特開 2024-48714 作業機械、および作業機械の制御方法

(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】P2024048714

(43)【公開日】2024-04-09

(54)【発明の名称】作業機械、および作業機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240402BHJP

   B62D 5/18 20060101ALI20240402BHJP

   B62D 113/00 20060101ALN20240402BHJP

   B62D 123/00 20060101ALN20240402BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

B62D5/18

B62D113:00

B62D123:00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022154783

(22)【出願日】2022-09-28

(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】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】竹中 唯太

【テーマコード（参考）】

3D232

3D333

【Ｆターム（参考）】

3D232CC28

3D232CC33

3D232CC38

3D232DC33

3D232DC34

3D232EA10

3D232EB30

3D232EC04

3D232GG20

3D333EB06

3D333HA02

3D333LA02

3D333MA04

(57)【要約】

【課題】センサが故障している場合に意図せずステアリング速度制限が生じることを防止することが可能な作業機械を提供すること。
【解決手段】作業機械１では、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、リアフレーム１１に対してフロントフレーム１１を回転させる。操向入力デバイス２２は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回転動作を入力する。第１センサ２３は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回転角度を検出する。コントローラ２５は、第１センサ２３の検出値によってフロントフレーム１１が所定角度範囲における端の範囲に位置していると判定した場合に走行入力デバイス２１の入力に応じたフロントフレーム１１の回転速度を制限する速度制限制御を、第１センサ２３の故障状態に基づいて実行する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１フレームと、
前記第１フレームに接続され、前記第１フレームに対して所定角度範囲で回転可能な第２フレームと、
前記第１フレームに対して前記第２フレームを回転させるアクチュエータと、
前記第１フレームに対する前記第２フレームの回転動作を入力する操作部材と、
前記第１フレームに対する前記第２フレームの回転角度を検出する第１センサと、
前記第１センサの検出値によって前記第２フレームが前記所定角度範囲における終端範囲に位置していると判定した場合に前記操作部材の入力に応じて前記第２フレームの回転速度を制限する速度制限制御を、前記第１センサの故障状態に基づいて実行する制御部と、を備えた、
作業機械。

【請求項2】

前記第２フレームの前記第１フレームに対する回転角度を検出する第２センサを更に備え、
前記制御部は、前記速度制限制御において前記第１センサまたは前記第２センサの検出値によって前記第２フレームが前記所定角度範囲における前記終端範囲に位置していると判定し、
前記第１センサおよび前記第２センサの故障状態に基づいて前記速度制限制御を実行する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記速度制限制御は、第１制御と、前記第１制御よりも前記回転速度の制限を緩和した第２制御と、を含み、
前記制御部は、
前記第１センサと前記第２センサの双方とも故障していないと判定した場合、前記第１制御による前記速度制限制御を実行し、
前記第１センサと前記第２センサのいずれか一方のみが故障していると判定した場合、前記第２制御による前記速度制限制御を実行する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記速度制限制御は、第１制御と、前記第１制御よりも前記回転速度の制限を緩和した第２制御と、を含み、
前記制御部は、
前記第１センサの検出値と前記第２センサの検出値の差が所定閾値未満のとき、前記第１制御または前記第２制御による前記速度制限制御を実行する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項5】

前記制御部は、前記第１センサと前記第２センサの双方とも故障していると判定した場合、または前記第１センサの検出値と前記第２センサの検出値の差が所定閾値以上の場合、前記所定角度範囲の全範囲において、前記回転速度を制限する第３制御を実行する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項6】

前記操作部材の操作に応じて前記アクチュエータへの作動油の供給量を変更するバルブを更に備え、
前記制御部は、前記速度制限制御において、前記アクチュエータに供給可能な作動油の量の最大値を制限するように前記バルブを制御することによって、前記回転速度を制限する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項7】

前記操作部材の操作に応じて前記アクチュエータへの作動油の供給量を変更するバルブを更に備え、
前記制御部は、
前記第１制御では、前記終端範囲において前記終端範囲に含まれる終端に向かうに従って、前記アクチュエータに供給可能な作動油の量の最大値を徐々に小さく設定し、前記端に達する前に前記最大値がゼロになるように前記バルブを制御し、
前記第２制御では、前記終端範囲おいて前記終端範囲に含まれる前記終端に向かうに従って、前記アクチュエータに供給可能な作動油の量の最大値を徐々に小さく設定し、前記端に達する前に前記最大値がゼロよりも大きい所定値になるように前記バルブを制御する、
請求項３に記載の作業機械。

【請求項8】

前記操作部材の操作に応じて前記アクチュエータへの作動油の供給量を変更するバルブを更に備え、
前記制御部は、前記第３制御において、前記アクチュエータに供給可能な作動油の量の最大値を前記所定角度範囲の全範囲で所定値に制限することによって、前記回転速度を制限する、
請求項５に記載の作業機械。

【請求項9】

第１フレームと、前記第１フレームに接続され、前記第１フレームに対して所定角度範囲で回転可能に接続された第２フレームと、前記第１フレームに対して前記第２フレームを回転させるアクチュエータと、前記第１フレームに対する前記第２フレームの回転動作を入力する操作部材と、を備えた作業機械の制御方法であって、
前記第１フレームに対する前記第２フレームの回転角度を検出する第１センサの故障状態を取得する故障状態取得ステップと、
前記第１センサの検出値によって前記第２フレームが前記所定角度範囲における終端範囲に位置していると判定した場合に前記操作部材の入力に応じて前記第２フレームの回転速度を制限する速度制限制御を、前記第１センサの故障状態に基づいて実行する実行ステップとを備えた、
作業機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ホイールローダ等の屈折機構を有する作業機械は、前後の独立したフレームを有し、ステアリング操作を行う際には前後フレームを繋ぐステアリング用の油圧シリンダの伸縮によって車両が屈折する。この油圧シリンダを駆動する作動油がメインバルブを介して油圧ポンプによって供給される。

【0003】

リアフレームに対するフロントフレームのステアリング可能な角度には機構的な限界があり、ステアリングの最大角度（ステアリング終端）でフロントフレームとリアフレームが接触すると大きな衝撃が発生する。

【0004】

そのため、ステアリング可能な角度の終端範囲にフロントフレームが位置していることをセンサによって検出し、操向入力デバイスによって要求されるステアリング速度よりも実際のステアリング速度を小さくするように制御することによって、衝撃を緩和する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－４４４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、リアフレームに対するフロントフレームの回転角度を検出するセンサが故障している場合には、終端範囲以外において意図せずにステアリング速度を制限する制御が実行される可能性ことがある。

【0007】

本開示は、センサが故障している場合に意図せずステアリング速度制限が生じることを防止することが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第１の態様に係る作業機械は、第１フレームと、第２フレームと、アクチュエータと、操作部材と、第１センサと、制御部と、を備える。第２フレームは、第１フレームに接続され、第１フレームに対して所定角度範囲で回転可能である。アクチュエータは、第１フレームに対して第２フレームを回転させる。操作部材は、第１フレームに対する第２フレームの回転動作を入力する。第１センサは、第１フレームに対する第２フレームの回転角度を検出する。制御部は、第１センサの検出値によって第２フレームが所定角度範囲における終端範囲に位置していると判定した場合に操作部材の入力に応じた第２フレームの回転速度を制限する速度制限制御を、第１センサの故障状態に基づいて実行する。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、センサが故障している場合に意図せずステアリング速度制限が生じることを防止することが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示にかかる実施形態１の作業機械を示す側面図。

【図2】図１のステアリングシステムの構成を示す図。

【図3】リアフレームに対するフロントフレームの回動可能範囲を示す図

【図4】第１モードにおいてフレーム角度に対して設定される許容最大目標流量を示す図。

【図5】第２モードにおいてフレーム角度に対して設定される許容最大目標流量を示す図。

【図6】第３モードにおいてフレーム角度に対して設定される許容最大目標流量を示す図。

【図7】センサの故障モードとその検出方法のテーブルを示す図。

【図8】実際のセンサ状態と、コントローラによるセンサ状態の認識と、実行されるモードとのテーブルを示す図。

【図9】本開示にかかる実施形態１の作業機械の制御動作を示すフロー図。

【図10】本開示に係る実施形態２の作業機械のステアリングシステムの構成を示す図。

【図11】ソフトエンドストップの制御を実行する場合と実行しない場合においてフレーム角度に対して設定される最大目標流量を示す図。

【図12】本開示にかかる実施形態２の作業機械の制御動作を示すフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示にかかる作業機械について図面を参照しながら以下に説明する。

【0012】

（実施形態１）
＜構成＞
（作業機械の概要）
図１は、本実施形態１の作業機械１の側面図である。本実施形態１の作業機械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、ステアリングシステム８（図２参照）、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂ（アクチュエータの一例）と、を備えている。

【0013】

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。

【0014】

作業機械１は、作業機３を用いて土砂積み込み作業などを行う。

【0015】

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（第２フレームの一例）とリアフレーム１２（第１フレームの一例）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。

【0016】

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、ベルクランク１８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。

【0017】

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。

【0018】

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操向入力デバイス２２（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。

【0019】

図２は、ステアリングシステム８を示す構成図である。ステアリングシステム８は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂ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に対する回転角度であるフレーム角を変更し、作業機械１の進行方向を変更する。図２において、前方向が矢印Ｘｆで示され、後方向が矢印Ｘｂで示され、右方向が矢印Ｙｒで示され、左方向が矢印Ｙｌで示されている。

【0020】

一対のステアリングシリンダ９ａ、９ｂ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９ａ、９ｂ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９ａ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９ｂ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９ａ、９ｂ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。

【0021】

図示は省略するが、ステアリングシリンダ９ａのシリンダ室は、ピストンによって伸長室と収縮室に分割されている。伸長室に作動油が供給されると、ピストンが移動してステアリングシリンダ９ａは伸長し、収縮室に作動油が供給されると、ピストンが移動してステアリングシリンダ９ａは収縮する。

【0022】

また、ステアリングシリンダ９ｂのシリンダ室は、ピストンによって伸長室と収縮室に分割されている。伸長室に作動油が供給されると、ピストンが移動してステアリングシリンダ９ｂは伸長し、収縮室に作動油が供給されると、ピストンが移動してステアリングシリンダ９ｂは収縮する。

【0023】

ステアリングシリンダ９ａが伸長し、ステアリングシリンダ９ｂが収縮すると、フレーム角度が変化し車両は右（図２のＹｒ参照）に曲がる。また、ステアリングシリンダ９ａが収縮し、ステアリングシリンダ９ｂが伸長すると、フレーム角度が変化し車両は左（図２のＹｌ参照）に曲がる。

【0024】

（ステアリングシステム８）

【0025】

ステアリングシステム８は、油圧回路２１と、操向入力デバイス２２（操作部材の一例）と、第１センサ２３と、第２センサ２４と、コントローラ２５（制御部の一例）と、を有する。油圧回路２１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの駆動出力を調整する。なお、図２では、電気に基づいた信号の伝達については点線で示し、油圧の伝達については実線で示す。

【0026】

操向入力デバイス２２は、例えば、ステアリングホイールまたはジョイスティックレバーである。オペレータが操向入力デバイス２２を操作することによって、フロントフレーム１１のリアフレーム１２に対する回転動作の入力が行われる。操向入力デバイス２２の操作量に応じた回転速度（ステアリング速度）でフロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して回転する。操向入力デバイス２２の操作量は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する作動油の流量の目標値に対応する。

【0027】

第１センサ２３は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回転角度であるフレーム角を検出する。第２センサ２４は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回転角度であるフレーム角を検出する。第１センサ２３と第２センサ２４は、例えば角度センサであって、連結軸部１３の回転角度を検出する。第１センサ２３と第２センサ２４は、例えばステアリングシリンダ９ａ、９ｂのストロークを検出するストロークセンサであってもよい。第１センサ２３と第２センサ２４は、同じ種類のセンサでなくてもよく、冗長性の観点から異なる種類のセンサが用いられてもよい。例えば、一方に角度センサが用いられ、他方にストロークセンサが用いられてもよい。

【0028】

（油圧回路２１）
油圧回路２１は、油圧バルブ３１（バルブの一例）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９ａ、９ｂ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９ａ、９ｂを作動する作動油を油圧バルブ３１に供給する。

【0029】

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。例えば、スプール）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９ａが収縮し、ステアリングシリンダ９ｂが伸長して、フレーム角が小さくなり車体は左に曲がる。なお、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して前後方向（矢印Ｘｆ，Ｘｂ参照）に沿っている場合のフレーム角θを０度とし、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して左方向に回転した場合のフレーム角をマイナスの値で示し、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して右方向に回転した場合のフレーム角をプラスの値で示す。

【0030】

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９ｂが収縮し、ステアリングシリンダ９ａが伸長して、フレーム角θ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、フレーム角は変化しない。供給されるパイロット圧に応じて弁体が中立位置から右ステアリング位置に向かうに従って、開度が大きくなり、ステアリングシリンダ９ａの伸長室およびステアリングシリンダ９ｂの収縮室に供給される作動油の量が大きくなる。そして、弁体が右ステアリング位置に配置されているとき、ステアリングシリンダ９ａの伸長室およびステアリングシリンダ９ｂの収縮室に供給される作動油の量が最大となる。また、供給されるパイロット圧に応じて弁体が中立位置から左ステアリング位置に向かうに従って、開度が大きくなり、ステアリングシリンダ９ａの収縮室およびステアリングシリンダ９ｂの伸長室に供給される作動油の量が大きくなる。そして、弁体が左ステアリング位置に配置されているとき、ステアリングシリンダ９ａの収縮室およびステアリングシリンダ９ｂの伸長室に供給される作動油の量が最大となる。

【0031】

電磁パイロットバルブ３３は、コントローラ２５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または圧力を調整する流量調整弁である。パイロットポンプ３４は、油圧バルブ３１を作動させ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、コントローラ２５からの指令に従って制御される。

【0032】

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、例えばスプール）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。

【0033】

コントローラ２５からの指令流量に応じて電磁パイロットバルブ３３からのパイロット圧またはパイロット流量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９ａ、９ｂが制御される。指令流量は、油圧バルブ３１からステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する作動油の流量の指令値である。

【0034】

操向入力デバイス２２の操作によって、電磁パイロットバルブ３３の弁体が中立位置から右パイロット位置に移動していくに従って油圧バルブ３１の弁体を右ステアリング位置に移動させる流量が大きくなり、右パイロット位置において右方向にステアリングを移動させる流量が１００％の状態となる。また、操向入力デバイス２２の操作によって、電磁パイロットバルブ３３の弁体が中立位置から左パイロット位置に移動していくに従って油圧バルブ３１の弁体を左ステアリング位置に移動させる流量が大きくなり、左パイロット位置において左方向にステアリングを移動させる流量が１００％の状態となる。なお、右方向にステアリングを移動させる流量をプラスの値で示し、左方向にステアリングを移動させる流量をマイナスの値で示す。

【0035】

電磁パイロットバルブ３３の弁体が中立位置に配置されている状態から操向入力デバイス２２を操作した場合、操作量が大きい程、弁体が右パイロット位置または左パイロット位置に向かって大きく移動する。そのため、油圧バルブ３１の弁体も右ステアリング位置または左ステアリング位置に向かって大きく移動し、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の量も大きくなる。

【0036】

（コントローラ２５）
コントローラ２５は、プロセッサと、記憶装置を含む。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。或いは、プロセッサは、ＣＰＵと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサは、プログラムに従って作業機械１の制御のための処理を実行する。記憶装置は、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリおよびＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含む。記憶装置は、ハードディスク、あるいはＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでいてもよい。記憶装置は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置は、作業機械１を制御するためのプログラムおよびデータを記憶している。記憶装置は、例えば、後述する、終端範囲、第１モード、第２モードおよび第３モードのデータを記憶している。

【0037】

コントローラ２５は、操向入力デバイス２２の操作、第１センサ２３の検出値および第２センサ２４の検出値に基づいて、油圧回路２１にステアリングシリンダ９ａ、９ｂの駆動出力を調整する指示を行う。

【0038】

コントローラ２５は、操向入力読取り部４１と、目標流量決定部４２と、第１フレーム角読取り部４３と、第２フレーム角読取り部４４と、モード決定部４５と、最大流量制限部４６と、指令電流決定部４７と、を有する。プロセッサがメモリに記憶されているプログラムを実行することで、操向入力読取り部４１、目標流量決定部４２、第１フレーム角読取り部４３、第２フレーム角読取り部４４、モード決定部４５、最大流量制限部４６、および指令電流決定部４７の機能を実現する。

【0039】

操向入力読取り部４１は、操向入力デバイス２２の操作を読み取る。操向入力デバイス２２の操作は、操作方向と操作量を含む。目標流量決定部４２は、操向入力読取り部４１において読み取った操向入力デバイス２２の操作に基づいて、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する作動油の目標流量を決定する。第１フレーム角読取り部４３は、第１センサ２３の状態および検出値を含む信号を読み取る。第２フレーム角読取り部４４は、第２センサ２４の状態および検出値を含む信号を読み取る。モード決定部４５は、第１センサ２３および第２センサ２４からの信号に基づいて、第１モード（第１制御の一例）、第２モード（第２制御の一例）または第３モード（第３制御の一例）のいずれの制御を実行するか決定する。詳しくは後述するが、第１モード、第２モード、および第３モードは、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に大きな衝撃で接触しないように、ステアリング速度に制限を設ける制御であり、モードによって、ステアリング速度に対する制限の設け方が異なる。第１モードおよび第２モードは、後述する回転可能範囲の終端範囲において、ステアリング速度に制限を設ける制御である。第３モードは、回転可能範囲の全範囲において、ステアリング速度に制限を設ける制御である。

【0040】

最大流量制限部４６は、モード決定部４５によって決定されたモードに基づいて、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の許容可能な最大目標流量を決定し、目標流量決定部４２で決定した目標流量が許容可能な最大目標流量を超えている場合には、目標流量を許容可能な最大目標流量に制限し、制限した目標流量を指令電流決定部４７に出力する。最大流量制限部４６は、目標流量決定部４２で決定した目標流量が許容可能な最大目標流量以下の場合には、目標流量決定部４２で決定された目標流量を指令電流決定部４７に出力する。指令電流決定部４７は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに目標流量が供給されるように、電磁パイロットバルブ３３に開度を指示する指令電流を出力する。

【0041】

（回転可能範囲、終端範囲）
次に、上述した回転可能範囲（所定角度範囲の一例）と終端範囲について説明する。

【0042】

図３は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回転可能範囲Ｒａを示すための模式図である。図３では、フロントフレーム１１、リアフレーム１２およびバケット１５が模式的に示されている。

【0043】

フロントフレーム１１はリアフレーム１２に連結軸部１３を中心にして回動可能に接続されているが、フレーム同士が物理的に接触するため、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１は回転可能範囲Ｒａ内において回動することができる。

【0044】

図３の実線で示すフロントフレーム１１に示すように、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１が前後方向に沿って配置されている場合のフレーム角θをゼロとする。図３では、詳細には、リアフレーム１２の幅方向における中心線がフロントフレーム１１の幅方向における中心線と一致している状態が、フレーム角θがゼロとなっている。フレーム角θは、リアフレーム１２の幅方向の中心線に対するフロントフレーム１１の幅方向の中心線の成す角度である。リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１が右方向に回動した場合のフレーム角θをプラスの値とし、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１が左方向に回動した場合のフレーム角θをマイナスの値とする。

【0045】

これにより、回転可能範囲Ｒａは、フレーム角θが＋θｅ度～－θｅ度に設定される。すなわち、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して右側にθｅ度回動すると、リアフレーム１２に対して接触し、それ以上右側に回動できない。また、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して左側にθｅ度回動すると、リアフレーム１２に対して接触し、それ以上左側に回動できない。

【0046】

フレーム角θが＋θｅのときが回転可能範囲Ｒａの右側の終端であり、フレーム角θが－θｅのときが、回転可能範囲Ｒａの左側の終端である。図３では、回転可能範囲Ｒａの右側の終端まで回動した状態のフロントフレーム１１およびバケット１５が二点鎖線で示されている。＋θｅおよび－θｅは、ステアリングエンドともいう。

【0047】

終端範囲は、回転可能範囲Ｒａのうち、右側の終端近傍であって右側の終端を含む所定範囲と、左側の終端近傍であって左側の終端を含む所定範囲である。

【0048】

回転可能範囲Ｒａのうち右側の終端近傍の所定の範囲を終端範囲Ｒｒｅとし、左側の終端近傍の所定範囲を終端範囲Ｒｌｅとする。終端範囲Ｒｒｅは、フレーム角度が＋θ１～＋θｅの間に設定することができる。＋θ１は、右側の終端範囲Ｒｒｅの閾値である。なお、終端範囲Ｒｒｅは、例えば１０度程度に設定することができる。終端範囲Ｒｌｅは、フレーム角度が－θ１～－θｅの範囲に設定することができる。－θ１は、左側の終端範囲Ｒｌｅの閾値である。また、終端範囲Ｒｌｅは、例えば１０度程度に設定することができる。

【0049】

すなわち、コントローラ２５は、第１センサ２３および第２センサ２４の検出値から算出したフレーム角θが、＋θ１～＋θｅまたは－θ１～－θｅの範囲内の場合、フロントフレーム１１が終端範囲に位置していると判定する。

【0050】

（第１モード）
次に、フロントフレーム１１のリアフレーム１２への接触による衝撃を緩和するための第１モードについて説明する。

【0051】

図４は、第１モードにおいてフレーム角に対して許容可能な最大目標流量を示す図である。横軸は、フレーム角θを示す。横軸において、原点におけるフレーム角度が０°であり、正の値は、右方向へのフレーム角を示し、負の値は、左方向へのフレーム角を示す。縦軸は、操向入力デバイス２２によって設定可能な最大目標流量に対して許容可能な最大目標流量の割合（％）を示す。縦軸において、原点における設定最大目標流量は０％であり、正の値は、右方向へのステアリング操作における許容最大目標流量を示し、負の値は、左方向へのステアリング操作における許容最大目標流量を示す。

【0052】

図４の第１モードのグラフＧ１に示すように、右方向にステアリング操作した場合、フレーム角が－θｅ～θ１までの範囲では、許容最大目標流量は１００％であり、最大目標流量には制限が設けられていない。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じて目標流量が決定される。右方向にステアリング操作した場合において、終端範囲Ｒｒｅ（θ１～θｅ）にフロントフレーム１１が位置すると、最大目標流量に制限が設けられている。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じた目標流量が許容最大目標流量よりも大きい場合には、目標流量は許容最大目標流量に制限される。具体的には、フレーム角がθ１からθｅに向かうに従って、許容最大目標流量が徐々に減少するように設定され、フレーム角θｅよりも手前のフレーム角θｃで許容最大目標流量が０（％）に設定されている。フレーム角度がθｃに達すると、それ以上操向入力デバイス２２をフロントフレーム１１が右回転するように操作しても作動油はステアリングシリンダ９ａ、９ｂには供給されない。

【0053】

上述のように、右方向にステアリング操作した場合、フレーム角が－θｅ～θ１までの範囲では、許容最大目標流量に制限が設けられていないため、ステアリング速度の最大値にも制限が設けられていない。一方、終端範囲Ｒｒｅにおいて、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の許容最大目標流量が制限されているため、ステアリング速度も制限される。右方向のステアリング操作した場合、フレーム角がθ１からθｅに向かうに従って、ステアリング速度の最大値が徐々に減少するように設定され、フレーム角θｅよりも手前のフレーム角θｃでステアリング速度が０に設定される。

【0054】

左方向にステアリング操作した場合、フレーム角度が－θ１～θｅまでの範囲では、許容大目標流量は－１００％であり、最大目標流量には制限が設けられていない。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じて目標流量が決定される。左方向にステアリング操作した場合において、終端範囲Ｒｌｅ（－θｅ～－θｅ）にフロントフレーム１１が位置すると、最大目標流量に制限が設けられている。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じた目標流量が許容最大目標流量よりも大きい場合、目標流量は許容最大目標流量に制限される。具体的には、フレーム角度が－θ１から－θｅに向かうに従って、許容最大目標流量が徐々に減少するように設定され、フレーム角－θｅよりも手前のフレーム角－θｃで許容最大目標流量がゼロに設定されている。フレーム角度が－θｃに達すると、それ以上操向入力デバイス２２をフロントフレーム１１が左回転するように操作しても作動油がステアリングシリンダ９ａ、９ｂには供給されない。

【0055】

上述のように、左方向にステアリング操作した場合、フレーム角が－θ１～θｅまでの範囲では、許容最大目標流量に制限が設けられていないため、ステアリング速度の最大値にも制限が設けられていない。一方、このように終端範囲Ｒｌｅにおいて、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の許容最大目標流量が制限されているため、ステアリング速度も制限される。左方向のステアリング操作した場合、フレーム角が－θ１から－θｅに向かうに従って、ステアリング速度の最大値が徐々に減少するように設定され、フレーム角－θｅよりも手前のフレーム角－θｃでステアリング速度が０に設定される。

【0056】

このように、回転可能範囲Ｒａの終端に向かうに従って許容最大目標流量が減少し、終端よりも手前で許容最大目標流量がゼロに設定されている。このため、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に接触することを防ぐことが出来る。また、積載している荷の重さ等による慣性力によって、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に接触したとしてもステアリング速度が遅いため衝撃を緩和することができる。

【0057】

（第２モード）
次に、フロントフレーム１１のリアフレーム１２への接触による衝撃を緩和するための第２モードについて説明する。

【0058】

図５は、第２モードにおいてフレーム角に対して許容可能な最大目標流量を示す図である。横軸は、フレーム角θを示す。横軸において、原点におけるフレーム角度が０°であり、正の値は、右方向へのフレーム角度を示し、負の値は、左方向へのフレーム角度を示す。縦軸は、操向入力デバイス２２によって設定可能な最大目標流量に対して許容可能な最大目標流量の割合（％）を示す。縦軸において、原点における設定最大目標流量は０％であり、正の値は、右方向へのステアリング操作における許容最大目標流量を示し、負の値は、左方向へのステアリング操作における許容最大目標流量を示す。なお、図５には、第１モードのグラフＧ１が一点鎖線で示されている。

【0059】

図５の第２モードのグラフＧ２に示すように、右方向にステアリング操作した場合、フレーム角度が－θｅ～θ１までの範囲では、許容最大目標流量は１００％であり、最大目標流量には制限が設けられていない。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じて目標流量が決定される。右方向にステアリング操作した場合において、終端範囲Ｒｒｅ（θ１～θｅ）にフロントフレーム１１が位置すると、最大目標流量に制限が設けられている。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じた目標流量が許容最大目標流量よりも大きい場合には、目標流量は許容最大目標流量に制限される。フレーム角度がθ１からθｅに向かうに従って、許容最大目標流量が徐々に減少するように設定され、フレーム角θｅよりも手前のフレーム角θｃ′で所定の許容最大目標流量Ｆ１（％）に設定されている。そして、フレーム角θｃ′～フレーム角θｅまでは、許容最大目標流量はＦ１（％）に制限されている。

【0060】

上述のように、右方向にステアリング操作した場合、フレーム角が－θｅ～θ１までの範囲では、許容最大目標流量に制限が設けられていないため、ステアリング速度の最大値にも制限が設けられていない。一方、終端範囲Ｒｒｅにおいて、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の許容最大目標流量が制限されているため、ステアリング速度も制限される。右方向にステアリング操作した場合、フレーム角がθ１からθｅに向かうに従って、ステアリング速度の最大値が徐々に減少し、フレーム角θｅよりも手前のフレーム角θｃ′でステアリング速度の最大値は流量Ｆ１に対応する速度に制限される。

【0061】

左方向にステアリング操作した場合、フレーム角度が－θ１～θｅまでの範囲では、許容大目標流量は－１００％であり、最大目標流量には制限が設けられていない。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じて目標流量が決定される。左方向にステアリング操作した場合において、終端範囲Ｒｌｅ（－θ１～－θｅ）にフロントフレーム１１が位置すると、最大目標流量に制限が設けられている。すなわち、操向入力デバイス２２で入力した操作量に応じた目標流量が許容最大目標流量よりも大きい場合、目標流量は許容最大目標流量に制限される。具体的には、フレーム角度が－θ１から－θｅに向かうに従って、許容最大目標流量が徐々に減少するように設定され、フレーム角－θｅよりも手前のフレーム角－θｃ′で所定の許容最大目標流量－Ｆ１（％）に設定されている。そして、フレーム角－θｃ′～フレーム角－θｅまでは、許容最大目標流量は－Ｆ１（％）に設定されている。

【0062】

上述のように、左方向にステアリング操作した場合、フレーム角が－θ１～θｅまでの範囲では、許容最大目標流量に制限が設けられていないため、ステアリング速度の最大値にも制限が設けられていない。一方、終端範囲Ｒｌｅにおいて、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の許容最大目標流量が制限されているため、ステアリング速度も制限される。左方向にステアリング操作した場合、フレーム角が－θ１から－θｅに向かうに従って、ステアリング速度の最大値が徐々に減少し、フレーム角－θｅよりも手前のフレーム角－θｃ′でステアリング速度の最大値は流量Ｆ１に対応する速度に制限される。

【0063】

許容最大目標流量±Ｆ１（％）は、特に限定されるものではないが、例えば最大ステアリング速度の最大値が半分程度に制限されるような流量に設定することができる。

【0064】

このように、回転可能範囲Ｒａの終端に向かうに従って許容最大目標流量が減少し、終端よりも手前で許容最大目標流量がＦ１（％）に設定されている。許容最大目標流量Ｆ１（％）は中程度に設定されているため、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に接触する場合、ステアリング速度が遅いので、衝撃を緩和することができる。

【0065】

（第３モード）
次に、第３モードについて説明する。

【0066】

図６は、第３モードにおいてフレーム角に対して許容可能な最大目標流量を示す図である。横軸は、フレーム角θを示す。横軸において、原点におけるフレーム角度が０°であり、正の値は、右方向へのフレーム角度を示し、負の値は、左方向へのフレーム角度を示す。縦軸は、操向入力デバイス２２によって設定可能な最大目標流量に対して許容可能な最大目標流量の割合（％）を示す。縦軸において、原点における設定最大目標流量は０％であり、正の値は、右方向へのステアリング操作における許容最大目標流量を示し、負の値は、左方向へのステアリング操作における許容最大目標流量を示す。なお、図６には、第１モードのグラフＧ１が一点鎖線で示されている。

【0067】

図６の第３モードのグラフＧ３に示すように、第３モードでは、回転可能範囲Ｒａ（フレーム角－θｅ～＋θｅ）の全範囲において許容最大目標流量がＦ１（％）に制限されている。すなわち、右方向にステアリング操作した場合、許容最大目標流量（％）はＦ１（％）に設定されており、左方向にステアリング操作した場合、許容最大目標流量（％）は－Ｆ１（％）に設定されている。

【0068】

このようにステアリング可能な全範囲において許容最大目標流量Ｆ１（％）が１００％よりも小さく設定されているため、全範囲においてステリング速度の最大値が制限されることになり、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に接触する場合に衝撃を緩和することができる。

【0069】

ここで、第１センサ２３または第２センサ２４によってフロントフレーム１１が終端範囲に位置していることを検出して作動油の流量を制限してステアリング速度を制限する制御をソフトエンドストップ制御（速度制限制御の一例）と定義する。このように定義した場合、上述した第１モードと第２モードはソフトエンドストップ制御に含まれるが、第３モードは、全範囲において作動油の流量を制限しているため、ソフトエンドストップ制御に含まれない。

【0070】

いいかえると、第１モードおよび第２モードを実行している場合は、ソフトエンドストップ制御を実行しているといえ、第３モードを実行している場合は、ソフトエンドストップ制御を実行していないといえる。

【0071】

上述したように、第１モード、第２モードおよび第３モードのいずれを実行するかの選択は、第１センサ２３の故障状態と第２センサ２４の故障状態に基づいてモード決定部４５が行う。

【0072】

（第１センサ２３，第２センサ２４の故障状態）
第１センサ２３と第２センサ２４の故障状態について説明する。図７は、センサの故障モードとその検出方法のテーブルを示す図である。

【0073】

第１センサ２３と第２センサ２４の故障モードとしては、断線、地絡、天絡、センサ停止、および信号ズレを挙げることができる。断線は、センサ内若しくはセンサとコントローラ２５を繋ぐ線が断線することである。地絡は、センサの信号線が地面と電気的に接触することである。天絡は、センサの信号線が電源と接触することである。センサ停止は、センサに含まれるＩＣチップの故障である。モード決定部４５は、センサ信号の電圧や信号周波数を監視し、それらの値が正常範囲外の場合に断線、地絡、天絡、およびセンサ停止のいずれかの故障であると判定し、正常範囲内の場合、センサが故障していないと判定する。

【0074】

信号ズレ故障は、検出される信号にズレが生じることであり、フレーム角が誤って検出される。信号ズレ故障の検出は、２つ以上のセンサからの信号出力、あるいは１つのセンサからの２つの信号出力が必要である。モード決定部４５は、２つ以上の信号を比較し、ズレが正常範囲外の場合に信号ズレ故障と判定し、ズレが正常範囲内の場合に信号ズレ故障が無いと判定する。

【0075】

次に、センサの故障状態の判定と実行するモードの選択について説明する。図８は、実際のセンサ状態と、コントローラ２５によるセンサ状態の認識と、選択されるモードとのテーブルを示す図である。図８に示すように、実際の２つのセンサの状態を（１）～（９）の９つ状態に分ける。

【0076】

状態（１）では、第１センサ２３および第２センサ２４の双方とも正常である。状態（１）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３および第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて第１センサ２３と第２センサ２４の双方が正常であると判定する。また、第１センサ２３および第２センサ２４の双方とも正常の場合、２つの信号のズレも正常範囲内であるため、モード決定部４５はズレ故障もないと判定する。モード決定部４５は、第１センサ２３を正常と判定し、第２センサ２４が正常と判定し、ズレ故障も無いと判定した場合、第１モードを選択する。

【0077】

状態（２）では、第１センサ２３は停止故障しており、第２センサ２４は正常である。状態（２）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が故障していると判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が正常であると判定する。第１センサ２３が停止故障しているため、ズレ故障の有無は判定できず、不明となる。モード決定部４５は、第１センサ２３を異常停止と判定し、第２センサ２４を正常と判定した場合、第２モードを選択する。

【0078】

状態（３）では、第１センサ２３は正常であり、第２センサ２４は停止故障している。状態（３）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が正常であると判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が停止故障していると判定する。第２センサ２４が停止故障しているため、ズレ故障の有無は判定できず、不明となる。モード決定部４５は、第１センサ２３を正常と判定し、第２センサ２４を異常停止と判定した場合、第２モードを選択する。

【0079】

状態（４）では、第１センサ２３はズレ故障しており、第２センサ２４は正常である。状態（４）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が正常であると判定する。ズレ故障の場合、１つのセンサからの信号では判定できないため、正常と判定される。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が正常であると判定する。第１センサ２３がズレ故障しているため、２つのセンサからの信号のズレは正常範囲内に収まらず、モード決定部４５はズレ故障があると判定する。モード決定部４５は、第１センサ２３を正常と判定し、第２センサ２４を正常と判定し、ズレ故障が有ると判定した場合、第３モードを選択する。

【0080】

状態（５）では、第１センサ２３は正常であり、第２センサ２４はズレ故障している。状態（５）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が正常であると判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が正常であると判定する。第２センサ２４がズレ故障しているため、２つのセンサからの信号のズレは正常範囲内に収まらず、モード決定部４５はズレ故障があると判定する。モード決定部４５は、第１センサ２３を正常と判定し、第２センサ２４を正常と判定し、ズレ故障が有ると判定した場合、第３モードを選択する。

【0081】

状態（６）では、第１センサ２３はズレ故障しており、第２センサ２４は停止故障している。状態（６）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が正常であると判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が停止故障している判定する。第２センサ２４が停止故障しているため、ズレ故障の有無は判定できず、不明となる。モード決定部４５は、第１センサ２３が正常と判定し、第２センサ２４が異常停止と判定した場合、第２モードを選択する。

【0082】

状態（７）では、第１センサ２３は停止故障しており、第２センサ２４はズレ故障している。状態（７）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が停止故障していると判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が正常であると判定する。第１センサ２３が停止故障しているため、ズレ故障の有無は判定できず、不明となる。モード決定部４５は、第１センサ２３が停止故障していると判定し、第２センサ２４が正常であると判定した場合、第２モードを選択する。

【0083】

状態（８）では、第１センサ２３は停止故障しており、第２センサ２４は停止故障している。状態（８）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が停止故障していると判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が停止故障していると判定する。第１センサ２３が停止故障し、第２センサ２４が停止故障しているため、ズレ故障の有無は判定できず、不明となる。モード決定部４５は、第１センサ２３が停止故障していると判定し、第２センサ２４が停止故障していると判定した場合、第３モードを選択する。

【0084】

状態（９）では、第１センサ２３はズレ故障しており、第２センサ２４はズレ故障している。状態（９）では、コントローラ２５のモード決定部４５は、第１フレーム角読取り部４３が読み取った信号に基づいて、第１センサ２３が正常と判定する。また、モード決定部４５は、第２フレーム角読取り部４４が読み取った信号に基づいて、第２センサ２４が正常と判定する。第１センサ２３がズレ故障し、第２センサ２４がズレ故障しているため、２つのセンサからの信号のズレは正常範囲内に収まらず、モード決定部４５はズレ故障があると判定する。モード決定部４５は、第１センサ２３が正常と判定し、第２センサ２４が正常と判定し、ズレ故障が有ると判定した場合、第３モードを選択する。

【0085】

コントローラ２５は、状態（１）～状態（９）におけるコントローラの認識とモードの選択の対応テーブルを記憶しており、このテーブルに基づいて、モード決定部４５は、実行するモードを選択する。

【0086】

モード決定部４５は、第１センサ２３と第２センサ２４の双方が正常であると判定した場合、第１モードを選択する。これにより、フレーム角度を正確に判定することができるため、意図しないステアリング速度の制限を防止し、ステアリングエンドにおける衝撃を緩和することができる。

【0087】

モード決定部４５は、第１センサ２３と第２センサ２４のいずれか一方だけが停止故障していると判定した場合、第２モードを選択する。センサにおけるズレ故障は発生し難いため、一方のセンサが正常であると判定した場合、そのセンサを用いることによって、ステアリングエンドにおける衝撃を緩和することができる。また、終端範囲以外では、第１モードと同様の性能でステアリング操作を行うことができる。ただし、第２モードでは、状態（６）および状態（７）に示すように、正常と判定されたセンサにズレ故障が発生し、意図せずステアリング操作が出来なくなる可能性を考慮して、ステアリング速度の制限を緩く、反応が遅くなるもののステリング操作を可能としている。

【0088】

モード決定部４５は、第１センサ２３と第２センサ２４の少なくとも一方にズレ故障が発生していると判定した場合、第３モードを選択する。ズレ故障の場合、２つのうちのどちらのセンサが故障しているか判定できないため、フロントフレーム１１が終端範囲に位置していることを検出できない。また、モード決定部４５は、第１センサ２３と第２センサ２４の双方が停止故障していると判定した場合、第３モードを選択する。２つのセンサとも停止故障している場合、フロントフレーム１１が終端範囲に位置していることを検出できない。このように、フロントフレーム１１が終端範囲に位置していることが検出できない場合に、第３モードを選択することによって、全ての範囲においてステアリング速度に制限を設けることができる。これにより、ステアリングエンドにおける衝撃を緩和することができる。また、第１モードよりも反応性が悪くなるものの全範囲においてステアリング操作を行うことができる。

【0089】

＜動作＞
次に、本実施形態の作業機械１の制御動作について説明する。図９は、本実施形態の作業機械１の制御動作のフロー図を示す図である。

【0090】

はじめに、ステップＳ１０において、第１フレーム角読取り部４３が、第１センサ２３の状態および検出値を含む信号を読取り、第２フレーム角読取り部４４が、第２センサ２４の状態および検出値を含む信号を読み取る。ステップＳ１０は、故障状態取得ステップの一例に対応する。

【0091】

ステップＳ１１において、モード決定部４５は、第１センサ２３の状態から、第１センサ２３に、断線、地絡、天絡またはセンサ停止等の故障が発生しているか否かを判定する。

【0092】

ステップＳ１１において、故障が発生していないと判定した場合、ステップＳ１２において、モード決定部４５は、第２センサ２４の状態から、第２センサ２４に、断線、地絡、天絡またはセンサ停止等の故障が発生しているか否かを判定する。

【0093】

ステップＳ１２において、故障が発生していないと判定した場合、ステップＳ１３において、モード決定部４５は、第１センサ２３または第２センサ２４にズレ故障が発生しているか否かを判定する。具体的には、モード決定部４５は、第１センサ２３から検出された第１フレーム角と第２センサ２４から第２フレーム角との差の絶対値が許容ズレ角度以上の場合にズレ故障が発生していると判定し、差の絶対値が許容ズレ角度未満の場合にズレ故障が発生していないと判定する。

【0094】

ステップＳ１３において、ズレ故障が発生していないと判定した場合、ステップＳ１４において、モード決定部４５は、第１モードの制御を選択して実行する。

【0095】

一方、ステップＳ１１において、第１センサ２３が故障していると判定した場合、ステップＳ１５において、モード決定部４５は、第２センサ２４の状態から、第２センサ２４に、断線、地絡、天絡またはセンサ停止等の故障が発生しているか否かを判定する。

【0096】

ステップＳ１５において、第２センサ２４が故障していないと判定した場合、ステップＳ１６において、モード決定部４５は、第２モードの制御を選択して実行する。

【0097】

一方、ステップＳ１５において、第２センサ２４が故障していると判定した場合、ステップＳ１７において、モード決定部４５は、第３モードの制御を選択して実行する。

【0098】

また、ステップＳ１２において、第２センサ２４が故障していると判定した場合、ステップＳ１６において、モード決定部４５は、第２モードの制御を選択して実行する。

【0099】

また、ステップＳ１３において、ズレ故障が発生していると判定した場合、ステップＳ１７において、モード決定部４５は、第３モードの制御を選択して実行する。ステップＳ１１～Ｓ１７は、実行ステップの一例に対応する。

【0100】

以上のように、本実施形態の作業機械１では、第１センサ２３または第２センサ２４の一方または双方が故障した場合でも、第２モードまたは第３モードで示したようにステアリング速度を中程度まで制限可能であるため、フロントフレーム１１のリアフレーム１２への早い速度での衝突による大きな衝撃の発生を抑制することできる。

【0101】

一方で、第１センサ２３が停止故障中に第２センサ２４にズレ故障が発生する場合のように検出できない故障の組み合わせが発生することにより正しいフレーム角が読み取れなくなっている場合でもステアリング速度が中程度までしか制限されない。そのため、万が一、検出できない故障の組み合わせが発生し、フレーム角度を誤認識した場合でも、走行中に意図せずにステアリングが操作できなくなるような事態を防ぐことができ、最低でも中程度の速度でステアリングを操作することができる。

【0102】

このように、センサが故障した場合でも、フロントフレーム１１のリアフレーム１２への衝突による大きな衝撃の発生を抑制できるとともに、意図せずにステアリング操作ができなくなるような事態を防ぐことができる。また、本来の性能が発揮できないが、少なくとも操作できるステアリング性能を確保しつつ、フレームの衝突による衝撃の緩和も図ることができる。

【0103】

（実施形態２）
次に、本開示にかかる実施形態２の作業機械について説明する。本実施形態２の作業機械は、実施形態１の作業機械と比較して、コントローラの制御構成が異なる。

【0104】

＜構成＞
図１０は、本実施形態２のステアリングシステム１０８の構成を示す図である。本実施形態２の作業機械のコントローラ１２５は、実施形態１のコントローラ２５のモード決定部４５に代えて実行判断部１４５を備えている。実行判断部１４５は、第１センサ２３の状態および第２センサ２４の状態に基づいて、ソフトエンドストップの制御を実行するか否かを判断する。

【0105】

ソフトエンドストップの制御は、上述した実施形態１の第１モードと同様の制御である。本実施形態２における実行判断部１４５は、第１モードの制御を実行するか否かを判断する。

【0106】

図１１は、ソフトエンドストップの制御を実行する場合のフレーム角に対して許容可能な最大目標流量を示す図である。ソフトエンドストップの制御を実行する場合のグラフＧ１を一点鎖線で示し、実行しない場合のグラフＧ４を実線で示す。上述したようにソフトエンドストップの制御を実行する場合のグラフＧ１は、図４に示す第１モードのグラフＧ１と同じである。ソフトエンドストップ制御を実行しない場合は、回転可能範囲Ｒａの全範囲において、許容最大目標流量が１００％に設定されており、最大目標流量の制限が行われず、ステアリング速度の制限が行われない。

【0107】

実行判断部１４５は、第１センサ２３および第２センサ２４の少なくとも一方が停止故障と判定した場合、およびズレ故障が有ると判定した場合に、ソフトエンドストップ制御を実行しない。一方、実行判断部１４５は、第１センサ２３および第２センサ２４の双方とも正常と判定し、且つズレ故障が無いと判定した場合に、ソフトエンドストップ制御を実行する。

【0108】

＜動作＞
次に、本実施形態２の作業機械の制御方法について説明する。図１２は、本実施形態２の作業機械の制御方法を示すフロー図である。

【0109】

はじめに、ステップＳ２０において、第１フレーム角読取り部４３が、第１センサ２３の状態および検出値を含む信号を読取り、第２フレーム角読取り部４４が、第２センサ２４の状態および検出値を含む信号を読み取る。ステップＳ２０は、故障状態取得ステップの一例に対応する。

【0110】

ステップＳ２１において、実行判断部１４５は、第１センサ２３の状態から、第１センサ２３に、断線、地絡、天絡またはセンサ停止等の故障が発生しているか否かを判定する。

【0111】

ステップＳ２１において、故障が発生していないと判定した場合、ステップＳ２２において、実行判断部１４５は、第２センサ２４の状態から、第２センサ２４に、断線、地絡、天絡またはセンサ停止等の故障が発生しているか否かを判定する。

【0112】

ステップＳ２２において、故障が発生していないと判定した場合、ステップＳ２３において、実行判断部１４５は、第１センサ２３または第２センサ２４にズレ故障が発生しているか否かを判定する。具体的には、実行判断部１４５は、第１センサ２３から検出された第１フレーム角と第２センサ２４から第２フレーム角との差の絶対値が許容ズレ角度以上の場合にズレ故障が発生していると判定し、差の絶対値が許容ズレ角度未満の場合にズレ故障が発生していないと判定する。

【0113】

ステップＳ２３において、ズレ故障が発生していないと判定した場合、ステップＳ２４において、実行判断部１４５は、ソフトエンドストップの制御を実行する。

【0114】

一方、ステップＳ２１において、第１センサ２３が故障していると判定した場合、ステップＳ２５において、実行判断部１４５は、ソフトエンドストップの制御を実行しない。

【0115】

一方、ステップＳ２２において、第２センサ２４が故障していると判定した場合、ステップＳ２５において、実行判断部１４５は、ソフトエンドストップの制御を実行しない。

【0116】

また、ステップＳ２３において、ズレ故障が発生していると判定した場合、ステップＳ２５において、実行判断部１４５は、ソフトエンドストップの制御を無効に設定する。ステップＳ２１～Ｓ２５は、実行判定ステップの一例に対応する。

【0117】

以上のように、本実施形態２の作業機械１では、第１センサ２３および第２センサ２４の少なくとも一方の停止故障が発生していると判定した場合または第１センサ２３若しくは第２センサ２４にズレ故障が発生していると判定した場合、ソフトエンドストップ制御を実行しない。これにより、意図しないタイミングでソフトエンドストップ制御が実行されることを防止することができる。

【0118】

＜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。

【0119】

（Ａ）
上記実施形態１では、第１モードにおいて、フレーム角±θｃにおいてステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する作動油の流量がゼロに設定されているが、ゼロでなくてもよく、少なくとも１００（％）よりも減少させていればよい。ただし、フレーム角θｃにおける許容最大目標流量は、第２モードにおけるＦ１より小さい値に設定される。すなわち、第１モードの方が、第２モードよりもステアリング速度の制限が大きくなるように許容最大目標流量が設定されていればよい。

【0120】

（Ｂ）
上記実施形態２では、ソフトエンドストップ制御を実行しない場合、許容最大目標流量に制限を設けていないが、これに限らず、例えば、第３モードのように全範囲に亘って許容最大目標流量に制限が設けられていてもよい。すなわち、実施形態２の実行判断部１４５は、ソフトエンドストップ制御を実行する場合には、第１モードの制御を実行し、シフトエンドストップ制御を実行しない場合には、第３モードの制御を実行してもよい。

【0121】

（Ｃ）
上記実施形態１では、第２モードにおけるフレーム角θｃ′における許容最大目標流量と、第３モードにおける全範囲の許容最大目標流量が同じＦ１（％）に設定されているが、異なっていてもよい。

【0122】

（Ｄ）
上記実施形態２の作業機械１は、第１センサ２３と第２センサ２４の２つのセンサを備えているが、少なくとも１つのセンサを備えていればよい。実行判断部１４５は、この１つのセンサの状態を取得し、故障していると判定した場合にはソフトエンドストップ制御を実効せず、正常と判定した場合にはソフトエンドストップ制御を実行する。

【0123】

（Ｅ）
上記実施形態１の作業機械１は、第１センサ２３と第２センサ２４の２つのセンサを備えているが、これに限られるものではない。例えば、３つ以上のセンサが設けられていてもよい。また、１つのセンサだけが設けられていてもよいが、その場合、ズレ故障を検出するために１つのセンサから２つ以上の信号を出力し、その２つ以上の信号をコントローラ２５が取得する必要がある。

【0124】

（Ｆ）
上記実施形態では、右方向における終端範囲Ｒｒｅ（＋θ１～＋θｅ）と、左方向における終端範囲Ｒｌｅ（－θ１～－θｅ）は同じ角度範囲に設定されているが、異なっていてもよい。例えば、回転可能範囲Ｒａの右方向における終端のフレーム角の絶対値（上記実施の形態では|＋θｅ|）と、左方向における終端のフレーム角の絶対値（上記実施の形態では|－θｅ|）が異なっていてもよい。また、右側の終端範囲を決める閾値の絶対値（上記実施の形態では|＋θ１|）と左側の終端範囲を決める閾値の絶対値（上記実施の形態では|－θ１|）が異なっていてもよい。

【0125】

（Ｇ）
上記実施の形態では、作業機械１としてホイールローダを用いて説明したが、ホイールローダに限られるものではなく、アーティキュレート式のダンプトラック、モータグレーダ等であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0126】

本発明の作業機械および作業機械の制御方法は、センサが故障している場合に意図せずステアリング速度制限が生じることを防止す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。

【符号の説明】

【0127】

１ ：作業機械
９ａ ：ステアリングシリンダ
９ｂ ：ステアリングシリンダ
１１ ：フロントフレーム
１２ ：リアフレーム
２２ ：操向入力デバイス
２３ ：第１センサ
２４ ：第２センサ
２５ ：コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】