(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-13
(45)【発行日】2023-12-21
(54)【発明の名称】ステアリング装置、および作業機械
(51)【国際特許分類】
B62D 1/12 20060101AFI20231214BHJP
B62D 12/00 20060101ALI20231214BHJP
E02F 9/02 20060101ALI20231214BHJP
G05G 5/03 20080401ALI20231214BHJP
G05G 9/047 20060101ALI20231214BHJP
【ＦＩ】
B62D1/12
B62D12/00
E02F9/02
G05G5/03 A
G05G9/047
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2020055999
(22)【出願日】2020-03-26
(65)【公開番号】P2021154834
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2023-02-15
(73)【特許権者】
【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】寺西 雄一
(72)【発明者】
【氏名】竹中 唯太
(72)【発明者】
【氏名】磯村 圭佑
(72)【発明者】
【氏名】加藤 靖也
【審査官】瀬戸 康平
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－２６２３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１７／２０９０５８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－３５９５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６２Ｄ １／１２，１２／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と、前記車体の動作を伝達する動作伝達機構と、
前記車体に設置されている支持部と、
前記支持部に対して動作可能に支持されており、前記動作伝達機構に接続され、前記車体の動作が入力される可動部と、
操作を受け付けて前記可動部に対して動作する操作部材と、
前記可動部の前記支持部に対する移動を調整する付勢機構と、
を備えた、作業機械。
【請求項2】
前記可動部は、前記支持部に回動可能に支持されたベース部材と、
前記動作伝達機構と前記ベース部材に接続され、前記車体の動作を前記ベース部材に伝達する伝達部と、を有し、
前記ベース部材と前記操作部材に介在し、前記操作部材を前記ベース部材に対して所定位置に付勢する付勢部材を更に備えた、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項3】
前記付勢機構は、前記支持部または前記車体と前記ベース部材との間に配置され、前記ベース部材を回動可能な方向のいずれか一方に付勢する、請求項２に記載の作業機械。
【請求項4】
前記付勢機構は、前記支持部または前記車体と前記伝達部との間に配置されている、請求項２に記載の作業機械。
【請求項5】
前記付勢機構は、前記支持部と前記可動部に接続されたバネ部材を有する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項6】
前記車体は、第１フレームと、
前記第１フレームに対して回動する第２フレームと、を有し、
前記動作伝達機構は、前記第１フレームに対する前記第２フレームの回動動作を前記可動部に伝達する、
請求項１～５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項7】
前記第１フレームに対する前記第２フレームの回動角度を検出する検出部を更に備え、前記動作伝達機構は、
電動モータと、
前記電動モータの出力軸を前記可動部に伝達するモータ駆動伝達部と、を有し、
前記検出部の検出値に基づいて、前記電動モータを駆動する制御部を更に備えた、
請求項６に記載の作業機械。
【請求項8】
車体に対して設置可能な支持部と、前記支持部に対して動作可能に支持されており、前記車体の動作を伝達する動作伝達機構に接続され、前記車体の動作が入力される可動部と、
操作を受け付けて前記可動部に対して動作する操作部材と、
前記可動部の前記支持部に対する移動を調整する付勢機構と、
を備えた、ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステアリング装置、および作業車両に関する。
【背景技術】
【0002】
アーティキュレート式の作業機械として、フロントフレームとリアフレームに亘って配置された油圧アクチュエータに供給する油の流量を制御することによって、ステアリング角が変更される構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【0003】
特許文献１に示す作業機械では、支持部に回転可能に支持されているベース部材に対する所定位置からのジョイスティックレバーの操作角度に基づいて、油圧アクチュエータに供給される油の流量が変化し、ステアリング角が変更される。ステアリング角の変更は伝達機構を介してベース部材に伝達され、ベース部材もステアリング角の変更に対応して回転する。ベース部材の回転によって、ベース部材に対してジョイスティックレバーが所定位置に戻ると、ステアリング角の変更が停止され、停止されたステアリング角が維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０２０－０２６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、伝達機構に設けられているギアやインタミシャフトなどでバックラッシュが発生し、ベース部材が回転方向に動作できる状態となる場合がある。この場合、オペレータがジョイスティックレバーを操作するとベース部材もともに回転することになり、ガタが発生して操作フィーリングが悪くなる。
【0006】
本開示は、操作フィーリングを向上することが可能な作業機械およびステアリング装置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】
【0007】
第１の開示にかかる作業機械は、車体と、動作伝達機構と、支持部と、可動部と、操作部材と、付勢機構と、を有する。動作伝達機構は、車体の動作を伝達する。支持部は、車体に対して設置されている。可動部は、支持部に対して動作可能に支持されており、動作伝達機構に接続され、車体の動作が入力される。操作部材は、操作を受け付けて可動部に対して動作する。付勢機構は、可動部の支持部に対する移動を調整する
第２の開示にかかるステアリング装置は、支持部と、可動部と、操作部材と、付勢機構と、を備える。支持部は、車体に対して設置可能である。可動部は、支持部に対して動作可能に支持されており、車体の動作を伝達する動作伝達機構に接続され、車体の動作が入力される。操作部材は、操作を受け付けて可動部に対して動作する。付勢機構は、可動部の支持部に対する移動を調整する。
第２の開示にかかるステアリング装置は、支持部と、可動部と、操作部材と、付勢機構と、を備える。支持部は、車体に対して設置可能である。可動部は、支持部に対して動作可能に支持されており、車体の動作を伝達する動作伝達機構に接続され、車体の動作が入力される。操作部材は、操作を受け付けて可動部に対して動作する。付勢機構は、可動部の支持部に対する移動を調整する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、操作フィーリングを向上することが可能な作業機械およびステアリング装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明にかかる実施の形態１のホイールローダを示す側面図。
【図4】レバー角度とベースプレート角度の差分に対するバネ部材の反力を示す図。
【図5A】車体フレーム角度とベース角度の対応関係の例を示す図。
【図5B】車体フレーム角度とベース角度の対応関係の例を示す図。
【図10】本発明にかかる実施の形態２におけるホイールローダのステアリングシステムを示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明にかかる作業車両の一例としてのホイールローダについて図面を参照しながら以下に説明する。
【0011】
（実施の形態１）
以下に、本発明にかかる実施の形態１のホイールローダ１について説明する。
以下に、本発明にかかる実施の形態１のホイールローダ１について説明する。
【0012】
＜構成＞
（ホイールローダの構成の概要）
図１は、本実施の形態のホイールローダ１の構成を示す模式図である。本実施の形態のホイールローダ１は、車体フレーム２（車体の一例）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、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂ（図３参照）、伝達機構１０（動作伝達機構の一例）（図３参照）と、を備えている。
（ホイールローダの構成の概要）
図１は、本実施の形態のホイールローダ１の構成を示す模式図である。本実施の形態のホイールローダ１は、車体フレーム２（車体の一例）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、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂ（図３参照）、伝達機構１０（動作伝達機構の一例）（図３参照）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。図１では、前後方向をＸで示し、前方向を示すときはＸｆ、後方向を示すときはＸｂで示す。また、後述する図面において、左右方向をＹで示し、右方向を示すときはＹｒ、左方向を示すときはＹｌで示す。
【0014】
ホイールローダ１は、作業機３を用いて土砂積み込み作業などを行う。
【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とリアフレーム１２と、連結軸部１３と、を有している。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２の前方に配置されている。フロントフレーム１１は、第２フレームの一例に対応し、リアフレーム１２は、第１フレームの一例に対応する。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、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ジョイスティックレバー４１（後述する図２参照）、作業機３を操作するためのレバー、各種の表示装置等が配置されている。エンジンルーム６は、キャブ５の後側であってリアフレーム１２上に配置されており、エンジンが収納されている。
【0019】
図２は、キャブ５の部分側面図である。キャブ５には、運転席１９が設けられており、運転席１９の側方にコンソールボックス２０が配置されている。コンソールボックス２０の上側にはアームレスト２０ａが配置されている。コンソールボックス２０の前先端部から上方に向かってジョイスティックレバー４１が配置されている。ジョイスティックレバー４１は、操作部材の一例に対応する。
【0020】
図３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に対する車体フレーム角度を変更し、ホイールローダ１の進行方向を変更する。
【0021】
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。
【0022】
後述するステアリングシステム８からの油圧により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、実際の車体フレーム角度θs_realが変化し車両は右に曲がる。また、ステアリングシステム８からの油圧により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、実際の車体フレーム角度θs_realが変化し車両は左に曲がる。なお、本実施の形態では、フロントフレーム１１とリアフレーム１２が前後方向に沿って配置されている場合の実際の車体フレーム角度θs_realをゼロとし、右側を正の値、左側を負の値とする。
【0023】
（伝達機構１０）
伝達機構１０は、フロントフレーム１１のリアフレーム１２に対する車体フレーム角度θs_realについての情報をステアリングシステム８のステアリング装置２２に伝達する。本実施の形態１の伝達機構１０は、機械的に車体フレーム角度θs_realの情報をステアリング装置２２に伝達する。
伝達機構１０は、フロントフレーム１１のリアフレーム１２に対する車体フレーム角度θs_realについての情報をステアリングシステム８のステアリング装置２２に伝達する。本実施の形態１の伝達機構１０は、機械的に車体フレーム角度θs_realの情報をステアリング装置２２に伝達する。
【0024】
伝達機構１０は、機械的に、車体フレーム２に接続されており、後述するステアリングシステム８の可動部４０と接続されている。伝達機構１０は、車体フレーム角度θs_realの情報を、可動部４０の伝達部４５に伝達する。伝達機構１０は、ギア、ユニバーサルジョイント若しくはインタミシャフト等を含む１つまたは複数の構成要素１０ａを有している。これらの構成部１０ａにおいて、バックラッシュが発生する。
【0025】
（ステアリングシステム８）
ステアリングシステム８は、調整機構２１と、ステアリング装置２２と、コントローラ２３と、車速センサ２４と、を備える。調整機構２１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの駆動出力を調整する。ステアリング装置２２は、ジョイスティックレバー４１等を有し、オペレータによってホイールローダ１のステアリングの回動指示角度が入力される。コントローラ２３は、ステアリング装置２２に入力されたステアリングの回動指示角度に基づいて、調整機構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。車速センサ２４は、ホイールローダ１の車速Ｖを検出して検出信号としてコントローラ２３に送信する。
ステアリングシステム８は、調整機構２１と、ステアリング装置２２と、コントローラ２３と、車速センサ２４と、を備える。調整機構２１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの駆動出力を調整する。ステアリング装置２２は、ジョイスティックレバー４１等を有し、オペレータによってホイールローダ１のステアリングの回動指示角度が入力される。コントローラ２３は、ステアリング装置２２に入力されたステアリングの回動指示角度に基づいて、調整機構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。車速センサ２４は、ホイールローダ１の車速Ｖを検出して検出信号としてコントローラ２３に送信する。
【0026】
なお、図３では、電気に基づいた信号の伝達について点線で示し、油圧に基づいた伝達について実線で示す。また、センサによる検出については二点鎖線で示す。
【0027】
（調整機構２１）
調整機構２１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する油の流量を調整する。調整機構２１は、油圧バルブ３１と、メインポンプ３２と、電磁パイロットバルブ３３と、パイロットポンプ３４と、を有する。
調整機構２１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する油の流量を調整する。調整機構２１は、油圧バルブ３１と、メインポンプ３２と、電磁パイロットバルブ３３と、パイロットポンプ３４と、を有する。
【0028】
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）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、実際の車体フレーム角度θs_realが小さくなり車体は左に曲がる。
【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、実際の車体フレーム角度θs_realが大きくなり車体は右に曲がる。油圧バルブ３１において弁体が中立位置に配置されている場合は、実際の車体フレーム角度θs_realは変化しない。
【0031】
電磁パイロットバルブ３３は、コントローラ２３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２３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）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】
以上のように、コントローラ２３からの指令に応じて電磁パイロットバルブ３３からのパイロット圧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。
【0034】
（ステアリング装置２２）
ステアリング装置２２は、図３に示すように、ジョイスティックレバー４１と、支持部４２と、可動部４０と、付勢部材４４と、レバー角度センサ４６と、車体フレーム角度センサ４７と、付勢機構５０と、を有する。
ステアリング装置２２は、図３に示すように、ジョイスティックレバー４１と、支持部４２と、可動部４０と、付勢部材４４と、レバー角度センサ４６と、車体フレーム角度センサ４７と、付勢機構５０と、を有する。
【0035】
（支持部４２）
支持部４２は、コンソールボックス２０のフレーム２０ｆに固定されている。支持部４２は、コンソールボックス２０のフレームの一部であってもよい。なお、支持部４２は、コンソールボックス２０に限らなくてもよく、車体フレーム２に対して固定可能である方が好ましい。また、支持部４２が車体フレーム２に対して固定されるとは、支持部４２が車体フレーム２に対して直接固定されるだけではなく、別の部材（本実施の形態の例のようにコンソールボックス２０）を介して間接的に固定されていてもよい。また、支持部４２が車体フレーム２に対して固定されるとは、オペレータが別の部材を操作したときのみ固定される構造であってもよい。
支持部４２は、コンソールボックス２０のフレーム２０ｆに固定されている。支持部４２は、コンソールボックス２０のフレームの一部であってもよい。なお、支持部４２は、コンソールボックス２０に限らなくてもよく、車体フレーム２に対して固定可能である方が好ましい。また、支持部４２が車体フレーム２に対して固定されるとは、支持部４２が車体フレーム２に対して直接固定されるだけではなく、別の部材（本実施の形態の例のようにコンソールボックス２０）を介して間接的に固定されていてもよい。また、支持部４２が車体フレーム２に対して固定されるとは、オペレータが別の部材を操作したときのみ固定される構造であってもよい。
【0036】
（可動部４０）
可動部４０は、伝達機構１０に接続され、車体フレーム２の動作が伝達機構１０を介して入力されて支持部４２に対して動作する。
可動部４０は、伝達機構１０に接続され、車体フレーム２の動作が伝達機構１０を介して入力されて支持部４２に対して動作する。
【0037】
可動部４０は、ベース部材４３と、伝達部４５と、を有する。
【0038】
ベース部材４３は、支持部４２に回動可能に支持されている。ベース部材４３は、例えば、図３に示すように軸４３ａを有し、軸４３ａが回動可能に支持部４２に支持されている。これによりベース部材４３は、軸４３ａを中心に支持部４２に対して回動することが可能である。また、支持部４２が軸を有し、ベース部材４３に貫通孔が形成され、支持部４２の軸がベース部材４３の貫通孔を挿通するような構成によっても、ベース部材４３が支持部４２に対して回動可能に構成することができる。
【0039】
伝達部４５は、ベース部材４３に接続されている。伝達部４５には、伝達機構１０が接続される。伝達部４５には、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回動角度である実際の車体フレーム角度θs_realの情報が機械的に入力される。伝達部４５は、入力された情報をベース部材４３に伝達する。伝達部４５は、ベース部材４３の回動とともに回動または移動する。例えば、伝達部４５が、ベース部材４３とともに回動するジョイントを有し、伝達機構１０がジョイントを有し、ジョイント同士が結合してユニバーサルジョイントを構成することにより、車体フレーム角度θs_realの情報を伝達機構１０から伝達部４５を介してベース部材４３に伝えることができる。
【0040】
ジョイスティックレバー４１は、ベース部材４３または支持部４２に対して回動可能に配置されている。ジョイスティックレバー４１は、例えば、その基端部に貫通孔が形成され、軸４３ａが貫通孔に挿入されることにより、ベース部材４３に対して回動可能に構成される。また、支持部４２が軸を有し、その軸がジョイスティックレバー４１の基端部の貫通孔を挿通することにより、支持部４２に対してジョイスティックレバー４１を回動可能に構成することができる。
【0041】
（付勢部材４４）
付勢部材４４は、バネ部材であって、ジョイスティックレバー４１とベース部材４３に介在している。付勢部材４４は、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対してベース基準位置４３ｂ（所定位置の一例）に付勢する。ジョイスティックレバー４１は、ベース基準位置４３ｂから右方向に回動させた場合およびベース基準位置４３ｂから左方向に回動させた場合の双方に対して反力を付与する。オペレータがジョイスティックレバー４１を把持していない状態では、ジョイスティックレバー４１は左右の回動方向からの付勢力によってベース基準位置４３ｂに位置する。
付勢部材４４は、バネ部材であって、ジョイスティックレバー４１とベース部材４３に介在している。付勢部材４４は、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対してベース基準位置４３ｂ（所定位置の一例）に付勢する。ジョイスティックレバー４１は、ベース基準位置４３ｂから右方向に回動させた場合およびベース基準位置４３ｂから左方向に回動させた場合の双方に対して反力を付与する。オペレータがジョイスティックレバー４１を把持していない状態では、ジョイスティックレバー４１は左右の回動方向からの付勢力によってベース基準位置４３ｂに位置する。
【0042】
（規制部４８）
ベース部材４３には、ジョイスティックレバー４１の操作範囲を規制する規制部４８が設けられている。
ベース部材４３には、ジョイスティックレバー４１の操作範囲を規制する規制部４８が設けられている。
【0043】
規制部４８は、当接部４８１、４８２を有している。当接部４８１、４８２は、ジョイスティックレバー４１のベース部材４３に対する回動範囲を所定角度範囲内に規制する。ジョイスティックレバー４１の長手方向がベース基準位置４３ｂに配置されている状態をジョイスティックレバー４１のベース部材４３に対する回動角度がゼロとし、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対して右方向に回動させた場合をプラスであらわし、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対して左方向に回動させた場合をマイナスであらわす。ジョイスティックレバー４１のベース部材４３に対する実際の相対角度θr_realが図３に示されている。
【0044】
ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対して右方向Ｙｒに回動し、ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の実際の相対角度θr_realがθ１（正の値）に達するとベース部材４３の当接部４８１にジョイスティックレバー４１が当接し、それ以上ジョイスティックレバー４１を右側に回動できなくなる。また、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対して左方向に回動し、θr_realがθ１´（負の値）に達するとベース部材４３の当接部４８２にジョイスティックレバー４１が当接し、それ以上ジョイスティックレバー４１を右側に回動できなくなる。すなわち、θ１´～θ１の角度の範囲内でジョイスティックレバー４１はベース部材４３に対して回動可能に設定されている。この所定角度θ１´とθ１は、キャッチアップ角度に対応する。また、この所定角度θ１、θ１´は例えば１０度、－１０度に設定されている。所定角度θ１の絶対値と所定角度θ１´の絶対値は同じ値であっても良いし、異なっていてもよい。
【0045】
また、ジョイスティックレバー４１は、ベース部材４３に加えて支持部４２によっても規制される。支持部４２は、ジョイスティックレバー４１が当接する規制部４９を有し、規制部４９は、右側当接部分４９１および左側当接部分４９２を持つ。支持部４２は、支持基準位置４２ｂに対してθ２´（負の値）～θ２（正の値）の所定角度の範囲内でベース部材４３を規制する。所定角度θ２´、θ２の値は例えば、－２０度、２０度に設定される。所定角度θ２´と所定角度θ２は同じ値であっても良いし、異なっていても良い。
【0046】
図４は、ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の実際の相対角度θr_realに対して付与される反力を示す図である。図４では、横軸にベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の実際の相対角度θr_realが示されており、縦軸に反力が示されている。横軸（相対角度）の正の値が、ベース部材４３に対してジョイスティックレバー４１を右回転させた場合を示し、横軸（相対角度）の負の値が、ベース部材に対してジョイスティックレバーを左回転させた場合を示す。縦軸（反力）の正の値が、左回転向きに反力を付与する場合を示し、縦軸（反力）の負の値が、右回転向きに反力を付与する場合を示す。
【0047】
実際の相対角度θr_realが０°～θ１または０°～θ１´までの間は、付勢部材４４のバネ特性によって反力が付与される。初期反力、すなわち、ジョイスティックレバー４１がベース基準位置４３ｂから操作する際には、F１以上の反力を付与する。実際の相対角度θr_realの絶対値が大きくなるに従ってジョイスティックレバー４１の操作に対して付与される反力も大きくなっている。実際の相対角度θr_realがθ１またはθ１´に達すると反力が直線的に増加している。これは、ジョイスティックレバー４１がベース部材４３の当接部４８１、４８２に当接するためである。
【0048】
（レバー角度センサ４６）
レバー角度センサ４６は、例えばポテンショメータによって構成されており、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１の実際のレバー角度θi_realをレバー角度の検出値θi_detectとして検出する。
レバー角度センサ４６は、例えばポテンショメータによって構成されており、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１の実際のレバー角度θi_realをレバー角度の検出値θi_detectとして検出する。
【0049】
ここで、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１の支持基準位置４２ｂが図３に示されている。ジョイスティックレバー４１の長手方向が支持基準位置４２ｂに維持されている状態では、実際の車体フレーム角度θs_realは０°となるように調整機構２１によって制御され、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る状態となる。そして、ジョイスティックレバー４１が支持基準位置４２ｂに配置されている状態をジョイスティックレバー４１の支持部４２に対する回動角度がゼロとし、ジョイスティックレバー４１を支持部４２に対して右方向に回動させた場合をプラスであらわし、ジョイスティックレバー４１を支持部４２に対して左方向に回動させた場合をマイナスであらわす。ジョイスティックレバー４１の支持基準位置４２ｂからの実際のレバー角度θi_realに対応した実際の車体フレーム角度θs_realになるようにコントローラ２３による制御が行われる。なお、ベース部材４３の支持部４２に対する実際のベース角度をθb_realとする。実際のベース角度θb_realは、ベース部材４３のベース基準位置４３ｂの支持基準位置４２ｂからの回動角度に相当する。また、ベース基準位置４３ｂが支持基準位置４２ｂに配置されている状態をベース部材４３の支持部４２に対する回動角度がゼロの状態とし、ベース部材４３を支持部４２に対して右方向に回動させた場合をプラスで示し、ベース部材４３を支持部４２に対して左方向に回動させた場合をマイナスで示す。
【0050】
（車体フレーム角度センサ４７）
車体フレーム角度センサ４７は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出する。車体フレーム角度センサ４７は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの間に配置されている連結軸部１３の近傍または伝達機構１０またはベース部材４３の軸４３ａに配置されている。車体フレーム角度センサ４７は、例えばポテンショメータによって構成されており、検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectは検出信号としてコントローラ２３に送られる。
車体フレーム角度センサ４７は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出する。車体フレーム角度センサ４７は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの間に配置されている連結軸部１３の近傍または伝達機構１０またはベース部材４３の軸４３ａに配置されている。車体フレーム角度センサ４７は、例えばポテンショメータによって構成されており、検出された車体フレーム角度の検出値θs_detectは検出信号としてコントローラ２３に送られる。
【0051】
なお、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの各々に、シリンダのストロークを検出するシリンダストロークセンサを設け、これらシリンダストロークセンサの検出値がコントローラ２３に送られ、車体フレーム角度の検出値θs_detectが検出されてもよい。
【0052】
また、伝達機構１０によって、車体フレーム角度θs_realと、支持部４２に対するベース部材の回動角度であるベース角度θb_realとは対応する位置関係になるため、車体フレーム角度センサ４７がベース部材４３の軸４３ａに設けられてもよい。支持部４２に対するベース部材４３の回動角度を検出することで、車体フレーム角度を検出することができるためである。
【0053】
図５Ａおよび図５Ｂに車体フレーム角度θs_realとベース角度θb_realの対応関係の例を示す。図５Ａおよび図５Ｂの例では、車体フレーム角度θs_realが±４０°をとることに対してベース角度θb_realは±２０°の幅をとることができる。
【0054】
図５Ａでは、ベース角度θb_realは、車体フレーム角度θs_realと比例関係を有しており、車体フレーム角度θs_realが増加するとベース角度θb_realも増加する。
【0055】
図５Ｂでは、グラフは曲線であり、車体フレーム角度θs_realの絶対値が小さい場合は、車体フレーム角度θs_realの変化の際のベース角度θｂ_realの変化が大きく、車体フレーム角度θs_realの絶対値が大きくなると、車体フレーム角度θs_realの変化の際のベース角度θｂ_realの変化が小さくなる。
【0056】
また、ジョイスティックレバー４１と支持部４２の間、またはジョイスティックレバー４１とベース部材４３の間にダンパ、フリクション、またはダンパとフリクションの双方が設けられた構成でもよい。
【0057】
（付勢機構５０）
付勢機構５０は、可動部４０の支持部４２に対する移動を調整する。付勢機構５０は、与圧機構であって、フロントフレーム１１の動きによらないガタ的な移動を抑制する。ガタ的な移動とは、伝達機構１０においてバックラッシュが発生した場合に、可動部４０のベース部材４３がフロントフレーム１１の動きによらずにジョイスティックレバー４１の操作とともに回転方向に動作することである。
付勢機構５０は、可動部４０の支持部４２に対する移動を調整する。付勢機構５０は、与圧機構であって、フロントフレーム１１の動きによらないガタ的な移動を抑制する。ガタ的な移動とは、伝達機構１０においてバックラッシュが発生した場合に、可動部４０のベース部材４３がフロントフレーム１１の動きによらずにジョイスティックレバー４１の操作とともに回転方向に動作することである。
【0058】
本実施の形態では、付勢機構５０は、ベース部材４３を回動方向のいずれか一方に向かって付勢する。図３に示すように、付勢機構５０は、１つまたは複数のバネ部材５０ａを有している。バネ部材５０ａの一端は、支持部４２に接続されており、他端はベース部材４３に接続されている。図３では、バネ部材５０ａは、例えばベース部材４３を左回転方向に引き付けることによって、ベース部材４３を付勢している。これに限らず、バネ部材５０ａが、ベース部材４３を右回転方向に押すことによって、ベース部材４３を付勢してもよい。バネ部材５０ａの位置は、限られるものではなく、ベース部材４３を右回転方向および左回転方向のいずれか一方に付勢できさえすればよい。
【0059】
付勢機構５０によるベース部材４３の付勢力は、付勢部材４４の付勢力よりも大きく設定されている。例えば、伝達機構１０にバックラッシュが発生し、ベース部材４３が回転方向に動作可能な状態となっている場合、ジョイスティックレバー４１の操作に伴う付勢部材４４の付勢力によってベース部材４３が回動するとガタが発生することになる。そのため、付勢機構５０によるベース部材４３の付勢力を、付勢部材４４の付勢力よりも大きく設定することにより、ジョイスティックレバー４１の操作に伴う付勢部材４４の付勢力ではベース部材４３が回動しないため、ガタの発生を抑制することができる。
【0060】
（コントローラ２３）
図６は、コントローラ２３の入出力と演算を示すブロック図である。
コントローラ２３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ホイールローダ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）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置は、ホイールローダ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。
図６は、コントローラ２３の入出力と演算を示すブロック図である。
コントローラ２３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ホイールローダ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）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置は、ホイールローダ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。
【0061】
コントローラ２３には、レバー角度センサ４６の検出値θi_detectと、車体フレーム角度センサ４７の検出値θs_detectと、車速センサ２４によって検出された車速Ｖ_detectが入力される。コントローラ２３は、これらの値に基づいて電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉを出力し、電磁パイロットバルブ３３を制御する。
【0062】
コントローラ２３は、入力された検出値および記憶装置に記憶されているデータを利用しながらプログラムを実行することにより、以下の各部の機能を有する。
【0063】
コントローラ２３は、目標角度算出部９１と、実ステアリング角度算出部９２と、パルス・車速換算部９３と、差分算出部９４と、出力算出部９５と、を有する。
【0064】
コントローラ２３には、レバー角度センサ４６からレバー角度の検出値θi_detectが入力され、目標角度算出部９１は、マップＭ１を用いて目標角度θtargetを算出する。また、コントローラ２３には、車体フレーム角度センサ４７からステアリング角度の検出値θs_detectが入力され、実ステアリング角度算出部９２は、マップＭ２を用いて実ステアリング角度θactualを算出する。コントローラ２３には、車速センサ２４から車速の検出値Ｖ_detectが入力される。パルス・車速変換部９３は、入力されたパルスから車速へ変換し、車速信号Ｖを算出する。
【0065】
差分算出部９４は、目標角度θtargetと実ステアリング角度θactualの差分θdiffを算出する。そして、出力算出部９５は、差分diffと車速信号ＶからマップＭ３を用いて電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉを算出し、電磁パイロットバルブ３３に出力する。なお、マップＭ１～Ｍ３は、コントローラ２３の記憶装置に記憶されている。
【0066】
【0067】
図７Ａに示すマップＭ１の一例は、レバー角度の検出値θi_detectと目標角度θtargetの関係のグラフを示す。この例では、レバー角度の検出値θi_detectと目標角度θtargetは比例関係を有している。このマップＭ１を用いて、コントローラ２３は、レバー角度の検出値θi_detectから目標角度θtargetを算出する。なお、目標角度θtargetは、車体フレーム角度の目標とする角度を示す。また、図７ＡのマップＭ１では、θtarget=２×θi_detectとなっているが、これに限られるものではない。
【0068】
図７Ｂに示すマップＭ２の一例は、ステアリング角度の検出値θs_detectと実ステアリング角度θactualの関係のグラフを示す。この例では、ステアリング角度の検出値θs_detectと実ステアリング角度θactualは比例関係を有している。このマップＭ２を用いて、コントローラ２３は、ステアリング角度の検出値θs_detectから実ステアリング角度θactualを算出する。なお、実ステアリング角度θactualは、車体フレーム角度の実際の角度を示す。また、図７ＢのマップＭ２では、θactual=1×θs_detectとなっており、θactualの値とθs_detectの値は等しくなっているが、これに限られるものではない。
【0069】
図７ＣのマップＭ３の一例は、偏差角度θdiffに対する電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉの値を示す曲線の一例を表す。
【0070】
コントローラ２３は、差分角度θdiffに対する電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉの値を示す曲線を、複数の車速について記憶している。図７Ｃに示すマップＭ３の一例では、例えば、車速１０ｋｍ／ｈのときの曲線Ｃ１（実線）と、車速２０ｋｍ／ｈのときの曲線Ｃ２（点線）と、車速３０ｋｍ／ｈのときの曲線Ｃ３（一点鎖線）が設定されている。車速が速いほうが電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉの値が小さくなる。これにより、車速が速くなると、実際の車体フレーム角度θs_realの変化する速度（角速度ともいえる）が小さくなり、高速安定性を向上させることができる。また、車速が遅くなると、実際の車体フレーム角度θs_realの変化する速度（角速度ともいえる）が大きくなり、低速における操作性を向上させることができる。なお、車速ＶがＣ１、Ｃ２、Ｃ３の間の場合、補間計算によって、電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉが決定される。
【0071】
コントローラ２３は、図７Ｃに基づいて電流を電磁パイロットバルブ３３へ送信する。
【0072】
なお、図３では省略しているが、コントローラ２３は、メインポンプ３２およびパイロットポンプ３４等の制御を行ってもよい。
【0073】
また、コントローラ２３と、車体フレーム角度センサ４７、レバー角度センサ４６、車速センサ２４、および電磁パイロットバルブ３３との間の信号の送受信については、各々が無線で行われてもよいし有線で行われてもよい。
【0074】
また、マップＭ１～Ｍ３は、入力に対して出力が一意に決まれば、線形であっても非線形であってもよい。
【0075】
＜動作＞
以下に、本実施の形態のホイールローダ１の制御動作について説明する。図８Ａ～図８Ｆは、ステアリング装置２２の操作と車体フレーム２の状態を示す図である。図９は、本実施の形態のホイールローダ１の動作を示すフロー図である。
以下に、本実施の形態のホイールローダ１の制御動作について説明する。図８Ａ～図８Ｆは、ステアリング装置２２の操作と車体フレーム２の状態を示す図である。図９は、本実施の形態のホイールローダ１の動作を示すフロー図である。
【0076】
図８Ａに示すように、ベース部材４３のベース基準位置４３ｂが支持部４２の支持基準位置４２ｂに一致し、ジョイスティックレバー４１の長手方向も支持基準位置４２ｂに一致している状態（初期位置ともいう）の場合、ジョイスティックレバー４１による実際のレバー角度θi_realはゼロである。
【0077】
このとき、電磁パイロットバルブ３３は中立位置の状態となっている。この場合、油圧バルブ３１も中立位置となっている。このため、左右のステアリングシリンダ９ａ、９ｂの油の供給または排出が行われておらず、実際の車体フレーム角度θs_realはゼロに維持される。このように、実際の車体フレーム角度θs_realもゼロであるため、ベース部材４３も初期位置に位置している。
【0078】
そして、オペレータがジョイスティックレバー４１を支持基準位置４２ｂから右側に回転させるために操作力Ｆｉｎを加える。操作力Ｆｉｎが付勢部材４４の初期付勢力Ｆ１を越えると、図８Ｂに示すように、ジョイスティックレバー４１が右方向に回転して実際のレバー角度θi_realが増大する。なお、右方向に移動させるに従って、ベース部材４３との相対角度θr_realが増大するため、図４に示すように、付勢部材４４によって付与される反力は大きくなる。
【0079】
レバー角度センサ４６は、ステップＳ１０において、オペレータによって操作されたジョイスティックレバー４１の実際のレバー角度θi_realをレバー角度の検出値θi_detectとして検出する。
【0080】
次に、ステップＳ２０において、車体フレーム角度センサ４７は、実際の車体フレーム角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出する。
【0081】
このとき、左右のステアリングシリンダ９ａ、９ｂの反応の遅れのために、実際の車体フレーム角度θs_realはゼロの状態である。このため、車体フレーム角度センサ４７による検出値である車体フレーム角度の検出値θs_detectはゼロとなっている。実際の車体フレーム角度θs_realがほぼゼロであるため、ベース部材４３も回動していない。そのため、図８Ｂに示すように、ジョイスティックレバー４１を右方向に回動した状態では、ジョイスティックレバー４１は、ベース部材４３のベース基準位置４３ｂに対して右方向に回動した状態となっている。また、付勢部材４４によって、ジョイスティックレバー４１は、ベース基準位置４３ｂ（図８Ｂの状態では支持基準位置４２ｂともいえる）に戻るように付勢されている。
【0082】
次に、ステップＳ３０において、コントローラ２３が、検出されたレバー角度の検出値θi_detectを図７Ａに示すマップＭ１を用いて目標角度θtargetに変換する。また、コントローラ２３は、車体フレーム角の検出値θs_detectを図７Ｂに示すマップＭ２を用いて実ステアリング角度θactualに変換する。さらに、コントローラ２３は、上記目標角度θtargetと実ステアリング角度θactualの差分を演算し、差分角度θdiffを得る。
【0083】
次に、ステップＳ４０において、コントローラ２３は、車速センサ２４による検出信号V_detectから換算を行い、車速Ｖを得る。
【0084】
次に、ステップＳ５０において、コントローラ２３は、差分角度θdiffと、車速Ｖとを用いて、記憶している図７Ｃに示すマップＭ３から電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉを決定し、電磁パイロットバルブ３３に指令を行う。
【0085】
ジョイスティックレバー４１を右回転させたため、電磁パイロットバルブ３３は右パイロット位置をとり、電磁パイロットバルブ３３によって制御されたパイロット圧が油圧バルブ３１に供給される。パイロット圧の供給により、油圧バルブ３１は右ステアリング位置をとり、ステアリングシリンダ９ａを伸長させ、ステアリングシリンダ９ｂを収縮させるようにステアリングシリンダ９ａ、９ｂにメイン油圧が供給される。
【0086】
これにより実際の車体フレーム角度θs_realが除々に増大し、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して右方向に向けられる。
【0087】
この実際の車体フレーム角度θs_realの変化は、伝達機構１０を介してベース部材４３の角度に反映される。
【0088】
すなわち、図８Ｃに示すように、車体フレーム角度θs_realに対応した位置にベース部材４３の角度も回動する。このように、ベース部材４３がジョイスティックレバー４１の回動位置に向かって回動すると、図８Ｃに示すように、実際のレバー角度θi_realと実際のベース角度θb_realとの偏差角度θr_realが小さくなるため、付勢部材４４による付勢力は小さくなる。
【0089】
図８Ｄに示すように、オペレータがジョイスティックレバー４１を所定の実際のレバー角度θi_real＝θａで停止させると、実際の車体フレーム角度θs_realは除々に増大しているため、差分角度θdiffは小さくなる。
【0090】
そして、図８Ｅに示すように、実際の車体フレーム角度θs_realが動いてベース角度θb_realがθａとなると、差分角度θdiffがゼロになる。このとき、電磁パイロットバルブ３３は中立位置をとり、油圧バルブ３１も中立位置となる。このため、左右のステアリングシリンダ９ａ、９ｂへの油の供給または排出が行われておらず、実際の車体フレーム角度θs_realは回転角θａを図５Ａに従って変換したθｃに維持される。また、図８Ｅに示すように、ベース部材４３もθａ分、右方向に回動し、ジョイスティックレバー４１が、ベース部材４３のベース基準位置４３ｂに位置する。
【0091】
次に、オペレータがジョイスティックレバー４１を右側位置（θi_real＝θａ）から支持基準位置４２ｂ（θi_real＝ゼロ）に向けて戻す。図８Ｆに示すように、ジョイスティックレバー４１が支持基準位置４２ｂに位置するようにジョイスティックレバー４１が左回転される。
【0092】
なお、ジョイスティックレバー４１を支持部４２に対して支持基準位置４２ｂに戻す前（図８Ｅに示す状態）は、ジョイスティックレバー４１とベース部材４３の位置関係は、図８Ａと同様の位置関係となっている。そのため、ジョイスティックレバー４１を動かす際には、動き出しの反力は初期位置からの動き出しと同じ反力となっている。すなわち、本実施の形態では、ベース部材４３が実際の車体フレーム角度θs_realに対応した位置に回動するため、ジョイスティックレバー４１の位置にかかわらず電磁パイロットバルブ３３の状態（中間位置、右パイロット位置、左パイロット位置）に対応して、操作に対して付与される反力が決められる。
【0093】
このとき、左右のステアリングシリンダ９ａ、９ｂの反応の遅れのために、実際の車体フレーム角度θs_realはθｃの状態である。また、ベース部材４３は、実際の車体フレーム角度θs_realと同様に実際のベース角度θb_realはθａであるため、付勢部材４４は、図８Ｅの状態になるようにベース部材４３に対してジョイスティックレバー４１を付勢している。
【0094】
上記のように実際の車体フレーム角度θs_realがθｃの状態であるため、差分角度θdiffはゼロから減少してマイナスになる。すると、電磁パイロットバルブ３３は、左パイロット位置をとり、油圧バルブ３１にパイロット圧が供給され、油圧バルブ３１が左ステアリング位置をとる。これにより、ステアリングシリンダ９ｂが伸長し、ステアリングシリンダ９ａが収縮するように油圧が供給される。
【0095】
この油圧の供給により実際の車体フレーム角度θs_realが回転角θｃから除々に減少する。この実際の車体フレーム角度θs_realの変化は、伝達機構１０を介してベース部材４３に反映され、実際の車体フレーム角度θs_realの変化と同様に、ベース部材４３も回動する。
【0096】
そして、実際の車体フレーム角度θs_realがゼロになると、実際のレバー角度θi_real（＝０）との差分がゼロとなる。このとき、電磁パイロットバルブ３３は中立位置をとり、油圧バルブ３１も中立位置となっている。このため、左右のステアリングシリンダ９ａ、９ｂへの油の供給または排出が行われておらず、実際の車体フレーム角度θs_realもゼロに戻って維持される。これによって、フロントフレーム１１はリアフレーム１２に対して前後方向に沿った向きに戻される。
【0097】
また、実際の車体フレーム角度θs_realの減少とともに、実際のベース角度θb_realもゼロになるようにベース部材４３は回動し、図８Ａに示すような初期位置（θb_real＝０）に戻る。
【0098】
なお、ジョイスティックレバー４１を左側に回転させた場合は、上記と同様であるため省略する。
【0099】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる実施の形態２におけるホイールローダ１´について説明する。本実施の形態２のホイールローダは、実施の形態１のホイールローダ１と伝達機構の構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。
次に、本発明にかかる実施の形態２におけるホイールローダ１´について説明する。本実施の形態２のホイールローダは、実施の形態１のホイールローダ１と伝達機構の構成が異なっている。そのため、本相違点を中心に説明する。
【0100】
図１０は、本実施の形態２のステアリングシステム８および伝達機構１０´の構成を示す図である。
【0101】
本実施の形態２の伝達機構１０´は、車体フレーム角度θs_realの情報を電気的な手段を介してベース部材４３に伝達する。
【0102】
本実施の形態２の伝達機構１０´は、電動モータ６１と、出力ギア６２（モータ駆動伝達部の一例）と、を有している。電動モータ６１は、コントローラ２３´からの指令に基づいて駆動される。出力ギア６２は、電動モータ６１の出力軸に固定されており、伝達部４５のギアと噛み合っている。例えば、出力ギア６２と伝達部４５のギアの間でバックラッシュが発生する場合がある。
【0103】
図１１は、本実施の形態２のコントローラ２３´の構成を示すブロック図である。図１１に示すコントローラ２３´には、実施の形態１のコントローラ２３と比較して、ベース角度算出部９６と、指令電流換算部９７が更に設けられている。ベース角度算出部９６は、マップＭ４を用いて、車体フレーム角度センサ４７の検出値θs_detecからベース部材４３の目標角度θb_targetを算出する。
【0104】
図１２Ａおよび図１２Ｂは、マップＭ４の一例を示す図である。
図１２Ａおよび図１２ＢのマップＭ４の一例は、ステアリング角度の検出値θs_detectとベース部材４３の目標角度θb_targetの対応関係の例を示す。図１２Ａと図１２ＢのマップＭ４は、図５Ａと図５Ｂの横軸の車体フレーム角度θs_realをステアリング角度の検出値θs_detectに代え、縦軸のベース角度θb_realをベース部材４３の目標角度θb_targetに代えたものである。
図１２Ａおよび図１２ＢのマップＭ４の一例は、ステアリング角度の検出値θs_detectとベース部材４３の目標角度θb_targetの対応関係の例を示す。図１２Ａと図１２ＢのマップＭ４は、図５Ａと図５Ｂの横軸の車体フレーム角度θs_realをステアリング角度の検出値θs_detectに代え、縦軸のベース角度θb_realをベース部材４３の目標角度θb_targetに代えたものである。
【0105】
指令電流換算部９７は、ベース角度算出部９６によって算出された目標角度θb_targetを電動モータ６１への指令電流値ｉｍに換算し、電動モータ５１に送信する。電動モータ５１は、指令電流値ｉｍに基づいてベース部材４３を回動し、ベース部材４３の実際のベース角度θb_realが目標角度θb_targetになる。
【0106】
このように、コントローラ２３´は、ベース部材４３のベース角度θb_realがマップＭ４に基づいて算出したベース部材４３の目標角度θb_targetになるように、電動モータ６１に指令電流値ｉｍを送信する。なお、コントローラ２３´から電動モータ５１への指令は有線であっても無線であってもよい。
【0107】
＜特徴など＞
（１）
本実施の形態１、２のホイールローダは、車体フレーム２と、伝達機構１０と、支持部４２と、可動部４０と、ジョイスティックレバー４１と、付勢機構５０と、を有する。伝達機構１０、１０´は、車体フレーム２の動作を伝達する。支持部４２は、車体フレーム２に対して固定される。可動部４０は、支持部４２に対して動作可能に支持されており、伝達機構１０、１０´に接続され、車体フレーム２の動作が入力される。ジョイスティックレバー４１は、操作を受け付けて可動部４０に対して動作する。付勢機構５０は、可動部４０の支持部４２に対する移動を調整する。
（１）
本実施の形態１、２のホイールローダは、車体フレーム２と、伝達機構１０と、支持部４２と、可動部４０と、ジョイスティックレバー４１と、付勢機構５０と、を有する。伝達機構１０、１０´は、車体フレーム２の動作を伝達する。支持部４２は、車体フレーム２に対して固定される。可動部４０は、支持部４２に対して動作可能に支持されており、伝達機構１０、１０´に接続され、車体フレーム２の動作が入力される。ジョイスティックレバー４１は、操作を受け付けて可動部４０に対して動作する。付勢機構５０は、可動部４０の支持部４２に対する移動を調整する。
【0108】
このように付勢機構５０によって可動部４０の移動を調整することによって、伝達機構１０、１０´においてバックラッシュが発生していたとしても、ジョイスティックレバー４１の操作とともに可動部４０が移動することを防ぐことができる。そのため、オペレータがジョイスティックレバー４１を操作する際のガタの発生を抑制することができる。
なお、支持部４２は、車体フレーム２に対して固定されている方が好ましいが、少なくとも車体フレーム２に設置されていればよい。
なお、支持部４２は、車体フレーム２に対して固定されている方が好ましいが、少なくとも車体フレーム２に設置されていればよい。
【0109】
（２）
本実施の形態１のホイールローダ１では、可動部４０は、ベース部材４３と、伝達部４５と、を有する。ベース部材４３は、支持部４２に回動可能に支持されている。伝達部４５は、伝達機構１０とベース部材４３に接続され、車体フレーム２の動作をベース部材４３に伝達する。ホイールローダ１は、付勢部材４４を更に備える。付勢部材４４は、ベース部材４３とジョイスティックレバー４１に介在し、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対してベース基準位置４３ｂに付勢する。
本実施の形態１のホイールローダ１では、可動部４０は、ベース部材４３と、伝達部４５と、を有する。ベース部材４３は、支持部４２に回動可能に支持されている。伝達部４５は、伝達機構１０とベース部材４３に接続され、車体フレーム２の動作をベース部材４３に伝達する。ホイールローダ１は、付勢部材４４を更に備える。付勢部材４４は、ベース部材４３とジョイスティックレバー４１に介在し、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対してベース基準位置４３ｂに付勢する。
【0110】
このようなベース部材４３と伝達部４５のいずれか一方の支持部４２に対する移動を調整することによって、伝達機構１０においてバックラッシュが発生していたとしてもジョイスティックレバー４１の操作とともにベース部材４３が移動することが防ぐことができる。
【0111】
（３）
本実施の形態１、２のホイールローダ１では、付勢機構５０は、支持部４２とベース部材４３との間に配置され、ベース部材４３を回動可能な方向のいずれか一方に付勢する。
本実施の形態１、２のホイールローダ１では、付勢機構５０は、支持部４２とベース部材４３との間に配置され、ベース部材４３を回動可能な方向のいずれか一方に付勢する。
【0112】
このようにベース部材４３を回動方向のいずれか一方に付勢することによって、伝達機構１０においてバックラッシュが発生していたとしてもジョイスティックレバー４１の操作とともにベース部材４３が移動することが防ぐことができる。
【0113】
（４）
本実施の形態１、２のホイールローダ１では、付勢機構５０は、支持部４２と可動部４０に接続されたバネ部材５０ａを有する。
本実施の形態１、２のホイールローダ１では、付勢機構５０は、支持部４２と可動部４０に接続されたバネ部材５０ａを有する。
【0114】
このようなバネ部材５０ａで可動部４０を付勢することによって、伝達機構１０においてバックラッシュが発生していたとしてもジョイスティックレバー４１の操作とともにベース部材４３が移動することが防ぐことができる。
【0115】
（５）
本実施の形態１、２のホイールローダ１では、車体フレーム２は、リアフレーム１２とフロントフレーム１１と、を有する。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。伝達機構１０、１０´は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回動動作を可動部４０に伝達する。
本実施の形態１、２のホイールローダ１では、車体フレーム２は、リアフレーム１２とフロントフレーム１１と、を有する。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。伝達機構１０、１０´は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回動動作を可動部４０に伝達する。
【0116】
これにより、アーティキュレート式のホイールローダ１において、操作フィーリングを向上することができる。
【0117】
（６）
実施の形態２のホイールローダ１は、車体フレーム角度センサ４７を更に備える。車体フレーム角度センサ４７は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回動角度を検出する。伝達機構１０´は、電動モータ６１と、出力ギア６２と、を有する。出力ギア６２は、電動モータ６１の出力を可動部４０に伝達する。ホイールローダ１は、コントローラ２３´を更に備える。コントローラ２３´は、車体フレーム角度センサ４７の検出値θs_detectに基づいて、電動モータ６１を駆動する。
実施の形態２のホイールローダ１は、車体フレーム角度センサ４７を更に備える。車体フレーム角度センサ４７は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回動角度を検出する。伝達機構１０´は、電動モータ６１と、出力ギア６２と、を有する。出力ギア６２は、電動モータ６１の出力を可動部４０に伝達する。ホイールローダ１は、コントローラ２３´を更に備える。コントローラ２３´は、車体フレーム角度センサ４７の検出値θs_detectに基づいて、電動モータ６１を駆動する。
【0118】
これにより、アーティキュレート式のホイールローダ１において、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の回動角度を、電動モータ６１を介して可動部４０に伝達することができる。
【0119】
（７）
本実施の形態１、２のステアリング装置２２は、支持部４２と、可動部４０と、ジョイスティックレバー４１と、付勢機構５０と、を備える。支持部４２は、車体フレーム２に対して固定可能である。可動部４０は、支持部４２に対して動作可能に支持されており、車体フレーム２の動作を伝達する伝達機構１０、１０´に接続され、車体フレーム２の動作が入力される。ジョイスティックレバー４１は、操作を受け付けて可動部４０に対して動作する。付勢機構５０は、可動部４０の支持部４２に対する移動を調整する。
本実施の形態１、２のステアリング装置２２は、支持部４２と、可動部４０と、ジョイスティックレバー４１と、付勢機構５０と、を備える。支持部４２は、車体フレーム２に対して固定可能である。可動部４０は、支持部４２に対して動作可能に支持されており、車体フレーム２の動作を伝達する伝達機構１０、１０´に接続され、車体フレーム２の動作が入力される。ジョイスティックレバー４１は、操作を受け付けて可動部４０に対して動作する。付勢機構５０は、可動部４０の支持部４２に対する移動を調整する。
【0120】
このように付勢機構５０によって可動部４０の移動を調整することによって、伝達機構１０、１０´においてバックラッシュが発生していたとしてもジョイスティックレバー４１の操作とともに可動部４０が移動することが防ぐことができる。そのため、オペレータがジョイスティックレバー４１を操作する際のガタの発生を抑制することができる。
なお、支持部４２は、車体フレーム２に対して固定可能な方が好ましいが、少なくとも車体フレーム２に設置可能であればよい。
なお、支持部４２は、車体フレーム２に対して固定可能な方が好ましいが、少なくとも車体フレーム２に設置可能であればよい。
【0121】
［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。
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。
【0122】
（Ａ）
上記実施の形態１、２では、付勢機構５０のバネ部材５０ａは支持部４２とベース部材４３の間に設けられているが、これに限らなくてもよく、伝達部４５と支持部４２または車体フレーム２の間に設けられていてもよい。バネ部材５０ａの一端は伝達部４５に固定されている。バネ部材５０ａの他端は、支持部４２または車体フレーム２に対して固定されていればよく、支持部４２または車体フレーム２に直接固定されているだけでなく、別の部材を介して間接的に固定されていてもよい。
上記実施の形態１、２では、付勢機構５０のバネ部材５０ａは支持部４２とベース部材４３の間に設けられているが、これに限らなくてもよく、伝達部４５と支持部４２または車体フレーム２の間に設けられていてもよい。バネ部材５０ａの一端は伝達部４５に固定されている。バネ部材５０ａの他端は、支持部４２または車体フレーム２に対して固定されていればよく、支持部４２または車体フレーム２に直接固定されているだけでなく、別の部材を介して間接的に固定されていてもよい。
【0123】
（Ｂ）
上記実施の形態１、２では、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１の回動角を検出するレバー角度センサ４６が設けられているが、レバー角度センサ４６の代わりに、ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の角度を検出するレバー・車体フレーム差分角度センサ１４６が設けられていてもよい。
上記実施の形態１、２では、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１の回動角を検出するレバー角度センサ４６が設けられているが、レバー角度センサ４６の代わりに、ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の角度を検出するレバー・車体フレーム差分角度センサ１４６が設けられていてもよい。
【0124】
ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の実際の相対角度θr_realは、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１の実際のレバー角度θi_realと、支持部４２に対するベース部材４３の実際のベース角度θb_realの差分に相当する。そして、ベース部材４３の実際のベース角度θb_realは、伝達機構１０によって車体フレーム角度θs_realに対応している。
【0125】
このため、ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の角度から差分角度θdiffを算出して、電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉを決定し、電磁パイロットバルブ３３に指令を行うことができる。
【0126】
（Ｃ）
上記実施の形態１、２のホイールローダ１には、車体フレーム角度θs_realを検出する車体フレーム角度センサ４７が設けられているが、車体フレーム角度センサ４７の代わりにベース部材４３の回動角度を検出するベース部材角度センサが設けられていてもよい。
上記実施の形態１、２のホイールローダ１には、車体フレーム角度θs_realを検出する車体フレーム角度センサ４７が設けられているが、車体フレーム角度センサ４７の代わりにベース部材４３の回動角度を検出するベース部材角度センサが設けられていてもよい。
【0127】
（Ｄ）
上記実施の形態１、２では、電磁パイロットバルブ３３から入力されるパイロット圧に応じて油圧バルブ３１からステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される油の供給量が制御されるように構成されていたが、油圧バルブ３１を介さずに電磁パイロットバルブ３３からの油が直接ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される構成であってもよい。すなわち、電磁パイロットバルブ３３に代えて電磁メインバルブが用いられてもよい。
上記実施の形態１、２では、電磁パイロットバルブ３３から入力されるパイロット圧に応じて油圧バルブ３１からステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される油の供給量が制御されるように構成されていたが、油圧バルブ３１を介さずに電磁パイロットバルブ３３からの油が直接ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される構成であってもよい。すなわち、電磁パイロットバルブ３３に代えて電磁メインバルブが用いられてもよい。
【0128】
（Ｅ）
上記実施の形態１、２では、ベース部材角度およびレバー角度の範囲（角度スケール）は、車体フレーム角度の範囲（角度スケール）よりも狭くなっているが、車体フレーム角度の範囲と同じまたは車体フレーム角度の範囲よりも大きくても良い。ただし、ベースプレート角度およびレバー角度の範囲（角度スケール）は、車体フレーム角度の範囲（角度スケール）よりも狭いほうが、オペレータの操作範囲が狭くなるため操作しやすくなり好ましい。
上記実施の形態１、２では、ベース部材角度およびレバー角度の範囲（角度スケール）は、車体フレーム角度の範囲（角度スケール）よりも狭くなっているが、車体フレーム角度の範囲と同じまたは車体フレーム角度の範囲よりも大きくても良い。ただし、ベースプレート角度およびレバー角度の範囲（角度スケール）は、車体フレーム角度の範囲（角度スケール）よりも狭いほうが、オペレータの操作範囲が狭くなるため操作しやすくなり好ましい。
【0129】
（Ｆ）
上記実施の形態１、２では、作業車両の一例としてホイールローダ１を用いて説明したが、アーティキュレート式のダンプトラック、モータグレーダ等であってもよい。
上記実施の形態１、２では、作業車両の一例としてホイールローダ１を用いて説明したが、アーティキュレート式のダンプトラック、モータグレーダ等であってもよい。
【0130】
（Ｇ）
上記実施の形態１、２では、ジョイスティックレバー４１のみ記載していたが、ステアリングホイールが設けられていてもよい。ステアリングホイールの回動による信号はコントローラ２３に入力され、その回動に基づいて電磁パイロットバルブ３３が操作される。
上記実施の形態１、２では、ジョイスティックレバー４１のみ記載していたが、ステアリングホイールが設けられていてもよい。ステアリングホイールの回動による信号はコントローラ２３に入力され、その回動に基づいて電磁パイロットバルブ３３が操作される。
【産業上の利用可能性】
【0131】
本発明の作業機械およびステアリング装置は、操作フィーリングを向上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】
【0132】
１ ：ホイールローダ
２ ：車体フレーム
１０ ：伝達機構
４０ ：可動部
４１ ：ジョイスティックレバー
５０ ：付勢機構
２ ：車体フレーム
１０ ：伝達機構
４０ ：可動部
４１ ：ジョイスティックレバー
５０ ：付勢機構
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図8F】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】