(57)【要約】【課題】レバーの操作角度を小さくすることが可能な作業車両を提供すること。【解決手段】ホイールローダ１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂと、ジョイスティックレバー４１と、油圧バルブ３１と、コントローラ２３と、を備える。ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、油圧によって駆動され、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θs_realを変更する。ジョイスティックレバー４１は、車体フレーム角θs_realの目標値を入力するために回動操作される。コントローラ２３は、ジョイスティックレバー４１の入力角度θi_realに対して車体フレーム目標角度θtargetを設定し、車体フレーム目標角度θtargetに車体フレーム実角度θs_realが一致するように油圧バルブ３１を制御する。レバーの入力角度θi_realの絶対値に対して、その絶対値に対応する車体フレーム目標角度θtargetの絶対値は、少なくとも部分的に大きい。【選択図】図３
2020026233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、
油圧によって駆動され、前記フロントフレームの前記リアフレームに対する車体フレーム角を変更する油圧アクチュエータと、
前記車体フレーム角を変更するために回動操作されるレバーと、
前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する制御弁と、
前記レバーの入力角度に対して前記車体フレーム角の目標角を設定し、前記車体フレーム角の目標角に前記車体フレーム角の実際角が一致するように前記制御弁を制御する制御部と、を備え、
前記レバーの入力角度の絶対値に対して、前記絶対値に対応する前記車体フレーム角の目標値の絶対値は、少なくとも部分的に大きい、作業車両。
【請求項２】
フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、
油圧によって駆動され、前記フロントフレームの前記リアフレームに対する車体フレーム角を変更する油圧アクチュエータと、
前記車体フレーム角を変更するために回動操作されるレバーと、
前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する制御弁と、
前記レバーの入力角度に対して前記車体フレーム角の目標角を設定し、前記車体フレーム角の目標角に前記車体フレーム角の実際角が一致するように前記制御弁を制御する制御部と、を備え、
前記車体フレーム角の目標角を前記レバーの入力角度で微分した値が、１よりも大きい値と、１よりも小さい値を含む、
作業車両。
【請求項３】
前記車体フレーム角の実際角の最大値と一致する前記車体フレーム角の目標角が、対応する前記レバーの入力角度より大、または前記車体フレーム角の実際角の最小値と一致する前記車体フレーム角の目標角が、対応する前記レバーの入力角度より小である、
請求項１または２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記レバーは、運転席の左側に配置されており、
前記レバーの右側への回動によって、前記車体フレーム角の実際角が増大する場合、少なくとも、前記車体フレーム角の実際角の最大値と一致する前記車体フレーム角の目標角が、対応する前記レバーの入力角度より大きく、
前記レバーの左側への回動によって、前記車体フレーム角の実際角が減少する場合、少なくとも、前記車体フレーム角の実際角の最小値と一致する前記車体フレーム角の目標角が、対応する前記レバーの入力角度より小さい、
請求項３に記載の作業車両。
【請求項５】
前記車体フレーム角の目標角に対応する前記レバーの入力角度へ向かう反力を前記レバーに対して付与する反力付与機構を更に備えた、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の作業車両。
【請求項６】
前記リアフレームに設けられたキャブ内に配置された支持部を更に備え、
前記反力付与機構は、
前記支持部に回動可能に支持されたベース部材と、
前記レバーを前記ベース部材に対して所定位置に付勢する付勢部と、
前記車体フレーム角を前記ベース部材に伝達し、前記車体フレーム角に対応する角度に前記ベース部材を回動する、リンクを含む伝達機構と、を有し、
前記レバーは、前記支持部または前記ベース部材に回動可能に支持されている、
請求項５に記載の作業車両。
【請求項７】
前記レバーの入力角度に対する前記車体フレーム角の目標値の比の値は、前記伝達機構によって前記車体フレーム角を前記ベース部材に伝達する際の減速比の逆数である、
請求項６に記載の作業車両。
【請求項８】
前記反力付与機構は、
前記反力を発生させるための電動モータ、を有する、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の作業車両。
【請求項９】
前記レバーの回動角度が７０度未満に電気的または機械的に制限される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の作業車両。
【請求項１０】
前記作業車両は、ホイールローダである、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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車両として、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ホイールローダが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に示すホイールローダでは、ジョイスティックレバーを操作して、レバー入力角度と一致した目標とするアーティキュレート角度と実際のアーティキュレート角度の差分に基づく油圧シリンダの駆動指令を出力する位置制御方式の操作系が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−３２１６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、位置制御方式の操作系の場合、大きな実際のアーティキュレート角度と同じ角度だけオペレータがジョイスティックレバーを操作する必要があり、レバー操作角度が大きいことで無理な姿勢となり、長時間の稼動を行うとオペレータが疲労し易かった。
本発明は、オペレータの疲労を低減することが可能な作業車両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】
【０００５】
発明にかかる作業車両は、フロントフレームとリアフレームが連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、油圧アクチュエータと、レバーと、制御弁と、制御部と、を備える。油圧アクチュエータは、油圧によって駆動され、フロントフレームのリアフレームに対する車体フレーム角を変更する。レバーは、車体フレーム角の目標値を入力するために回動操作される。制御弁は、油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。制御部は、レバーの入力角度に対して車体フレーム角の目標角を設定し、車体フレーム角の目標角に車体フレーム角の実際角が一致するように制御弁を制御する。レバーの入力角度の絶対値に対して、絶対値に対応する車体フレーム角の目標値の絶対値は、少なくとも部分的に大きい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、オペレータの疲労を低減することが可能な作業車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【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２】図１のキャブ近傍を示す側面図。
【図３】図１のステアリングシステムを示す構成図。
【図４Ａ】図３の操作ユニットを示す斜視図。
【図４Ｂ】図４Ａの操作ユニットを示す平面図。
【図４Ｃ】図４ＣのＢＢ´間の矢示断面図。
【図４Ｄ】図４ＢのＡＡ´間の矢示断面図。
【図５】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６】レバー角度の角度スケールとステアリング角度の角度スケールとの関係を示す図。
【図７】図３のコントローラの入出力と演算を示すブロック図。
【図８Ａ】図７のマップを示す図。
【図８Ｂ】図８Ａのマップの他の例を示す図。
【図８Ｃ】図７のマップを示す図。
【図８Ｄ】図７のマップを示す図。
【図９】（ａ）図３のリンク機構を示す構成図、（ｂ）図３のリンク機構の連結軸部近傍を示す裏面図。
【図１０】図１のホイールローダの制御動作を示すフロー図。
【図１１Ａ】図１のホイールローダの制御動作を説明するための図。
【図１１Ｂ】図１のホイールローダの制御動作を説明するための図。
【図１１Ｃ】図１のホイールローダの制御動作を説明するための図。
【図１２】本発明にかかる実施の形態２のホイールローダのステアリングシステムを示す構成図。
【図１３Ａ】本発明にかかる実施の形態１の変形例における操作ユニットを示す斜視図。
【図１３Ｂ】図１３Ａの操作ユニットの側断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
（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。
＜構成＞
（ホイールローダ１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、およびステアリングシステム８（後述する図２参照）と、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂと、を備えている。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。ホイールローダ１は、作業車両の一例である。ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、油圧アクチュエータの一例である。
【０００９】
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。
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。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。フロントフレーム１１は、前方フレームの一例であり、リアフレーム１２は、後方フレームの一例である。
【００１０】
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。
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。
【００１１】
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ハンドルやジョイスティックレバー４１（後述する図２（ｂ）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。
図２（ａ）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の前先端部に、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。
【００１２】
図２（ｂ）は、運転席１９近傍の模式平面図である。図２（ｂ）に示すように、一例としてコンソールボックス２０は、運転席１９の左側に配置されている。そのため、ジョイスティックレバー４１は、左手によって操作される。また、ジョイスティックレバー４１は、運転席１９に対して内側である右方向Ｙｒ、および運転席１９に対して外側である左方向Ｙｌに回動可能である。
【００１３】
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。ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、油圧アクチュエータの一例に対応する。
【００１４】
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。
【００１５】
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、車体フレーム実角度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、車体フレーム実角度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車体フレーム実角度θs_realをゼロとし、右側を正の値、左側を負の値とする。車体フレーム実角度θs_realが、車体フレーム角の実際角に対応する。
【００１６】
（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。コントローラ２３は、制御部の一例に対応する。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のステアリング角度の目標値が入力される。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角度の目標値に基づいて、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Ｖrealを検出して検出信号Vdetectとしてコントローラ２３に送信する。
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。
【００１７】
（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。油圧バルブ３１は、制御弁の一例に対応する。
【００１８】
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。
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、車体フレーム実角度θs_realが小さくなり車体は左に曲がる。
【００１９】
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、車体フレーム実角度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、車体フレーム実角度θs_realは変化しない。
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を作動す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。
【００２０】
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。
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。
【００２１】
（ステアリング装置２２）
ステアリング装置２２は、操作ユニット２５と、レバー角度センサ４６と、車体フレーム角度センサ４７と、を有する。
【００２２】
（操作ユニット２５）
図４Ａは、操作ユニット２５の斜視図である。図４Ｂは、操作ユニット２５の平面図である。図４Ｃは、操作ユニット２５の側断面図であり、図４ＢのＢＢ´間における矢示断面図である。図４Ｄは、図４ＢのＡＡ´間の矢示断面図である。なお、図４Ｄでは、伝達機構１０等の構成は省略している。
【００２３】
操作ユニット２５は、図４Ａに示すように、ジョイスティックレバー４１と、支持部４２と、ベース部材４３と、付勢部４４とを備える。ジョイスティックレバー４１は、レバーの一例に対応する。
ジョイスティックレバー４１は、オペレータによって操作される。支持部４２は、コンソールボックス２０に固定され、ジョイスティックレバー４１を回動可能に支持する。ベース部材４３は、支持部４２に回動可能に支持されている。付勢部４４は、ベース部材４３に対してジョイスティックレバー４１を所定位置に付勢する。
【００２４】
（ジョイスティックレバー４１）
ジョイスティックレバー４１は、図２に示すように、コンソールボックス２０の前端部に配置されている。
ジョイスティックレバー４１は、図４Ｃに示すように、レバー部５１と、一対の連結プレート５２、５３と、接続部５４と、キー５５とを有する。
【００２５】
レバー部５１は、棒状の部材であって、オペレータによって操作される。一対の連結プレート５２、５３は、レバー部５１と支持部４２の回動軸６４（後述する）を連結し、レバー部５１の回動を回動軸６４に伝達する。
一対の連結プレート５２、５３の各々は、板状の主面が前後方向Ｘに対して略垂直になるように配置されている。一対の連結プレート５２、５３は、前後方向Ｘに沿って所定間隔を空けて対向して配置されている。
【００２６】
接続部５４は、一対の連結プレート５２、５３の上端部同士を繋ぐように、一対の連結プレート５２、５３の間に配置されている。接続部５４の上面には、レバー部５１の下端が固定されている。一対の連結プレート５２、５３の各々には、貫通孔が形成されており、回動軸６４は、連結プレート５２、５３の貫通孔に挿入されている。キー５５は、図４Ｃに示すように、連結プレート５２の貫通孔の縁に形成された凹部と回動軸６４に形成された溝に嵌り、連結プレート５２の回動を回動軸６４に伝達する部材である。回動軸６４は、支持部４２に回動可能に支持されている。
【００２７】
また、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、連結プレート５２、５３を繋ぐ棒状の接続部材５６、５７が設けられている。図４Ｄに示すように、接続部材５６と接続部材５７は、回動軸６４の中心Ｐ３よりも下側であって、回動軸６４よりも車幅方向の外側に配置されている。接続部材５６は、車幅方向Ｙにおいて回動軸６４よりも右方向Ｙｒ側に配置されており、接続部材５７は、車幅方向Ｙにおいて回動軸６４よりも左方向Ｙｌ側に配置されている。
オペレータによってレバー部５１が回動されると、接続部５４とともに一対の連結プレート５２、５３も回動し、キー５５を介して回動軸６４が回動する。
【００２８】
（支持部４２）
支持部４２は、ジョイスティックレバー４１を回動可能に支持する。支持部４２は、図２に示すコンソールボックス２０の例えば内部に固定されている。支持部４２は、図４Ａに示すように、支持枠６０と、回動軸６４とを有する。
【００２９】
支持枠６０は、図４Ａおよび図４Ｃに示すように、側面視においてＵ字形状に形成された部材である。支持枠６０は、前後方向Ｘに対向した一対の軸支持部６１、６２と、軸支持部６１と軸支持部６２の下端を繋ぐ連結部６３と、を有する。軸支持部６１と軸支持部６２の各々には、前後方向Ｘに沿って貫通孔が形成されている。
回動軸６４は、軸支持部６１、６２に形成された貫通孔に回動可能に挿入されている。回動軸６４は、略水平方向であって前後方向Ｘに沿って配置されている。
【００３０】
（ベース部材４３）
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、図４Ａに示すように、ベースプレート７１と、一対の支持プレート７２、７３と、伝達ギヤ部７４と、を有する。
ベースプレート７１は、一対の連結プレート５２、５３を下方から覆うように配置された板状の部材である。ベースプレート７１は、前後方向Ｘに沿って視た場合に下方に凸に湾曲している（図４Ｄ参照）。
【００３１】
一対の支持プレート７２、７３は、図４Ａおよび図４Ｃに示すように、ベースプレート７１を回動可能に回動軸６４に支持する。一対の支持プレート７２、７３は、前後方向Ｘにおいて連結プレート５２、５３を外側から挟むように配置されている。支持プレート７２は、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、連結プレート５２の前方向Ｘｆ側に配置され、支持プレート７３は、連結プレート５３の後方向Ｘｂ側に配置されている。
【００３２】
支持プレート７２、７３には、前後方向Ｘに沿って貫通孔が形成されており、これらの貫通孔に回動軸６４が挿入されている。このように、支持プレート７２、７３は、回動軸６４に対して回動可能に配置されている。
支持プレート７２、７３の下端は図４Ａおよび図４Ｄに示すように、下に凸に湾曲しており、支持プレート７２の下端と支持プレート７３の下端を繋ぐようにベースプレート７１が配置されている。ベースプレート７１の上面７１ａには、図４Ｄに示すように、幅方向Ｙに溝７６が形成されている。溝７６の幅方向Ｙにおける右方向Ｙｒ側の端が７６Ｒで示され、左方向Ｙｌ側の端が７６Ｌで示されている。
【００３３】
伝達ギヤ部７４は、車体フレーム角θs_realの情報を、伝達機構１０を介してベース部材４３に伝達する。伝達ギヤ部７４は、図４Ｃに示すように、支持プレート７２の前側に配置されており、支持プレート７２と連結されている。伝達ギヤ部７４には、前後方向Ｘに沿って貫通孔が形成されており、貫通孔に回動軸６４が挿入されている。これにより、伝達ギヤ部７４は回動軸６４に対して回動可能に構成されている。伝達ギヤ部７４は、図４Ａに示すように、下端面７４ａが下方に凸に湾曲して形成されており、下端面７４ａには、ギヤ形状が形成されている。下端面７４ａは、図４Ｃに示すように、後述する伝達機構１０の伝達ギヤ９６ｃと噛み合っている。
【００３４】
ベース部材４３は、後述する伝達機構１０により、回動軸６４に対して回動可能である（図３および後述する図１１Ｂ参照）。伝達機構１０を介して伝達ギヤ部７４が支持部４２に対して回動すると、伝達ギヤ部７４と連結されている支持プレート７２、７３およびベースプレート７１も回動する。
【００３５】
（付勢部４４）
付勢部４４は、ジョイスティックレバー４１をベースプレート７１に対してベース基準位置４３ｂに付勢する。具体的には、図４Ｄに示すように、レバー部５１が車幅方向Ｙにおいてベースプレート７１の中央に位置するように、付勢部４４はジョイスティックレバー４１を付勢する。
詳しくは、ベース基準位置４３ｂとは、ベースプレート７１の溝７６の右端７６Ｒと左端７６Ｌの中心位置Ｐ１と回動軸６４の中心位置Ｐ３を結ぶ線上の位置のことである。図４Ｄに示す状態は、レバー部５１の長手方向に沿った直線Ｌ１がベース基準位置４３ｂに配置されており、レバー部５１がベース部材４３に対して回動されていない状態を示す。
付勢部４４は、バネ部材８０と、ダンパ８４とを有する。バネ部材８０はコイルバネであり、図４Ａに示すように、回動軸６４の周囲に配置されている。
【００３６】
これによって、オペレータがレバー部５１をベースプレート７１に対して所定位置から左右に向けて操作するときに反力を生じさせることが出来、オペレータに操作感を付与することができる。
バネ部材８０には、回動軸６４が挿入されている。バネ部材８０は、一対の連結プレート５２と連結プレート５３の間に配置されている。
【００３７】
バネ部材８０は、図４Ｄに示すように、コイル部８１と、第１端部８２と、第２端部８３と、を有する。コイル部８１は、回動軸６４に挿通されている。第１端部８２および第２端部８３は、コイル部８１から下方に延びており、接続部材５６と接続部材５７の間に配置されている。
レバー部５１が上記ベース基準位置４３ｂに配置されている状態では、第１端部８２は、接続部材５６の左方向Ｙｌ側に接続部材５６と接触した状態で配置されている。また、第１端部８２の下端は、溝７６の右端７６Ｒに接触している。第２端部８３は、接続部材５７の右方向Ｙｒ側に接続部材５７と接触した状態で配置されている。また、第２端部８３の下端は、溝７６の左端７６Ｌに接触している。
【００３８】
バネ部材８０は、接続部材５６と右端７６Ｒを右方向Ｙｒ側に押し、接続部材５７と左端７６Ｌを左方向Ｙｌ側に押すように弾性力を働かせている。
バネ部材８０によってジョイスティックレバー４１に生じる反力について説明する。ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の回動角度に応じてバネ部材８０によって反力が生じる。
【００３９】
ここで、図３に示すように、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１のレバー部５１の支持基準位置４２ｂからの回動角度を実際のレバー入力角度θi_realとする。支持基準位置４２ｂとは、図４Ｄに示すように、回動軸６４の中心Ｐ３を通り鉛直方向に配置された直線上の位置のことである。レバー部５１を支持基準位置４２ｂから右方向に回動させた場合の角度を正の値、中央位置から左方向に回動させた場合の角度を負の値とする。
【００４０】
また、図３に示すように、支持部４２の支持基準位置４２ｂからのベース基準位置４３ｂの回動角度を、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とする。ベース部材４３を支持基準位置４２ｂから右方向に回動させた場合の角度を正の値、中央位置から左方向に回動させた場合の角度を負の値とする。
例えば、レバー部５１を後述する図１１Ａに示すように、右方向に回動すると、バネ部材８０の第１端部８２は、接続部材５６によって時計方向（左方向Ｙｌ側）に押されて移動し、第１端部８２の先端は、溝７６の右端７６Ｒから左方向Ｙｌ側に離間している。また、第２端部８３の先端が溝７６の左端７６Ｌに接触しているため、第２端部８３は時計方向（左方向Ｙｌ側）に移動できず、接続部材５７は第２端部８３から左方向Ｙｌ側に離間している。これにより、バネ部材８０の第１端部８２は接続部材５６を反時計回り方向に押すように付勢するため、バネ部材８０は、ジョイスティックレバー４１を、レバー部５１が回動軸６４の中心Ｐ３を通る鉛直線上のベース基準位置４３ｂに戻るように付勢する。
【００４１】
図５は、実際のレバー入力角度θi_realから実際のベース角度θb_realを引いた差分である実際のレバー相対角度θr_realとバネ部材８０によって生じる反力の関係を示す図である。バネ部材８０は、図５に示すような反力特性を有する。図５では、正の値のθr_realは、ベース部材４３に対してジョイスティックレバー４１を右方向に回動させた場合を示し、負の値のθr_realは、ベース部材４３に対してジョイスティックレバー４１を左方向に回動させた場合を示す。また、正の値の反力は、左方向に向かって生じる反力を示し、負の値の反力は、右方向に向かって生じる反力を示す。
【００４２】
θr_realが正の値では、θr_realと反力は比例関係を有し、初期反力がＦ１であり、θr_realの値が大きくなるに従って反力の値が大きくなる。θr_realが負の値では、初期反力が−Ｆ１であり、θd_realの値が小さくなるに従って反力の値が小さくなる。すなわち、バネ部材８０のバネ特性は線形に形成されており、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の回動操作に対する反力も大きくなる。
【００４３】
このように、ジョイスティックレバー４１に初期反力Ｆ１以上の力を加えることにより、ジョイスティックレバー４１はベース部材４３に対して回動し、θr_realの絶対値が大きくなるに従って反力も大きくなる。
ダンパ８４は、回動軸６４と軸支持部６２の間に設けられている。ダンパ８４によって、レバー部５１の角速度に応じた抵抗を生じさせている。
【００４４】
（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（詳細には支持枠６０ともいえる）に対する回動軸６４の回転角度である実際のレバー入力角度θi_realをレバー入力角度の検出値θi_detectとして検出する。レバー角度センサ４６は、図４Ｃに示すように、支持部４２の軸支持部６２の外側（後方向Ｘｂ側）に配置されている。
レバー角度センサ４６によって検出されたレバー入力角度の検出値θi_detectは、検出信号としてコントローラ２３に送られる。
【００４５】
（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、車体フレーム実角度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の近傍または後述する伝達機構１０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。
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。
【００４６】
（コントローラ２３）
コントローラ２３は、ＣＰＵ、メモリなどを有し、以下に説明する各機能を実行する。コントローラ２３には、図３に示すように、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Ｖdetctが入力され、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３３を制御する。
【００４７】
ここで、図６に、レバー入力角度θi_realと車体フレーム実角度θs_realと車体フレーム目標角度θtargetの関係を示す。図６に示すように、レバー入力角度θi_realによって車体フレーム目標角度が算出され、車体フレーム実角度θs_realが車体フレーム目標角度θtargetと一致するように制御される。車体フレーム目標角度θtargetが、車体フレーム角の目標角の一例に対応する。
【００４８】
図７は、コントローラ２３の入出力と演算を示す制御ブロック図である。
コントローラ２３は、目標角度算出部１９１と、車体フレーム実角度算出部１９２と、パルス・車速換算部１９３と、差分算出部１９４と、出力算出部１９５と、を有する。
コントローラ２３には、レバー角度センサ４６からレバー入力角度の検出値θi_detectが入力され、目標角度算出部１９１は、マップＭ１を用いて車体フレーム目標角度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から車体フレーム角度の検出値θs_detectが入力され、車体フレーム実角度算出部１９２は、マップＭ２を用いて車体フレーム実角度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・車速換算部１９３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。
【００４９】
差分算出部１９４は、車体フレーム目標角度θtargetと車体フレーム実角度θactualの差分角度θdiffを算出する。そして、出力算出部１９５は、差分角度θdiff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に出力し、θdiffがゼロになるように電磁パイロットバルブ３３を制御する。なお、マップＭ１〜Ｍ３は、コントローラ２３の記憶部に記憶されている。
【００５０】
図８Ａは、マップＭ１の一例を示す図である。マップＭ１は、実際のレバー入力角度θi_realと車体フレーム目標角度θtargetの関係を示す。車体フレーム実角度θs_realの最大値に相当する車体フレーム目標角度θtargetをθ２とする。このとき車体フレーム２は右に最も屈曲した状態となる。θ２に対応するレバー入力角度θi_realをθ１とする。θ１＜θ２の関係性とすることにより、車体フレーム実角度θs_realよりも小さいレバー入力角度θi_realで操舵することが可能になり、オペレータの疲労を低減させることができる。
【００５１】
また、車体フレーム実角度θs_realの最小値に相当する車体フレーム目標角度θtargetをθ４とする。このとき、車体フレーム２は左に最も屈曲した状態となる。θ４に対応するレバー入力角度i_realをθ３とする。θ４＜θ３の関係性とすることにより車体フレーム実角度θs_realよりも小さいレバー入力角度θi_realで操舵することが可能になり、オペレータの疲労を低減することができる。
【００５２】
なお、人間の左右への動きは対称でないため、左右における実際のレバー入力角度θi_realと車体フレーム目標角度θtargetの特性は対称でなくてもよい。
図８Ｂは、マップＭ１の別の一例を示す図である。レバー入力角度θi_realと車体フレーム目標角度θtargetの関係性は、レバー入力角度θi_realがゼロの近傍で、傾き（増加率）が小さく、ゼロから離れると傾きが大きい曲線となっている。高速走行時は、ゼロの近傍を使用し、作業時はレバー角度全域を使用することから図８Ｂのような特性とすることで高速走行時の直進安定性と作業時の疲労低減を両立させることができる。
【００５３】
図８Ｃは、マップＭ２の一例を示す図である。図８Ｃに示すマップＭ２の一例は、車体フレーム角度の検出値θs_detectと車体フレーム実角度θactualの関係のグラフを示す。この例では、車体フレーム角度の検出値θs_detectと車体フレーム実角度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、車体フレーム角度の検出値θs_detectから車体フレーム実角度θactualを算出する。なお、車体フレーム実角度θactualは、車体フレーム角度の実際の角度を示す。また、図８Ｃ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。
【００５４】
図８Ｄは、マップＭ３の一例を示す図である。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８Ｄに示すマップＭ３の一例では、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、車体フレーム実角度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、車体フレーム実角度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。
【００５５】
コントローラ２３は、図８Ｄに基づいて電流を電磁パイロットバルブ３３へ送信する。
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。
なお、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。
【００５６】
（伝達機構１０）
伝達機構１０は、車体フレーム実角度θs_realの情報をベース部材４３に伝達し、車体フレーム実角度θs_realに対応した回動位置にベース部材４３を回動させる。
図９（ａ）は、伝達機構１０の構成を示す模式図である。伝達機構１０は、図に示すように、リンクを含む機構であって、伝達部材９１と、第１変換部９２と、ユニバーサルジョイント９３と、ベベルボックス９４と、ユニバーサルジョイント９５と、伝達部９６と、を有する。
【００５７】
図９（ｂ）は、伝達部材９１近傍の構成を示す裏面図である。
伝達部材９１は、棒状の部材であって、概ね前後方向Ｘに沿って配置されている。伝達部材９１の前側の端９１ａは、フロントフレーム１１に固定されているブラケット９８に回動可能に接続されている。伝達部材９１のブラケット９８との接続部である端９１ａは、連結軸部１３の車幅方向Ｙ近傍に位置している。伝達部材９１の後側の端９１ｂは、リアフレーム１２まで伸び、第１変換部９２のレバー９２ａに回動可能に接続されている。
【００５８】
第１変換部９２は、伝達部材９１による前後方向Ｘへの移動を回転方向の移動に変換する。第１変換部９２は、レバー９２ａと、回動軸９２ｂと、軸支持部９２ｃと、を有する。回動軸９２ｂは、概ね上下方向に沿って配置されている。軸支持部９２ｃは、回動軸９２ｂを回動可能に支持する。軸支持部９２ｃは、リアフレーム１２に固定されており、キャブ５のフロアに配置されている。レバー９２ａは、回動軸９２ｂの下端に固定されており、少なくとも一部がキャブ５のフロアの下に配置されている。すなわち、回動軸９２ｂは、キャブ５のフロアを貫通している。また、図９（ｂ）に示すように、連結軸部１３と、端９１ａと、端９１ｂと回動軸９２ｂを結ぶ四角形は、平行四辺形であり、平行リンクが形成されている。
【００５９】
ユニバーサルジョイント９３は、伸縮可能であり、回動軸９２ｂに接続されている。ユニバーサルジョイント９３の下端９３ａは、回動軸９２ｂの上端に接続されている。ユニバーサルジョイント９３の上端９３ｂは、ベベルボックス９４に接続されている。
ベベルボックス９４は、例えば、コンソールボックス２０の内側に配置されている。ベベルボックス９４は、支持ケース９４ａと、第１回動軸９４ｂと、第１ベベルギヤ９４ｃと、第２回動軸９４ｄと、第２ベベルギヤ９４ｅと、を有する。支持ケース９４ａは、コンソールボックス２０に固定されている。第１回動軸９４ｂは、支持ケース９４ａに回転可能に支持されている。第１回動軸９４ｂは、概ね上下方向に沿って配置されており、第１回動軸９４ｂの下端は、ユニバーサルジョイント９３の上端９３ｂに接続されている。
【００６０】
第１ベベルギヤ９４ｃは、支持ケース９４ａの内側に配置されており、第１回動軸９４ｂに固定されている。
第２回動軸９４ｄは、支持ケース９４ａに回動可能に支持されている。第２回動軸９４ｄは、概ね水平方向に沿って配置されている。第２回動軸９４ｄの前側の端には、ユニバーサルジョイント９５が接続されている。
【００６１】
第２ベベルギヤ９４ｅは、支持ケース９４ａの内側に配置されており、第２回動軸９４ｄに固定されている。第２ベベルギヤ９４ｅは、第１ベベルギヤ９４ｃと噛み合っている。このようなベベルボックス９４により、概ね上下方向を軸とした回転から、概ね水平方向を軸とした回転に変換することができる。
ユニバーサルジョイント９５は、伸縮可能であり、コンソールボックス２０の内部に配置されている。ユニバーサルジョイント９５の後端９５ａが、第２回動軸９４ｄに接続されている。ユニバーサルジョイント９５の前端９５ｂは、伝達部９６の伝達軸９６ｂに接続されている。
【００６２】
伝達部９６は、ユニバーサルジョイント９５の回動をベース部材４３に伝達する。伝達部９６は、伝達軸９６ｂと、伝達ギヤ９６ｃと、を有する。伝達軸９６ｂは、図４Ａに示すように、操作ユニット２５の支持部４２に回動可能に支持されている。伝達軸９６ｂは、概ね水平方向に沿って配置されている。伝達軸９６ｂの後端は、図８（ａ）に示すように、ユニバーサルジョイント９５の前端９５ｂに接続されている。伝達ギヤ９６ｃは、軸支持部９６ａの内側において伝達軸９６ｂに固定されている。
【００６３】
伝達ギヤ９６ｃは、図４Ｃに示すように、ベース部材４３の伝達ギヤ部７４と噛み合っている。
フロントフレーム１１が二点鎖線に示すように、例えば右方向（図８（ｂ）の裏面図の矢印Ｙｒ）に回動すると、ブラケット９８も回動するため、伝達部材９１も前方に移動する（矢印Ｃ１）。すると、レバー９２ａも上方から見て右回転（矢印Ｃ２）し、ユニバーサルジョイント９３も右回転する。このユニバーサルジョイント９３の回転がベベルボックス９４によって後方から見て左回り（矢印Ｃ３）の回転に変換され、ユニバーサルジョイント９５を介して伝達軸９６ｂおよび伝達ギヤ９６ｃも後方から見て左回りに回動する。これによって、伝達ギヤ部７４が後方から見て右回り（矢印Ｃ４）に回動するため、ベース部材４３も右方向に回動する。
【００６４】
フロントフレーム１１が左方向に回動した場合は、ブラケット９８が後方に移動し、レバー９２ａおよびユニバーサルジョイント９３が上方から見て左回りに回動する。ユニバーサルジョイント９３の回動により、ベベルボックス９４を介してユニバーサルジョイント９５、伝達軸９６ｂおよび伝達ギヤ９６ｃも後方から見て右回りに回動する。これにより、伝達ギヤ部７４が後方から見て左回りに回動し、ベース部材４３も左方向に回動する。
【００６５】
ここで、伝達ギヤ９６ｃから伝達ギヤ部７４への減速比は、図８Ａに示すマップＭ１の傾きの逆数と一致するように設定されている。例えば、θi_real＝０．５×θtargetの場合には、傾きの逆数である２に設定されており、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が４０度の場合には、ベース部材４３の支持部４２に対するベース角度θb_realが２０度になるように設定されている。これにより、ベース部材４３とジョイスティックレバー４１の支持部４２に対する回動角度のスケールを一致させることができる。
なお、図８Ｂのように、マップＭ１が曲線の場合には、不等ピッチギヤを用いて同様の関係性を実現する。
なお、上述したベース部材４３、付勢部４４、および伝達機構１０等によって、レバー部５１の操作に対して反力を付与する反力付与機構２６が構成される。
【００６６】
＜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１０は、本実施の形態のホイールローダ１の制御動作を示すフロー図である。図１１Ａ〜図１１Ｃは、本実施の形態のホイールローダ１の制御動作を説明するための断面図である。
【００６７】
図４Ｄ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（Ｌ１）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入力角度θi_realはゼロである。
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、車体フレーム実角度θs_realはゼロに維持される。このように、車体フレーム実角度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。
【００６８】
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レバー部５１に操作力Ｆｉｎを加える。操作力Ｆｉｎがバネ部材８０の初期付勢力を越えると、図１１Ａに示すように、レバー部５１が右方向に回転して実際のレバー入力角度θi_realが増大する。なお、右方向に移動させるに従って、バネ部材８０によって付与される反力は大きくなる。
【００６９】
レバー角度センサ４６は、ステップＳ１０において、図３に示すようにオペレータによって操作されたレバー部５１の実際のレバー入力角度θi_realをレバー入力角度の検出値θi_detectとして検出する。
次に、ステップＳ２０において、コントローラ２３は、図７に示すように、マップＭ１を用いてレバー入力角度の検出値θi_detectから車体フレーム目標角度θtargetを算出する。
【００７０】
次に、ステップＳ３０において、車体フレーム角度センサ４７は、車体フレーム実角度θs_realを車体フレーム角度の検出値θs_detectとして検出し、図７に示すようにマップＭ２を用いて車体フレーム実角度θactualを算出する。
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、車体フレーム実角度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。車体フレーム実角度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１１Ａに示すように、レバー部５１を右方向に回転した状態では、レバー部５１の長手方向の沿った直線Ｌ１は、ベース基準位置４３ｂから回動した状態となっている。
【００７１】
また、バネ部材８０の第１端部８２は、接続部材５６によって時計方向（左方向Ｙｌ側）に押されて移動し、第１端部８２の先端は、溝７６の右端７６Ｒから左方向Ｙｌ側に離間している。また、第２端部８３の先端が溝７６の左端７６Ｌに接触しているため、第２端部８３は時計方向（左方向Ｙｌ側）に移動できず、接続部材５７は第２端部８３から左方向Ｙｌ側に離間している。これにより、バネ部材８０の第１端部８２は接続部材５６を反時計回り方向に押すために、バネ部材８０は、ジョイスティックレバー４１を、レバー部５１がベース基準位置４３ｂ上に戻るように付勢している。
【００７２】
次に、ステップＳ４０において、コントローラ２３が、車体フレーム目標角度θtargetと車体フレーム実角度θactualの差分角度θdiffを演算する。
次に、ステップＳ５０において、コントローラ２３は、演算した差分角度θdiffと、車速センサ２４から算出した車速信号Ｖとを用いて、記憶している図８Ｄ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。
【００７３】
レバー部５１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。
【００７４】
これにより車体フレーム実角度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。
この車体フレーム実角度θs_realの変化は、伝達機構１０を介してベースプレート７１の角度に反映される。これによって、ベースプレート７１は、回動軸６４の中心Ｐ３を中心として図１１Ａにおいて時計回り（矢印Ｈ方向）に回転する。なお、ベースプレート７１がレバー部５１の回動位置に向かって回動すると、実際のレバー入力角度θi_realと実際のベース角度θb_realとの偏差角度が小さくなるため、バネ部材８０による付勢力は小さくなる。
【００７５】
図１１Ａに示すように、オペレータがレバー部５１を所定の実際のレバー入力角度θi_real＝θａで停止させると、車体フレーム実角度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。そして、車体フレーム実角度θs_realが、レバー入力角度θａを図８ＡのマップＭ１を用いて変換した車体フレーム目標角θa_targetに追いつくと、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、車体フレーム実角度θs_realは、レバー入力角度θａを図８ＡのマップＭ１を用いて変換した車体フレーム目標角θa_targetに維持される。また、図１１Ｂに示すように、ベース部材４３もθａ分、時計回りに回動し、レバー部５１の中心を通る直線Ｌ１が、ベース基準位置４３ｂに位置する。ベース部材４３とジョイスティックレバー４１の位置関係は、図４Ｄの状態と同様の位置関係になっている。
【００７６】
次に、オペレータがレバー部５１を右側位置（θi_real＝θａ）から中央位置（θi_real＝ゼロ）に向けて戻すと、図１１Ｃに示すように、直線Ｌ１が鉛直方向（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が左回転する。
なお、レバー部５１を支持基準位置４２ｂに戻す前（図１１Ｂ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４Ｄと同様の位置関係となっている。そのため、レバー部５１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が車体フレーム実角度θs_realに対応した位置に回動するため、レバー部５１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。
【００７７】
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、車体フレーム実角度θs_realはθa_targetの状態である。また、ベース部材４３は、車体フレーム実角度θs_realと同様に実際のベース角度θb_realはθａであるため、図１１Ｃに示すように、バネ部材８０の第２端部８３は接続部材５７によって押されて、反時計回り側（右方向Ｙｒ側）に移動するため、溝７６の左端７６Ｌから第２端部８３は離間する。一方、バネ部材８０の第１端部８２は溝７６の右端７６Ｒを押圧している。これにより、バネ部材８０の第２端部８３は、接続部材５７を時計回り方向に押しているため、バネ部材８０は、図１１Ｂの状態になるようにベースプレート７１に対してジョイスティックレバー４１を付勢している。
【００７８】
上記のように車体フレーム実角度θs_realがθa_target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。
【００７９】
これにより車体フレーム実角度θs_realが回転角θa_targetから除々に減少する。この車体フレーム実角度θs_realの変化は、上述したように伝達機構１０を介してベース部材４３に反映され、車体フレーム実角度θs_realの変化と同様に、ベース部材４３も回転する。
そして、車体フレーム実角度θs_realがゼロになると、実際のレバー入力角度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、車体フレーム実角度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。
【００８０】
なお、ベース部材４３は、車体フレーム実角度θs_realの減少とともに、実際のベース角度θb_realがゼロになるように伝達機構１０によって回動し、図４Ｄに示すような初期位置（θb_real＝０）に戻る。
また、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。
【００８１】
（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２０１について説明する。本実施の形態２のホイールローダ２０１は、実施の形態１のステアリングシステムと異なり、伝達機構１０が設けられていない。本実施の形態２では、実施の形態１の構成と同様の構成については、実施の形態１と同じ符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図１２は、本実施の形態２のホイールローダ２０１のステアリングシステム２０８の構成を示す図である。
本実施の形態２のステアリングシステム２０８は、調整機構２１と、ステアリング装置２２２と、コントローラ２２３と、車速センサ２４と、を備える。コントローラ２２３は、制御部の一例に対応する。なお、図１２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。
【００８３】
ステアリング装置２２２は、操作ユニット２２５と、レバー角度センサ４６と、車体フレーム角度センサ４７と、を有する。操作ユニット２２５は、ジョイスティックレバー２４１と、ジョイスティックレバー２４１を回動可能に支持する支持部２４２と、ジョイスティックレバー２４１の操作に対して反力を付与する反力付与機構２２６と、を有する。
ジョイスティックレバー２４１は、例えば、基端部に貫通孔を有しており、支持部２４２の軸２４２ａが貫通孔を挿通している。このような構成によって、ジョイスティックレバー２４１は支持部２４２を回動可能に支持することができる。
【００８４】
反力付与機構２２６は、ジョイスティックレバー２４１の支持基準位置２４２ｂからの回動操作に対して反力を付与する。反力付与機構２２６は、電動モータ２１０を有している。例えば、電動モータ２１０の出力軸にギヤが固定されており、そのギヤが、ジョイスティックレバー２４１の基端部の外周に形成されたギヤ形状と噛み合う構成とすることにより、電動モータ２１０によってジョイスティックレバー２４１の操作に反力を付与することができる。
【００８５】
コントローラ２２３は、ＣＰＵ、メモリなどを有し、実施の形態１のコントローラ２３と同様に、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が入力され、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３３を制御する。
コントローラ２２３は、図７に示すように、レバー角度センサ４６によって検出されたレバー入力角度の検出値θi_detectから図８Ａに示すマップＭ１を用いて車体フレーム目標角度θtargetを算出し、車体フレーム角度の検出値θs_detectからマップＭ２を用いて車体フレーム実角度θactualを算出し、差分角度θdiffを演算する。
【００８６】
そして、コントローラ２２３は、演算した差分角度θdiffと、車速センサ２４によって検出された車速Ｖに基づいて、記憶している図８Ｄのグラフより電磁パイロットバルブ３３への電磁パイロットバルブ制御電流出力ｉを決定する。
また、コントローラ２２３は、θdiffの値に基づいて、ジョイスティックレバー２４１の操作に対して反力を付与する。例えば、図５の横軸のθr_realをθdiffに代えたグラフのような反力特性を付与することができる。すなわち、θdiffの絶対値が大きくなるに従って反力が大きくなり、ジョイスティックレバー２４１のレバー回動角度θi_realから算出される車体フレーム目標角度θtargetが車体フレーム角度θs_realと近づくと反力が小さくなるように、コントローラ２２３は、電動モータ２１０に指令を送信する。なお、コントローラ２２３から電動モータ２１０への指令は、有線または無線のいずれであってもよい。
【００８７】
＜特徴など＞
（１）
本実施の形態１、２のホイールローダ１、２０１は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２が連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂと、ジョイスティックレバー４１、２４１と、油圧バルブ３１と、コントローラ２３、２２３と、を備える。ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、油圧によって駆動され、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θs_realを変更する。ジョイスティックレバー４１、２４１は、車体フレーム角θs_realを変更するために回動操作される。コントローラ２３、２２３は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される油の流量を制御する。コントローラ２３、２２３は、ジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realに対して車体フレーム目標角θtargetを設定し、車体フレーム目標角度θtargetに車体フレーム実角度θs_realが一致するように油圧バルブ３１を制御する。図８Ａおよび図８Ｂに示すように、レバーの入力角度θi_realの絶対値に対して、その絶対値に対応する車体フレーム目標角度θtargetの絶対値は、少なくとも部分的に大きい。
【００８８】
このように、ジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realの絶対値に対して車体フレーム目標角度θtargetが大きくなるように制御が行われる。一例を挙げて説明すると、ジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realを１５度にした場合、例えば、車体フレーム目標角度を３０度にすることができる。
このため、ジョイスティックレバー４１、２４１の操作角度が小さくて済み、オペレータの負担を軽減することができる。
【００８９】
なお、部分的に大きいとは、一例として図８Ｃの特性が挙げられる。図８ＣのマップＭ１では、ゼロ近傍ではθi_real＝θtargetの直線からレバー入力角度θi_realの絶対値と車体フレーム目標角度θtargetの絶対値が一致する部分があるが、θ１、θ３近傍では、レバー入力角度θi_realの絶対値に対して、その絶対値に対応する車体フレーム目標角度θtargetの絶対値が大きくなっている。
【００９０】
（２）
本実施の形態１、２のホイールローダ１、２０１は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２が連結されたアーティキュレート式の作業車両であって、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂと、ジョイスティックレバー４１、２４１と、油圧バルブ３１と、コントローラ２３、２２３と、を備える。ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、油圧によって駆動され、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θs_realを変更する。ジョイスティックレバー４１、２４１は、車体フレーム角θs_realを変更するために回動操作される。コントローラ２３、２２３は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される油の流量を制御する。コントローラ２３、２２３は、ジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realに対して車体フレーム目標角度θtargetを設定し、車体フレーム目標角度θtargetに車体フレーム実角度θs_realが一致するように油圧バルブ３１を制御する。
図８Ｂに示すように、車体フレーム目標角度θtargetをジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realで微分した値が、１よりも大きい値と、１よりも小さい値を含む。
【００９１】
これにより、オペレータの負担を軽減することができる。
なお、車体フレーム目標角度θtargetをジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realで微分した値が、１よりも小さい値を含むとは、一例として図８ＣのマップＭ１に示されている。図８ＣのマップＭ１のゼロ近傍では、θi_real＝θtargetの直線を参照すると車体フレーム目標角度θtargetをジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realで微分した値が、１よりも小さくなっている。また、車体フレーム目標角度θtargetをジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realで微分した値が、１よりも大きい値を含むとは、一例として図８ＣのマップＭ１に示されている。図８ＣのマップＭ１では、θi_real＝θtargetの直線と交わる部分の近傍においてジョイスティックレバー４１、２４１の入力角度θi_realで微分した値が、１よりも大きくなっている（θi_real＝θtargetの直線参照）。
【００９２】
（３）
本実施の形態１、２のホイールローダ１、２０１では、ジョイスティックレバー４１、２４１は、運転席１９の左側に配置されており、ジョイスティックレバー４１、２４１の左側への回動によって、車体フレーム実角度θs_realが減少し、少なくとも、車体フレーム実角度θs_realの最小値と一致する車体フレーム目標角度θtargetの値θ４が、対応するジョイスティックレバー４１、２４１のレバー入力角度θi_realの値θ３より小さい。
【００９３】
特に、オペレータが運転席１９に対して外側（本実施の形態では左側）に向かってジョイスティックレバー４１を操作する場合、手首への負担が大きいため外側（左側）へのジョイスティックレバー４１の操作角度が小さくなるとオペレータの疲労が改善できる。なお、ジョイスティックレバー４１、２４１が運転席１９の右側に配置されている場合には、外側は右側となる。
【００９４】
なお、本実施の形態１、２では、内側（右側）において、車体フレーム実角度θs_realの最大値と一致する車体フレーム目標角度θtargetの値θ２が、対応するジョイスティックレバー４１、２４１のレバー入力角度θi_realの値θ１より大きくなっており、オペレータが運転席１９に対して内側（右側）に向かってジョイスティックレバー４１を操作する場合にもオペレータの疲労を改善させている。
【００９５】
このように、本実施の形態１、２では、手首を左側（外側）および右側（内側）のどちらに移動させる場合でも、オペレータの疲労を改善するように本構成を用いているが、どちらか一方にだけ本構成を用いても良い。ただし、手首を外側に返す方が操作し難いため、少なくとも外側において本構成を用いるほうが好ましい。
また、本実施の形態では、ジョイスティックレバー４１、２４１を左側に回動させた場合、車体フレーム実角度θs_realを減少させ、ジョイスティックレバー４１、２４１を右側に回動させた場合、車体フレーム実角度θs_realを増加させているが、逆であってもよい。この場合、図８Ａを用いると、ジョイスティックレバー４１、２４１の左側への回動によって、車体フレーム実角度θs_realが増加し、少なくとも、車体フレーム実角度θs_realの最大値と一致する車体フレーム目標角度θtargetの値θ２が、対応するジョイスティックレバー４１、２４１のレバー入力角度θi_realの値θ１より大きくなる。
【００９６】
（４）
本実施の形態１、２のホイールローダ１、２０１は、反力付与機構２６、２２６を更に備える。反力付与機構２６、２２６は、車体フレーム目標角度θtargetに対応するレバーの入力角度θi_realへ向かう反力をジョイスティックレバー４１に対して付与する。
すなわち、反力付与機構２６、２２６は、差分角度θdiffの大きさに応じてθdiffをゼロにする方向に反力を付与する。
これにより、ジョイスティックレバー４１、２４１の操作に対して車体フレーム角度θs_realと車体フレーム目標角度θtargetの差分角度に応じた反力を付与することができる。
【００９７】
（５）
本実施の形態１のホイールローダ１は、支持部４２を更に備える。支持部４２は、リアフレーム１２に設けられたキャブ５内に配置されている。反力付与機構２６は、ベース部材４３と、付勢部４４と、伝達機構１０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、付勢部４４は、ジョイスティックレバー４１をベース部材４３に対して所定位置に付勢する。伝達機構１０は、リンクを含み、車体フレーム角θs_realをベース部材４３に伝達し、車体フレーム角θs_realに対応する角度にベース部材４３を回動する。ジョイスティックレバー４１は、支持部４２またはベース部材４３に回動可能に支持されている。
これにより、付勢部４４によって、ジョイスティックレバー４１の回動操作に対して反力を付与することができる。
【００９８】
（６）
本実施の形態１のホイールローダ１では、ジョイスティックレバー４１の入力角度θi_realに対する車体フレーム角θs_realの目標値の比の値は、伝達機構１０によって車体フレーム角θs_realをベース部材４３に伝達する際の減速比の逆数である。
【００９９】
これにより、ジョイスティックレバー４１の回動角の角度スケールと、ベース部材４３の回動角の角度スケールを一致させることができ、ジョイスティックレバー４１の回動角度と車体フレーム角の偏差角度に応じて付勢部４４によって反力を付与することができる。
【０１００】
（７）
本実施の形態２のホイールローダ２０１では、反力付与機構２２６は、電動モータ２１０を有する。電動モータ２１０は、反力を発生する。
これによって、電動モータ２１０を用いてジョイスティックレバー２４１の回動操作に対して反力を付与することができる。
【０１０１】
［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。
（Ａ）
上記実施の形態１では、車体フレーム角度センサ４７によって、車体フレーム角度θs_realが検出されているが、ベース部材４３の支持部４２に対する回動角度を検出してもよい。図１３Ａは、ベース部材４３の回動角度を検出するベース角度検出ユニット３２７を備えた操作ユニット３２５を示す斜視図である。図１３Ｂは、操作ユニット３２５の側断面図である。
【０１０２】
図１３Ａおよび図１３Ｂに示す操作ユニット３２５のベース部材３４３は、実施の形態１のベース部材４３と比べて、検出ギヤ部３７５を更に備えている。検出ギヤ部３７５は、ベース部材４３の回動角度を検出するために用いられる。検出ギヤ部３７５は、図１３Ｂに示すように、伝達ギヤ部７４の前方向Ｘｆ側に配置されており、伝達ギヤ部７４と連結されている。検出ギヤ部３７５には、前後方向Ｘに沿って貫通孔が形成されており、貫通孔に回動軸６４が挿入されている。これにより、検出ギヤ部３７５は回動軸６４に対して回動可能に構成されている。検出ギヤ部３７５は、下端面３７５ａが下方に凸に湾曲して形成されており、下端面３７５ａには、ギヤ形状が形成されている。図１３Ｂに示すように、下端面３７５ａは、ベース角度検出ユニット３２７のギヤ１０３と噛み合っている。
【０１０３】
ベース角度検出ユニット３２７は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、ベース部材角度センサ１０１と、検出軸１０２と、ギヤ１０３と、を有する。
ベース部材角度センサ１０１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（詳細には支持枠６０ともいえる）に対するベース部材４３の回転角度である実際のベース角度θb_realをベース部材角度の検出値θb_detectとして検出する。ベース部材角度センサ１０１は、軸支持部６１の外側に固定されている。
【０１０４】
検出軸１０２は、ベース部材角度センサ１０１によって回転角度が検出される軸である。検出軸１０２は、ベース部材角度センサ１０１から軸支持部６１を貫通して軸支持部６１の内側に延びている。
ギヤ１０３は、検出軸１０２に固定されている。ギヤ１０３は、ベース部材４３の検出ギヤ部３７５の下端面３７５ａと噛み合っている。
【０１０５】
後述する伝達機構１０によってベース部材４３が回動すると、検出ギヤ部３７５も同様に回動し、その回動によってギヤ１０３を介して検出軸１０２も回動する。検出軸１０２の回動がベース部材角度センサ１０１によって検出され、ベースプレート７１の支持部４２に対する回動角度が検出される。
なお、ベース部材角度センサ１０１によって検出されたベースプレート角度の検出値θb_detectは、検出信号としてコントローラ２３に送られる。コントローラ２３は、図７の車体フレーム角度の検出値θs_detectをベース角度の検出値θb_detectで置き換えたブロック図を用いて制御を行う。ベース角度の検出値θb_detectを、マップＭ２を用いて変換し、車体フレーム実角度θactualを演算する。ここで、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実角度θs_realに対応しているため、伝達機構１０や検出ギヤ部３７５の減速比と対応したマップＭ２を用いることで車体フレーム実角度θactualを算出できる。この車体フレーム実角度θactualに基づいて、実施の形態１と同様にステアリングシリンダ９ａ、９ｂの制御を行うことができる。
【０１０６】
（Ｂ）
上記実施の形態１では、支持部４２に対するジョイスティックレバー４１のレバー回動角を検出するレバー角度センサ４６と車体フレーム角度センサ４７が設けられ、偏差角度θd_detectが算出されているが、これに限らなくても良い。例えば、ベース部材４３に対するジョイスティックレバー４１の角度を検出する角度センサが設けられていてもよい。この場合、検出値を車体フレーム角度の角度スケールに変換することにより、差分角度θdiffを算出することができ、差分角度θdiffを用いて実施の形態１と同様にステアリングシリンダ９ａ、９ｂの制御を行うことができる。
【０１０７】
（Ｃ）
上記実施の形態２では、ジョイスティックレバー２４１に反力を付与する反力付与機構２２６に電動モータ２１０が用いられているが、電動モータに限らず、油圧モータなどであってもよく、要するに反力を発生させることができるアクチュエータ等であればよい。
（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。
【０１０８】
（Ｅ）
上記実施の形態１では、付勢部４４にバネ部材８０に加えてダンパ８４が設けられていたが、ダンパに限らずフリクションブレーキであってもよいし、ダンパまたはフリクションブレーキが設けられていなくてもよい。
（Ｆ）
上記実施の形態１では、コントローラ２３、２３１は、θi_detect＝０．５×θtargetを用いて演算しており、傾きは０．５に限らなくても良いが、１未満であるほうが、オペレータは少ない回動角度で車体フレーム角度を大きく変化させることが可能となるため好ましい。要するに、コントローラ２３、２３１は、ジョイスティックレバー４１の入力角度θi_realに対して車体フレーム目標角度θtargetが大きくなるように油圧バルブ３１を制御すればよい。
【０１０９】
（Ｇ）
なお、上記実施の形態１、２において、ジョイスティックレバー４１の回動角度が７０度未満に電気的または機械的に制限されていてもよい。実施の形態１の場合、例えば、ジョイスティックレバー４１を左側に３５度回動したとき、および右側に３５度回動したときにジョイスティックレバー４１が当接する部分が支持部４２に設けられていればよい。また、実施の形態２の場合、電動モータ２１０の駆動を制限することにより、ジョイスティックレバー４１の回動を所定範囲で規制することができる。
【０１１０】
（Ｈ）
上記実施の形態では、ジョイスティックレバー４１は、支持部４２に支持されていたが、ベース部材４３、３４３に回動可能に支持されていてもよい。
（Ｉ）
上記実施の形態では、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。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の作業車両は、レバーの操作角度を小さく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】
【０１１２】
１                    ：ホイールローダ
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
２３                  ：コントローラ
３１                  ：油圧バルブ
４１                  ：ジョイスティックレバー
【図１】
2020026233.tif 000003
【図２】
2020026233.tif 000004
【図３】
2020026233.tif 000005
【図４Ａ】
2020026233.tif 000006
【図４Ｂ】
2020026233.tif 000007
【図４Ｃ】
2020026233.tif 000008
【図４Ｄ】
2020026233.tif 000009
【図５】
2020026233.tif 000010
【図６】
2020026233.tif 000011
【図７】
2020026233.tif 000012
【図８Ａ】
2020026233.tif 000013
【図８Ｂ】
2020026233.tif 000014
【図８Ｃ】
2020026233.tif 000015
【図８Ｄ】
2020026233.tif 000016
【図９】
2020026233.tif 000017
【図１０】
2020026233.tif 000018
【図１１Ａ】
2020026233.tif 000019
【図１１Ｂ】
2020026233.tif 000020
【図１１Ｃ】
2020026233.tif 000021
【図１２】
2020026233.tif 000022
【図１３Ａ】
2020026233.tif 000023
【図１３Ｂ】
2020026233.tif 000024