動リーニング制御の処理を示すフローチャートである。

【0073】

ステップ１０１において、コントローラ３７は、現在の操舵角θ１を取得する。
ステップ１０２において、コントローラ３７は、車体２の進行方向を取得する。ステップ１０３において、コントローラ３７は、車体２の進行方向が前進方向であるか否かを判断する。

【0074】

ここで、車体２の進行方向が前進方向である場合（Ｓ１０３でＹｅｓ）、ステップ１０４において、コントローラ３７は第１テーブルデータを目標リーニング角度テーブルデータとして取得する。第１テーブルデータは、記憶装置３８に記憶されている。

【0075】

第１テーブルデータは、車体２が前進する場合の前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１と、目標リーニング角θ_Ｔ２との関係を規定する。図８Ａは、第１テーブルデータの一例を示す図である。図８Ａに示すように、第１テーブルデータでは、前輪３Ａ，３Ｂの左方への操舵角θ１がα１以下である場合、目標リーニング角θ_Ｔ２は０である。前輪３Ａ，３Ｂの左方への操舵角θ１がα１より大きい場合、操舵角θ１が大きくなるにつれて、左方への目標リーニング角θ_Ｔ２は大きくなる。

【0076】

前輪３Ａ，３Ｂの右方への操舵角θ１がα２以下である場合、目標リーニング角θ_Ｔ２は０である。前輪３Ａ，３Ｂの右方への操舵角θ１がα２より大きい場合、操舵角θ１が大きくなるにつれて、右方への目標リーニング角θ_Ｔ２は大きくなる。

【0077】

車体２の進行方向が前進方向ではない場合（Ｓ１０４でＮｏ）、すなわち車体２の進行方向が後進方向である場合、ステップ１０６において、コントローラ３７は第２テーブルデータを目標リーニング角度テーブルデータとして取得する。第２テーブルデータは、記憶装置３８に記憶されている。

【0078】

第２テーブルデータは、車体２が後進する場合の前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１と、目標リーニング角θ_Ｔ２との関係を規定する。図８Ｂは、第２テーブルデータの一例を示す図である。図８Ｂに示すように、第２テーブルデータでは、前輪３Ａ，３Ｂの左方への操舵角θ１がα１以下である場合、目標リーニング角θ_Ｔ２は０である。前輪３Ａ，３Ｂの左方への操舵角θ１がα１より大きい場合、操舵角θ１が大きくなるにつれて、右方への目標リーニング角θ_Ｔ２は大きくなる。

【0079】

前輪３Ａ，３Ｂの右方への操舵角θ１がα２以下である場合、目標リーニング角θ_Ｔ２は０である。前輪３Ａ，３Ｂの右方への操舵角θ１がα２より大きい場合、操舵角θ１が大きくなるにつれて、左方への目標リーニング角θ_Ｔ２は大きくなる。なお、第１テーブルデータ及び第２テーブルデータにおいて、操舵角θ１及び目標リーニング角θ_Ｔ２の対応関係は、関数を用いて関連付けられてもよい。この場合、操舵角θ１及び目標リーニング角θ_Ｔ２の対応関係を示す関数が、記憶装置３８に記憶される。

【0080】

ステップ１０６において、コントローラ３７は、目標リーニング角度テーブルデータを参照し、操舵角θ１に応じた目標リーニング角θ_Ｔ２を目標リーニング角度テーブルデータから取得する。

【0081】

ステップ１０７において、コントローラ３７は、リーニング角θ２が目標リーニング角θ_Ｔ２となるように、リーニングアクチュエータ６１を制御する。ステップ１０７では、コントローラ３７が、図８Ｂに示す処理を実行することによって、リーニングアクチュエータ６１を制御する。

【0082】

ステップ１０７Ａにおいて、コントローラ３７は、現在のリーニング角θ２を取得する。ステップ１０７Ｂにおいて、コントローラ３７は、目標リーニング角θ_Ｔ２及び現在のリーニング角θ２の誤差（＝θ_Ｔ２－θ２）を算出する。ステップ１０７Ｃにおいて、コントローラ３７は、速度テーブルデータを取得する。

【0083】

速度テーブルデータは、前輪３Ａ，３Ｂのリーニング角θ２と、目標リーニング速度との関係を規定する。速度テーブルデータでは、リーニング角θ２が大きいほど、目標リーニング速度は大きくなる。速度テーブルデータは、記憶装置３８に記憶される。リーニング角θ２及び目標リーニング速度の対応関係は、関数を用いて関連付けられてもよい。この場合、リーニング角θ２及び目標リーニング速度の対応関係を示す関数が、記憶装置３８に記憶される。

【0084】

ステップ１０７Ｄにおいて、コントローラ３７は、速度テーブルデータを参照し、現在のリーニング角θ２に対応する目標リーニング速度をリーニング速度テーブルから取得する。ステップ１０７Ｅにおいて、コントローラ３７は、上記の誤差がゼロになるまで、リーニングアクチュエータ６１を目標リーニング速度で作動させる。上記の誤差がゼロになった場合、コントローラ３７はステップ１０７の処理を終了する。

【0085】

以上、説明したように、車体２が前進しているときには、コントローラ３７は、第１テーブルデータを参照して、操舵角θ１から目標リーニング角θ_Ｔ２を決定する。従って、左方への操舵角θ１がα１以下である場合、及び、右方への操舵角θ１がα２以下である場合には、目標リーニング角θ_Ｔ２は、０である。従って、コントローラ３７は、前輪３Ａ，３Ｂを中立の状態に維持する。或いは、コントローラ３７は、オペレータの操作による直前のリーニング角θ２を維持してもよい。

【0086】

左方への操舵角θ１がα１より大きいときには、コントローラ３７は、リーニング角θ２が、操舵角θ１の増大に応じて増大する左方への目標リーニング角θ_Ｔ２となるように、リーニングアクチュエータ６１を制御する。それにより、図５Ａのように、前輪３Ａ，３Ｂが左方に操舵されているときには、図６Ａに示すように、前輪３Ａ，３Ｂが左方に傾倒するように、リーニングアクチュエータ６１が制御される。

【0087】

右方への操舵角θ１がα２より大きいときには、コントローラ３７は、リーニング角θ２が、操舵角θ１の増大に応じて増大する右方への目標リーニング角θ_Ｔ２となるように、リーニングアクチュエータ６１を制御する。それにより、図５Ｂのように、前輪３Ａ，３Ｂが右方に操舵されているときには、図６Ｂに示すように、前輪３Ａ，３Ｂが右方に傾倒するように、リーニングアクチュエータ６１が制御される。

【0088】

車体２が後進しているときには、コントローラ３７は、第２テーブルデータを参照して、操舵角θ１から目標リーニング角θ_Ｔ２を決定する。従って、左方への操舵角θ１がα１以下である場合、及び、右方への操舵角θ１がα２以下である場合には、車体２が前進しているときと同様に、目標リーニング角θ_Ｔ２は、０である。

【0089】

左方への操舵角θ１がα１より大きいときには、コントローラ３７は、リーニング角θ２が、操舵角θ１の増大に応じて増大する右方への目標リーニング角θ_Ｔ２となるように、リーニングアクチュエータ６１を制御する。右方への操舵角θ１がα２より大きいときには、コントローラ３７は、リーニング角θ２が、操舵角θ１の増大に応じて増大する左方への目標リーニング角θ_Ｔ２となるように、リーニングアクチュエータ６１を制御する。従って、後進時の前輪３Ａ，３Ｂの傾倒方向は、前進時の前輪３Ａ，３Ｂの傾倒方向と反対となる。

【0090】

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、操舵角信号に基づいて操舵角θ１を取得する。コントローラ３７は、リーニング角信号に基づいてリーニング角θ２を取得する。コントローラ３７は、操舵角θ１に対応する目標リーニング角θ_Ｔ２を、取得する。コントローラ３７は、リーニング角θ２が目標リーニング角θ_Ｔ２になるように、リーニングアクチュエータ６１を制御する。これにより、リーニング角θ２が操舵角θ１に応じて変更される。

【0091】

このため、オペレータは、第１ステアリング部材４５及び／又は第２ステアリング部材４６を操作するだけで、リーニングレバー６３を操作しなくても、操舵角θ１に対応するリーニング角θ２を自動的に設定することができる。すなわち、オペレータは、作業機械１を容易かつ好適に旋回させることができる。

【0092】

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。

【0093】

フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して回動した状態において、リーニング角θ２を操舵角θ１に応じて変更してもよい。例えば、アーティキュレート角が“θ３”である場合、操舵角θ１及びアーティキュレート角θ３の差（＝θ１－θ３）と、目標リーニング角θ_Ｔ２との対応関係を示すテーブルデータが用いられる。

【0094】

この場合、図７Ａ及び図７Ｂの横軸の操舵角θ１を、操舵角θ１及びアーティキュレート角θ３の差（＝θ１－θ３）に置き換えることによって、前記実施形態と同様の処理形態でリーニング角θ２を目標リーニング角θ_Ｔ２に自動的に設定することができる。

【0095】

自動リーニング制御の有効と無効とが切り替え可能であってもよい。コントローラ３７は、現在の車体２のロール角を取得して、ロール角が所定のロール角以下であるときに自動リーニング制御を有効とし、ロール角が所定のロール角より大きいときには自動リーニング制御を無効としてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0096】

本発明によれば、オペレータは、操舵角を変更するだけで、リーニング角を自動的に設定することができる。すなわち、オペレータは、作業機械を容易かつ好適に旋回させることができる。

【符号の説明】

【0097】

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
４０ 操舵角センサ
４１ ステアリングアクチュエータ
６１ リーニングアクチュエータ
６２ リーニング角センサ
θ１ 操舵角
θ２ リーニング角
θ_Ｔ２ 目標リーニング角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】