(57)【要約】ホイールローダ（１）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ホイールローダ（１）であって、ジョイスティックレバー（２４）と、力付与部（２７）と、車速センサ（１０５）と、制御部（２８）と、を備える。ジョイスティックレバー（２４）は、オペレータの操作によってリアフレーム（１２）に対するフロントフレーム（１１）のステアリング角（θｓ）を変更する。力付与部（２７）は、オペレータによるジョイスティックレバー（２４）の操作に対して補助力または反力を付与する。車速センサ（１０５）は、ホイールローダ（１）の速度を検出する。制御部（２８）は、車速センサ(１０５)によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部(２７)を制御する。
2017073614.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、
オペレータの操作によって前記リアフレームに対する前記フロントフレームのステアリング角を変更するジョイスティックレバーと、
オペレータによる前記ジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与する力付与部と、
前記作業車両の速度を検出する速度検出部と、
前記速度検出部によって検出された速度に応じて、前記補助力または前記反力を付与するよう前記力付与部を制御する制御部と、
を備えた、
作業車両。
【請求項２】
前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された速度が速くなる程、前記ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力が大きくなるよう前記力付与部を制御する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項３】
前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、前記反力を付与し、
前記速度検出部によって検出された速度が、前記所定速度未満の場合、前記補助力を付与するよう前記力付与部を制御する、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項４】
前記制御部は、
前記速度検出部によって検出された速度が速くなる程、前記ジョイスティックレバーに付与する補助力を小さくするよう前記力付与部を制御する、
請求項２に記載の作業車両。
【請求項５】
前記ジョイスティックレバーの操作によって生じるトルクを検出するトルク検出部を更に備え、
前記制御部は、前記トルク検出部によって検出されたトルクに応じて、前記ジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与するよう前記力付与部を制御する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項６】
前記ステアリング角を変更する油圧アクチュエータと、
前記ジョイスティックレバーと連結され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、を備え、
前記制御弁は、
前記ジョイスティックレバーに連結され前記ジョイスティックレバーの操作量に応じて変位する第１入力部材と、
前記ステアリング角に応じて変位する第２入力部材と、
前記第１入力部材の変位量が前記第２入力部材の変位量に一致する中立位置になるように前記第１入力部材を付勢する付勢部と、を有し、
前記制御部は、前記第２入力部材の変位量に対する前記第１入力部材の変位量の差に応じて、前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御し、
前記ジョイスティックレバーは、前記付勢部による付勢力に対抗して操作される、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項７】
前記制御弁から入力されるパイロット圧に基づいて前記油圧アクチュエータに供給される油の流量を調整するステアリング弁を更に備え、
前記制御弁は、前記パイロット圧を調整することにより、前記ステアリング弁から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、
請求項６に記載の作業車両。
【請求項８】
前記ステアリング角を変更する油圧アクチュエータと、
前記ジョイスティックレバーと連結され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、
前記ジョイスティックレバーと前記制御弁を連結する連結部を更に備え、
前記力付与部は、
前記補助力または前記反力を発生する電動モータと、
前記電動モータによる前記補助力または前記反力を前記連結部に伝達する伝達機構と、を有する、
請求項１に記載の作業車両。
【請求項９】
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の制御方法であって、
前記作業車両の速度を検出する速度検出ステップと、
前記リアフレームに対する前記フロントフレームのステアリング角を変更するジョイスティックレバーのオペレータによる操作に対して、検出された前記速度に応じて補助力または反力を付与する付与ステップと、
を備えた、作業車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。
【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構成が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
特許文献１、２に示す作業車両では、オペレータがジョイスティックレバーを操作することにより、パイロット弁のポートの開閉状態が変わりパイロット圧が変更される。変更されたパイロット圧に応じてステアリング弁から油圧アクチュエータに供給される流量が調整されて、作業車両のステアリング角が変更される。【０００３】
このように油圧によってステアリング角を変更するため、オペレータは、パイロット弁のポートの開閉状態を変更するために必要な軽い操作力をジョイスティックレバーに加えるだけでステアリング角を変更できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１０５７２３号公報
【特許文献２】特開平１１−３２１６６４号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２の作業車両では、オペレータの操作感は、パイロット弁のポートの開閉状態を変更するために必要な力によって決まるため、作業車両の速度を変更した場合であってもオペレータによるジョイスティックレバーの操作感は同じであり、低速走行時の操作性向上と高速走行時の直進安定性を両立することが困難であった。
すなわち、低速走行時の操作性向上を重視して操作感を軽く設定すると、高速走行時の直進安定性が損なわれ、高速走行時の直進安定性を重視して操作感を重く設定すると低速走行時における操作性が損なわれる。
【０００６】
本発明は、上記従来の作業車両の課題を考慮し、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することが可能な作業車両および作業車両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）
第１の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、ジョイスティックレバーと、力付与部と、速度検出部と、制御部と、を備える。ジョイスティックレバーは、オペレータの操作によって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角を変更する。力付与部は、オペレータによるジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与する。速度検出部は、作業車両の速度を検出する。制御部は、速度検出部によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部を制御する。
【０００７】
このように、作業車両の速度に応じてジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与できるため、ジョイスティックレバーの操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
【０００８】
第２の発明にかかる作業車両は、第１の発明にかかる作業車両であって、制御部は、
速度検出部によって検出された速度が速くなる程、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力が大きくなるよう力付与部を制御する。
これにより、段階的に又は連続的に、速度が速くなるほど、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくできる。
【０００９】
このため、高速になるとジョイスティックレバーの操作感は重くなり、低速になるとジョイスティックレバーの操作感は軽くなるため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
第３の発明にかかる作業車両は、第２の発明にかかる作業車両であって、制御部は、速度検出部によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、反力を付与し、速度検出部によって検出された速度が、所定速度未満の場合、補助力を付与するよう力付与部を制御する。
【００１０】
作業車両を高速で動かしている場合にジョイスティックレバーを操作するとき反力を加えることによって操作感を重くでき、高速における走行安定性を向上できる。
第４の発明にかかる作業車両は、第２の発明にかかる作業車両であって、制御部は、速度検出部によって検出された速度が速くなる程、ジョイスティックレバーに付与する補助力を小さくするよう力付与部を制御する。
【００１１】
これにより、例えば、段階的に又は連続的に、速度が速くなるほど、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくでき、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
第５の発明にかかる作業車両は、第１の発明にかかる作業車両であって、トルク検出部を更に備える。制御部は、トルク検出部によって検出されたトルクに応じて、ジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与するよう力付与部を制御する。
【００１２】
これにより、オペレータがジョイスティックレバーに加えたトルクに応じて力を付与できる。例えば、オペレータがジョイスティックレバーに加えたトルクが大きいときには、力付与部によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
第６の発明にかかる作業車両は、第１の発明にかかる作業車両であって、油圧アクチュエータと、制御弁と、を備える。油圧アクチュエータは、ステアリング角を変更する。制御弁は、ジョイスティックレバーと連結され油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。制御弁は、第１入力部材と、第２入力部材と、付勢部と、を有する。第１入力部材は、ジョイスティックレバーに連結されジョイスティックレバーの操作量に応じて変位する。第２入力部材は、ステアリング角に応じて変位する。付勢部は、第１入力部材の変位量が第２入力部材の変位量に一致する中立位置になるように第１入力部材を付勢する。制御部は、第２入力部材の変位量に対する第１入力部材の変位量の差に応じて、油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。ジョイスティックレバーは、付勢部による付勢力に対抗して操作される。
【００１３】
これにより、ジョイスティックレバーを操作した後、ジョイスティックレバーに追従してステアリング角が変更し、ジョイスティックレバーの操作量とステアリング角が一致すると制御弁は中立位置となる。
また、このように制御弁には付勢部が設けられており、オペレータは付勢部による付勢力に対抗する操作力でジョイスティックレバーを操作する。この付勢力に対抗する操作に対して補助力または反力を付与することができる。
【００１４】
第７の発明にかかる作業車両は、第６の発明にかかる作業車両であって、ステアリング弁を更に備える。ステアリング弁は、制御弁から入力されるパイロット圧に基づいて油圧アクチュエータに供給される油の流量を調整する。制御弁は、パイロット圧を調整することにより、ステアリング弁から油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。
これにより、オペレータの操作によってパイロット圧を調整し、ステアリング弁から油圧アクチュエータへの油の供給量が制御され、フロントフレームのリアフレームに対するステアリング角が変更される。
【００１５】
第８の発明にかかる作業車両は、第７の発明にかかる作業車両であって、油圧アクチュエータと、制御弁と、連結部を更に備える。油圧アクチュエータは、ステアリング角を変更する。制御弁は、ジョイスティックレバーと連結され油圧アクチュエータに供給される油の流量を制御する。連結部は、ジョイスティックレバーと制御弁を連結する。力付与部は、電動モータと、伝達機構と、を有する。電動モータは、補助力または反力を発生する。伝達機構は、電動モータによる補助力または反力を連結部に伝達する。
【００１６】
これにより、ジョイスティックレバーと制御弁を連結する連結部に電動モータの力を伝達でき、ジョイスティックレバーの操作に必要な力を変更できる。
第９の発明にかかる作業車両の制御方法は、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の制御方法であって、速度検出ステップと、付与ステップと、を備える。速度検出ステップは、作業車両の速度を検出する。付与ステップは、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角を変更するジョイスティックレバーのオペレータによる操作に対して、検出された速度に応じて補助力または反力を付与する。
【００１７】
このように、作業車両の速度に応じてジョイスティックレバーの操作に対して補助力または反力を付与できるため、ジョイスティックレバーの操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバーの操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
（発明の効果）
本発明によれば、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することが可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る実施の形態のホイールローダの側面図。
【図２】図１のホイールローダのステアリング操作装置の構成を示す油圧回路図。
【図３】図２のパイロット弁を示す断面構成図。
【図４】（ａ）（ｂ）図３のＡＡ´間の矢示断面図、（ｃ）（ｄ）図３のＢＢ´間の矢示断面図。
【図５】図２の連結部およびリンク機構を示す側面図。
【図６】図５のジョイスティックレバーを上面から見た図。
【図７】（ａ）図３のパイロット弁の模式図、（ｂ）図７（ａ）のパイロット弁における車体―レバー偏差角度とレバー反力の関係を示す図、（ｃ）偏差角度αがゼロのときにおける図７（ａ）のＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の矢示断面図、（ｄ）偏差角度αがθ２のときにおける図７（ａ）のＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の矢示断面図、（ｅ）偏差角度αがθ３のときにおける図７（ａ）のＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の矢示断面図。
【図８】図２の力付与部の構成を示す斜視図。
【図９】（ａ）本実施の形態の３種類の異なる車速におけるレバー入力トルクに対するアシスト力を示す図、（ｂ）図９（ａ）に示すアシスト力を付与する場合と付与しない場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示す図。
【図１０】本発明にかかる実施の形態１におけるホイールローダの制御方法を示すフロー図。
【図１１】本実施の形態の変形例の３種類の異なる車速におけるレバー入力トルクに対するアシスト力を示す図。
【図１２】本発明にかかる実施の形態の変形例におけるステアリング操作装置を示す構成図。
【図１３】本発明にかかる実施の形態の変形例における力付与部を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にかかる実施の形態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）
＜１．構成＞
（１−１．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操作装置８（後述する図２参照）と、を備えている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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２４（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。
ステアリング操作装置８は、詳しくは後述するが、ステアリングシリンダ２１、２２を有しており、ステアリングシリンダ２１、２２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に対するステアリング角を変更し、ホイールローダ１の進行方向を変更する。
【００２３】
（１−２．ステアリング操作装置）
図２は、ステアリング操作装置８の構成を示す油圧回路図である。本実施の形態のステアリング操作装置８は、一対のステアリングシリンダ２１，２２と、ステアリング油圧回路２３と、ジョイスティックレバー２４と、連結部２５と、リンク機構２６と、力付与部２７と、制御部２８と、を主に有する。
【００２４】
（１−２−１．ステアリングシリンダ）
一対のステアリングシリンダ２１、２２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２１、２２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２１は、連結軸部１３の左側に配置されている（図１参照）。ステアリングシリンダ２２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２１、２２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。
【００２５】
ステアリングシリンダ２１には、伸長ポート２１ａと収縮ポート２１ｂが設けられており、ステアリングシリンダ２２には、伸長ポート２２ａと収縮ポート２２ｂが設けられている。
ステアリングシリンダ２１の伸長ポート２１ａおよびステアリングシリンダ２２の収縮ポート２２ｂに油が供給され、ステアリングシリンダ２１の収縮ポート２１ｂおよびステアリングシリンダ２２の伸長ポート２２ａから油が排出されると、ステアリングシリンダ２１が伸長し、ステアリングシリンダ２２が収縮する。これによってステアリング角θｓが変化し車両は右に曲がる。また、ステアリングシリンダ２１の収縮ポート２１ｂおよびステアリングシリンダ２２の伸長ポート２２ａに油が供給され、ステアリングシリンダ２１の伸長ポート２１ａおよびステアリングシリンダ２２の収縮ポート２２ｂから油が排出されると、ステアリングシリンダ２１が収縮し、ステアリングシリンダ２２が伸長する。これによってステアリング角θｓが変化し車両は左に曲がる。
【００２６】
なお、ステアリングシリンダ２１、２２の間に配置されている連結軸部１３の近傍には、ステアリング角θｓを検出するステアリング角検出部１０４が設けられている。ステアリング角検出部１０４は、例えばポテンショメータによって構成されており、検出されたステアリング角θｓは検出信号として制御部２８に送られる。
また、ステアリングシリンダ２１には、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１０６が設けられており、ステアリングシリンダ２２には、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１０７が設けられている。これらシリンダストロークセンサ１０６、１０７の検出値が制御部２８に送られ、ステアリング角θｓが検出されてもよい。
【００２７】
（１−２−２．ステアリング油圧回路）
ステアリング油圧回路２３は、ステアリングシリンダ２１、２２に供給する油の流量を調整するための油圧回路である。ステアリング油圧回路２３は、メイン油圧回路３０と、パイロット油圧回路４０と、を有する。
（ａ）メイン油圧経路
メイン油圧回路３０は、メイン油圧源３１からの油をステアリングシリンダ２１、２２に供給する回路であり、ステアリング弁３２を有している。メイン油圧源３１は、油圧ポンプおよびリリーフ弁等から構成される。
【００２８】
ステアリング弁３２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２１、２２に供給される油の流量を調整する流量調整弁である。ステアリング弁３２は、メインポンプポートＰ１、メインドレインポートＰ２、第１ステアリングポートＰ３、および第２ステアリングポートＰ４を有している。メインポンプポートＰ１は、メイン油圧管路３６を介してメイン油圧源３１と接続されている。メインドレインポートＰ２は、メインドレイン管路３７を介して油を回収するドレンタンクＤＴに接続されている。第１ステアリングポートＰ３は、第１ステアリング管路３８を介して、ステアリングシリンダ２１の収縮ポート２１ｂとステアリングシリンダ２２の伸長ポート２２ａに接続されている。第２ステアリングポートＰ４は、第２ステアリング管路３９を介して、ステアリングシリンダ２１の伸長ポート２１ａとステアリングシリンダ２２の収縮ポート２２ｂに接続されている。
【００２９】
また、ステアリング弁３２は、中立位置Ｎｓ、左ステアリング位置Ｌｓ、右ステアリング位置Ｒｓに移動可能な弁体３３を有している。弁体３３が中立位置Ｎｓに配置されている場合は、メインポンプポートＰ１とメインドレインポートＰ２が連通する。この場合、第１ステアリングポートＰ３と第２ステアリングポートＰ４は、それぞれいずれのポートとも連通していない。弁体３３が、左ステアリング位置Ｌｓに配置されている場合は、メインポンプポートＰ１と第１ステアリングポートＰ３が連通し、メインドレインポートＰ２と第２ステアリングポートＰ４が連通する。弁体３３が右ステアリング位置Ｒｓに配置されている場合は、メインポンプポートＰ１と第２ステアリングポートＰ４が連通し、メインドレインポートＰ２と第１ステアリングポートＰ３が連通する。
【００３０】
ステアリング弁３２は、第１パイロット室３４と第２パイロット室３５とを有する。第１パイロット室３４並びに第２パイロット室３５にパイロット圧が供給されていない場合および第１パイロット室３４並びに第２パイロット室３５に同じパイロット圧が供給されている状態では、弁体３３は中立位置Ｎｓに位置する。第１パイロット室３４のみにパイロット圧が供給されている状態では、弁体３３は左ステアリング位置Ｌｓに位置する。第２パイロット室３５のみにパイロット圧が供給されている状態では、弁体３３が右ステアリング位置Ｒｓに位置する。弁体３３が左ステアリング位置Ｌｓおよび右ステアリング位置Ｒｓに位置している場合には、ステアリング弁３２は、供給されるパイロット圧に応じてメイン油圧源３１からの油が通行する開口面積を変化させる。これにより、ステアリング弁３２は、パイロット圧に応じてステアリングシリンダ２１またはステアリングシリンダ２２に供給する油の流量を制御する。
【００３１】
（ｂ）パイロット油圧回路
パイロット油圧回路４０は、パイロット油圧源４３からの油をステアリング弁３２の第１パイロット室３４と第２パイロット室３５に供給するための回路である。
パイロット油圧回路４０は、可変減圧部４１と、パイロット弁４２とを有する。
（ｉ）可変減圧部
可変減圧部４１は、パイロット油圧源４３からパイロット弁４２に送られる油圧を減圧して調整する。可変減圧部４１は、電磁式減圧弁を内蔵し、制御部２８からの指令信号を受けて油圧の制御を行う。
【００３２】
（ｉｉ）パイロット弁
パイロット弁４２は、パイロット油圧源４３からステアリング弁３２に入力されるパイロット圧を調整するロータリー式の弁である。
（パイロット弁の構成概要）
ロータリー式のパイロット弁４２は、パイロットポンプポートＰ５、パイロットドレンポートＰ６、第１パイロットポートＰ７、第２パイロットポートＰ８を有する。パイロットポンプポートＰ５は、パイロット油圧管路４４を介して可変減圧部４１と繋がっており、可変減圧部４１がパイロット油圧源４３に繋がっている。パイロットドレンポートＰ６は、パイロットドレン管路４５を介して油を回収するドレンタンクＤＴに接続されている。第１パイロットポートＰ７は、第１パイロット管路４６を介して、ステアリング弁３２の第１パイロット室３４に接続されている。第２パイロットポートＰ８は、第２パイロット管路４７を介して、ステアリング弁３２の第２パイロット室３５に接続されている。
【００３３】
パイロット弁４２は、操作スプール７１と操作スリーブ７２を含む弁体部６０を有しており、操作スリーブ７２を基準として、操作スプール７１は、中立位置Ｎｐ、左パイロット位置Ｌｐ、および右パイロット位置Ｒｐに移動可能である。
操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して中立位置Ｎｐにある場合は、パイロットポンプポートＰ５、パイロットドレンポートＰ６、第１パイロットポートＰ７、および第２パイロットポートＰ８がそれぞれ連通する。操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して左パイロット位置Ｌｐに配置されている場合には、パイロットポンプポートＰ５と第１パイロットポートＰ７が連通し、パイロットドレンポートＰ６と第２パイロットポートＰ８が連通する。また、操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して右パイロット位置Ｒｐに配置されている場合には、パイロットポンプポートＰ５と第２パイロットポートＰ８が連通し、パイロットドレンポートＰ６と第１パイロットポートＰ７が連通する。
【００３４】
図３は、パイロット弁４２の断面構成図である。
パイロット弁４２は、弁体部６０と、操作入力軸６１と、フィードバック入力軸６２と、ハウジング６３と、第１スプリング６４と、第２スプリング６５と、フィードバック部６６と、を主に有する。
（操作入力軸）
操作入力軸６１は、その中心軸Ｏ周りに回転可能に設けられており、ハウジング６３に挿入されている。操作入力軸６１は、後述するジョイスティックレバー２４と連結部２５を介して連結されている。操作入力軸６１は、ジョイスティックレバー２４の左右への回転角θｉｎと同じ回転角で回転する。
【００３５】
（フィードバック入力軸）
フィードバック入力軸６２は、操作入力軸６１と同軸上に配置されており、中心軸Ｏ周りに回転可能に設けられている。フィードバック入力軸６２は、操作入力軸６１と対向するようにハウジング６３に挿入されている。フィードバック入力軸６２は、後述するリンク機構２６を介してフロントフレーム１１と連結されており、フロントフレーム１１のリアフレーム１２に対するステアリング角θｓと同じ回転角で回転する。
【００３６】
（ハウジング）
ハウジング６３には、略円筒状の空間が形成されており、上述したように操作入力軸６１およびフィードバック入力軸６２が挿入されている。ハウジング６３には、弁体部６０およびフィードバック部６６が収納されており、パイロットポンプポートＰ５、パイロットドレンポートＰ６、第１パイロットポートＰ７、および第２パイロットポートＰ８が形成されている。
【００３７】
（弁体部）
弁体部６０は、操作スプール７１と、操作スリーブ７２とを有し、操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して回転することにより、中立位置Ｎｐ、左パイロット位置Ｌｐ、および右パイロット位置Ｒｐをとる。
操作スプール７１は、略円筒状であって操作入力軸６１と同軸上に配置されており、操作入力軸６１と接続されている。ジョイスティックレバー２４は、後述する連結部２５を介して操作入力軸６１と繋がっており、オペレータがジョイスティックレバー２４を回転角θｉｎ右側に操作すると、操作入力軸６１および操作スプール７１も中心軸Ｏを中心に回転角θｉｎ右回転する。また、操作スプール７１の操作入力軸６１寄りには、中心軸Ｏを挟むように対向する２か所の位置に周方向に沿ってスリット７１ａ、７１ｂが形成されている。
【００３８】
操作スリーブ７２は略円筒状であって、操作スプール７１の外側であってハウジング６３の内側に、操作スプール７１およびハウジング６３に対して回転可能に配置されている。
なお、本明細書において右回転および左回転とは、上方から見た場合の回転方向を示す。
【００３９】
（第１スプリング）
第１スプリング６４は、互いに回転可能な操作スプール７１と操作スリーブ７２の間に挿入されており、互いの回転角の差に応じた反力を発生させる。
図４（ａ）は、中心軸Ｏに対して垂直なＡＡ´間の矢示断面図である。図４（ａ）に示すように、操作スプール７１には、方形状の孔７１ｃ、７１ｄが、直径方向の対向壁のそれぞれに設けられている。また、操作スリーブ７２の操作入力軸６１側の端には、直径方向の対向壁のそれぞれに矩形状の溝７２ｃ、７２ｄが形成されている。第１スプリング６４は、複数枚の凸形状の板バネを重ね合わせた２組の板バネ部６４ａから形成される。２組の板バネ部６４ａは、図４（ａ）においてＸ型になるように、凸同士を対向させるように配置されている。２組の板バネ部６４ａは、操作スプール７１の孔７１ｃ、７１ｄを貫通して、両端が操作スリーブ７２の溝７２ｃ、７２ｄに貫入されている。このように第１スプリング６４によって操作スプール７１と操作スリーブ７２は連結されている。
【００４０】
図４（ａ）のように、孔７１ｃと溝７２ｃの周方向の位置が略一致し、孔７１ｄと溝７２ｄの周方向の位置が略一致した状態が、弁体部６０が中立位置Ｎｐに位置した状態である。
また、ジョイスティックレバー２４を操作することによって、図４（ｂ）に示すように操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して回転し、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して左パイロット位置Ｌｐまたは右パイロット位置Ｒｐに移動する。ジョイスティックレバー２４を右側に回転操作すると、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して右側に回転し右パイロット位置Ｒｐに移動する。また、ジョイスティックレバー２４を左側に回転操作すると、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して左側に回転し左パイロット位置Ｌｐに移動する。
【００４１】
なお、この移動の際には、オペレータは第１スプリング６４のバネ力に逆らってジョイスティックレバー２４を移動させるため、ジョイスティックレバー２４にはレバー反力が生じる。いいかえると、第１スプリング６４は、操作スリーブ７２に対して中立位置Ｎｐに位置するように操作スプール７１を付勢する。
（フィードバック部）
一方、フィードバック部６６は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のステアリング角θｓを弁体部６０にフィードバックする。フィードバック部６６は、フィードバックスプール７３と、フィードバックスリーブ７４と、ドライブシャフト７５と、第１センタピン７６と、規制部７８と、を主に有する。
【００４２】
ドライブシャフト７５は、操作入力軸６１とフィードバック入力軸６２の間であって、操作入力軸６１とフィードバック入力軸６２と同軸上（中心軸Ｏ）に配置されている。ドライブシャフト７５は、操作スプール７１の内側に配置されている。ドライブシャフト７５の操作入力軸６１側の端には、第１センタピン７６が中心軸Ｏに対して垂直に配置されている。第１センタピン７６の両端は、スリット７１ａ、７１ｂを通過して操作スリーブ７２に固定されている。詳しくは後述するが、第１センタピン７６とスリット７１ａ、７１ｂによって操作スプール７１の操作スリーブ７２に対する回転角は所定範囲内の角度に規制される。また、第１センタピン７６が操作スリーブ７２とドライブシャフト７５に固定されているため、ドライブシャフト７５が回転するとドライブシャフト７５と一体化された操作スリーブ７２も回転する。
【００４３】
フィードバックスプール７３は、略円筒状であってフィードバック入力軸６２と同軸上に配置されており、フィードバック入力軸６２と接続されている。フィードバックスプール７３のフィードバック入力軸６２寄りには、中心軸Ｏを挟むように対向する２か所の位置に周方向に沿ってスリット７３ａ、７３ｂが形成されている。フィードバックスプール７３の内側には、ドライブシャフト７５が配置されている。フィードバック入力軸６２は、後述するリンク機構２６を介してフロントフレーム１１に連結されており、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対してステアリング角θｓ右側に回転すると、フィードバック入力軸６２およびフィードバックスプール７３もステアリング角θｓと同じ回転角θｓ右側に回転する。
【００４４】
フィードバックスリーブ７４は略円筒形状であって、フィードバックスプール７３の外側であってハウジング６３の内側に、フィードバックスプール７３およびハウジング６３に対して回転可能に配置されている。
規制部７８は、フィードバックスリーブ７４のフィードバックスプール７３に対する回転を所定範囲内の角度に規制する。規制部７８は、第２センタピン７７と、スリット７３ａ、７３ｂの周方向の両端の壁部７３ａｅ、７３ｂｅ（後述する図７参照）によって構成される。
【００４５】
第２センタピン７７は、ドライブシャフト７５のフィードバック入力軸６２側の端に、中心軸Ｏに対して垂直に配置されている。第２センタピン７７の両端は、スリット７３ａ、７３ｂを通過してフィードバックスリーブ７４に固定されている。第２センタピン７７とスリット７３ａ、７３ｂによってフィードバックスリーブ７４のフィードバックスプール７３に対する回転は所定範囲内の角度に規制される。また、第２センタピン７７がフィードバックスリーブ７４とドライブシャフト７５に固定されているため、フィードバックスリーブ７４が回転すると、フィードバックスリーブ７４と一体化されたドライブシャフト７５も回転する。このドライブシャフト７５の回転により、第１センタピン７６によってドライブシャフト７５と固定されている操作スリーブ７２が回転する。
【００４６】
（第２スプリング）
第２スプリング６５は、互いに回転可能なフィードバックスプール７３とフィードバックスリーブ７４の間に挿入されており、互いの回転差に応じた反力を発生させる。図４（ｃ）は、図２３のＢＢ´間の矢示断面図である。
図４（ｃ）に示すように、フィードバックスプール７３には、方形状の孔７３ｃ、７３ｄが、直径方向の対向壁のそれぞれに設けられている。
【００４７】
また、フィードバックスリーブ７４のフィードバック入力軸６２側の端には、直径方向の対向壁のそれぞれに矩形状の溝７４ｃ、７４ｄが形成されている。第２スプリング６５は、複数枚の凸形状の板バネを重ね合わせた２組の板バネ部６５ａから形成される。２組の板バネ部６５ａは、図４（ｃ）においてＸ型になるように、凸同士を対向させるように配置されている。２組の板バネ部６５ａは、フィードバックスプール７３の孔７３ｃ、７３ｄを貫通して、両端がフィードバックスリーブ７４の溝７４ｃ、７４ｄに貫入されている。このように、フィードバックスプール７３とフィードバックスリーブ７４は第２スプリング６５によって連結されている。この図４（ｃ）の状態では、孔７３ｃと溝７４ｃが周方向において一致し、孔７３ｄと溝７４ｄが周方向において一致している。このようにフィードバックスプール７３の孔７３ｃ、７３ｄの周方向の位置に、溝７４ｃ、７４ｄの周方向の位置が合うようにフィードバックスリーブ７４は第２スプリング６５によって付勢されている。
【００４８】
なお、第１スプリング６４は操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して規制されるまで撓むが、規制されるまでの第１スプリング６４に生じる反力以上の力を加えることによって撓み始めるように第２スプリング６５は設定されている。
詳しくは図７を用いて後述するが、操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して規制される角度まで回転し、更に、ジョイスティックレバー２４を操作した場合に、図４（ｄ）に示すように、第２スプリング６５が撓んでフィードバックスリーブ７４はフィードバックスプール７３に対して回転する。尚、図４（ｄ）は、図３のＢＢ´間の矢示断面図であり、下方から視ているため、図４（ｂ）と比較して回転方向の矢印が逆向きになっている。
【００４９】
すなわち、操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して規制される角度以上にジョイスティックレバー２４を操作させる場合には、オペレータは、第２スプリング６５の付勢力に逆らってジョイスティックレバー２４を操作する必要がある。
上記フィードバック部６６の構成によって、ステアリング角の変化に応じてフィードバック入力軸６２が回転するとフィードバックスプール７３が回転し、フィードバックスプール７３と第２スプリング６５を介して連結しているフィードバックスリーブ７４も回転する。そして、フィードバックスリーブ７４と、第２センタピン７７、ドライブシャフト７５および第１センタピン７６を介して固定されている操作スリーブ７２が回転し、操作スプール７１と操作スリーブ７２の回転角の差に変化が生じパイロット圧が変更される。
【００５０】
すなわち、パイロット弁４２では、操作入力軸６１の回転角θｉｎとフィードバック入力軸６２の回転角ｆｂ（ステアリング角θｓと一致する）との差αに応じて、操作スリーブ７２に対する操作スプール７１の位置が、中立位置Ｎｐ、左パイロット位置Ｌｐまたは右パイロット位置Ｒｐに移動する。回転角の差αがゼロの場合は、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して中立位置Ｎｐに位置する。また、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して左パイロット位置Ｌｐまたは右パイロット位置Ｒｐに位置する場合には、パイロット弁４２は、回転角の差αに応じてパイロット油圧源４３からの油が通過する開口面積を変化させる。これにより、回転角の差αに応じてパイロット弁４２からステアリング弁３２に送られるパイロット圧が調整される。
【００５１】
なお、操作入力軸６１には、例えばロータリセンサによって構成された第１回転角検出部１０１が設けられている。第１回転角検出部１０１は、操作入力軸６１の回転角θｉｎを検出する。フィードバック入力軸６２には、例えばロータリセンサによって構成された第２回転角検出部１０２が設けられている。また、第２回転角検出部１０２は、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）を検出する。第１回転角検出部１０１および第２回転角検出部１０２によって検出された回転角θｉｎ、θｆｂは、検出信号として制御部２８に送られる。
【００５２】
上述したように、ステアリング角検出部１０４によって、連結軸部１３においてもステアリング角θｓの検出を行っているが、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂは、ステアリング角θｓと一致するため、ステアリング角検出部１０４が設けられていなくてもよい。
（１−２−３．ジョイスティックレバー、連結部）
図５は、キャブ５内の構成を示す側面図である。キャブ５内には、オペレータが着座する運転席５ａが設けられている。運転席５ａの車幅方向左側にはステアリングボックス８０が配置されている。
【００５３】
ジョイスティックレバー２４は、ステアリングボックス８０から前に向かって斜め上方に突出して配置されている。
連結部２５は、ジョイスティックレバー２４とパイロット弁４２とを連結する。連結部２５は、ステアリング操作軸８１と、連結バー８２と、ユニバーサルジョイント部８３と、を主に有している。
【００５４】
ステアリング操作軸８１は、鉛直方向に配置されており、その中心軸Ｅを中心に回転可能にステアリングボックス８０に支持されている。連結バー８２は、ステアリングボックス８０内に配置されており、ジョイスティックレバー２４とステアリング操作軸８１を連結している。
ステアリング操作軸８１は、詳細には、レバー側軸部８１ａと、入力軸部８１ｂと、弁側軸部８１ｃが順に繋がって構成されている（後述の図８参照）。すなわち、レバー側軸部８１ａの一端は連結バー８２に連結されており、レバー側軸部８１ａの他端は入力軸部８１ｂの一端に繋がっている。また、入力軸部８１ｂの他端は、弁側軸部８１ｃの一端に繋がっており、弁側軸部８１ｃの他端は、ユニバーサルジョイント部８３に繋がっている。入力軸部８１ｂには、後述する力付与部２７からの補助力または反力が入力される。
【００５５】
ユニバーサルジョイント部８３は、ステアリング操作軸８１と、運転席５ａの近傍に配置されているパイロット弁４２の操作入力軸６１とを連結している。ユニバーサルジョイント部８３は、伸縮自在な中央部８３ａと、中央部８３ａの両端に配置されたジョイント部８３ｂ、８３ｃを有している。ジョイント部８３ｂは、ステアリング操作軸８１に連結されている。ジョイント部８３ｃは、操作入力軸６１に連結されている。
【００５６】
図６は、ジョイスティックレバー２４近傍を上方から視た平面図である。図６に示すように、ジョイスティックレバー２４は、ステアリングボックス８０の上面に形成された円弧状の孔８４から斜め上方に突出して形成されている。ジョイスティックレバー２４は、ステアリング操作軸８１（詳細には中心軸Ｅ）を中心にして水平方向に旋回可能となっている。また、ステアリングボックス８０の孔８４の右端の縁にはＲマークが形成されており、左端の縁にはＬマークが形成されている。
【００５７】
例えば、図６に示すように、オペレータがジョイスティックレバー２４を中央位置から右側に回転角θin回転操作すると、ステアリング操作軸８１も回転角θin右回転する。このステアリング操作軸８１の回転角θinの回転が、ユニバーサルジョイント部８３を介して操作入力軸６１に伝達されて、操作入力軸６１も回転角θin右回転する。ジョイスティックレバー２４を左回転させたときも同様である。
【００５８】
（１−２−４．リンク機構）
リンク機構２６は、フォローアップレバー９１と、フォローアップリンク９２と、ブラケット９３とを有する、
フォローアップリンク９２は、パイロット弁４２のフィードバック入力軸６２に固定されている。ブラケット９３は、フロントフレーム１１に固定されている。フォローアップリンク９２は、フォローアップレバー９１とブラケット９３とを連結している。
【００５９】
このリンク機構２６によって、リアフレーム１２に配置されているパイロット弁４２とフロントフレーム１１がリンクされている。
リンク機構２６によってリアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のステアリング角θｓと、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂは、同じ角度となる。
すなわち、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して連結軸部１３を中心にしてステアリング角θｓ右側に回転した場合には、リンク機構２６を介してフィードバック入力軸６２も回転角θｓ右回転し、ステアリング角θｓ左側に回転した場合には、リンク機構２６を介してフィードバック入力軸６２も回転角θｓ左回転する。
【００６０】
（１−２−５．レバー反力）
次に、ジョイスティックレバー２４を操作する際に第１スプリング６４および第２スプリング６５によって生じるレバー反力について説明する。
図７（ａ）は、パイロット弁４２を模式的に示した図である。図７（ｂ）は、車体―レバー偏差角度とレバー反力の関係を示す図である。なお、車体―レバー偏差角度αは、ジョイスティックレバー２４の回転角θｉｎと、フロントフレーム１１のリアフレーム１２に対するステアリング角θｓ（＝θｆｂ）の差（θｉｎ―θｆｂ）である。また、図７（ｃ）は、偏差角度αがゼロのときにおける図７（ａ）のＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の矢示断面図である。図７（ｄ）は、偏差角度αがθ２のときにおける図７（ａ）のＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の矢示断面図である。図７（ｅ）は、偏差角度αがθ３のときにおける図７（ａ）のＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の矢示断面図である。図７（ａ）に示すように、ＣＣ´間、ＤＤ´間、ＥＥ´間およびＦＦ´間の断面図は、いずれも上方から視た図である。尚、図７（ｂ）では、説明を分かり易くするためジョイスティックレバー２４の遊びは考慮していない。
【００６１】
オペレータがジョイスティックレバー２４を中央位置から回転角θｉｎで回転操作した場合、操作入力軸６１も回転角θｉｎで回転する。一方、ステアリングシリンダ２１、２２の応答が遅れるため、回転角θｉｎに追従してステアリング角θｓも除々に大きくなる。このジョイスティックレバー２４の回転角θｉｎが目標とするステアリング角を示し、ステアリング角θｓが実際の実ステアリング角を示す。ステアリング角θｓの変化に対応して、フィードバック入力軸６２もステアリング角θｓと同じ回転角θｓで回転する。そして、フィードバック入力軸６２とともにフィードバックスプール７３も回転し、その回転によって第２スプリング６５を介して連結しているフィードバックスリーブ７４も回転する。
【００６２】
ここで、フィードバックスリーブ７４と操作スリーブ７２は、第１センタピン７６、第２センタピン７７およびドライブシャフト７５によって一体化されているため、フィードバックスリーブ７４の回転によって操作スリーブ７２も回転する。
すなわち、操作スプール７１の回転角と操作スリーブ７２の回転角の間に生じた回転角の差が、偏差角度αに対応する（図４（ｂ）参照）。
【００６３】
第１スプリング６４は、操作スプール７１を操作スリーブ７２に対して中立位置Ｎｐになるように付勢しているため、偏差角度αを大きくするためには、第１スプリング６４の付勢力に逆らってジョイスティックレバー２４を操作する必要がある。
第１スプリング６４は、図７（ｂ）に示すバネ特性Ｓ１を有している。第１スプリング６４のバネ特性Ｓ１では、操作入力軸６１を回転させるためには初期反力Ｆ１（第１スプリング６４を撓ませ始めるために必要な力）以上の力でジョイスティックレバー２４を操作する必要がある。また、第１スプリング６４のバネ特性Ｓ１では、偏差角度αが大きくなるに従ってレバー反力が大きくなる。すなわち、偏差角度αが大きくなるに従って、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な力が大きくなる。
【００６４】
図７（ｃ）に示すように、偏差角度αがゼロの中立位置Ｎｐでは、第１センタピン７６は、操作スプール７１のスリット７１ａ、７１ｂの中央に配置されている。また、第２センタピン７７は、フィードバックスプール７３のスリット７３ａ、７３ｂの中央に配置されている。
そして、ジョイスティックレバー２４を例えば右側に回転操作して偏差角度αを大きくし、偏差角度αが角度θ２に達すると、図７（ｄ）に示すように、第１センタピン７６がスリット７１ａの周方向に形成されている壁部７１ａｅと、スリット７１ｂの周方向に形成されている壁部７１ｂｅに当接する。このとき、第２センタピン７７は、フィードバックスプール７３のスリット７３ａ、７３ｂの中央に配置されている。これは、偏差角度αが角度θ２のときの第１スプリング６４による反力をＦ２とすると、第２スプリング６５のバネ特性Ｓ２に示すように初期反力（第２スプリング６５を撓ませ始めるために必要な力）がＦ２に設定されているためである。なお、第２スプリング６５の初期反力は、Ｆ２より大きく設定されていてもよく、Ｆ２以上であればよい。
【００６５】
更に、オペレータがジョイスティックレバー２４を右側に回転操作するためには、第２スプリング６５の反力に逆らって操作する必要がある。すなわち、ジョイスティックレバー２４を更に右側に回転操作する場合、第１センタピン７６が壁部７１ｂｅと壁部７１ａｅに当接しているため、操作スプール７１を回転させようとすると操作スリーブ７２ごと回転させる必要がある。また、上述したように操作スリーブ７２は、フィードバックスリーブ７４と一体化されており、フィードバックスプール７３はフィードバック入力軸６２と接続されている。このため、ジョイスティックレバー２４を更に右側に回転操作する場合には、図４（ｄ）に示すように、第２スプリング６５の反力に逆らって操作することになる。そして、偏差角度αがθ３に達すると、図７（ｅ）に示すように第２センタピン７７がスリット７３ａの周方向に形成されている壁部７３ａｅと、スリット７３ｂの周方向に形成されている壁部７３ｂｅに当接する。このように、第２センタピン７７は、角度（θ３−θ２）回転可能となっている。すなわち、角度θ３よりも偏差角度が大きく出来ないようにパイロット弁４２は構成されている。このため、図７（ｂ）に示すように角度θ３でレバー反力が直線的に立ち上がっている。この第２センタピン７７の壁部７３ａｅ、７３ｂｅへの当接が勢い良く行われた場合、急減な反動が発生してオペレータの手首に負担が生じる。この角度θ３は、キャッチアップ角とも呼ばれる。
【００６６】
なお、図７（ｂ）では、ジョイスティックレバー２４を右側に回転操作した場合を例に挙げて説明したが、左側に回転操作した場合も同様であり、その場合、偏差角度αはマイナスの値となる（後述する図９（ｂ）の二点鎖線Ｌ７参照）。すなわち、偏差角度αが−θ２に達すると第１センタピン７６が壁部７１ａｅ、７１ｂｅに当接し、−θ３で第２センタピン７７が壁部７３ａｅ、７３ｂｅに当接する。このように、偏差角度αの絶対値が角度θ３より大きくならないようにパイロット弁４２は構成されている。
【００６７】
なお、偏差角度αがθ２に達するまでは、操作スプール７１の回転角と操作スリーブ７２の回転角に差が生じるが、角度θ２を越えると操作スプール７１と操作スリーブ７２の間には回転角に差が生じないため、パイロット弁４２の開度は一定である。また、偏差角度αが角度θ２〜θ３の間は、パイロット弁４２の開度は一定であるが、可変減圧部４１を制御し偏差角度に応じてパイロット圧を変化させればよい。
【００６８】
（１−２−６．力付与部）
図８は、力付与部２７を示す斜視図である。
力付与部２７は、ジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力または反力を付与する。力付与部２７は、電動モータ１１１と、ウォームギア１１２とを有する。ウォームギア１１２は、円筒ウォーム１１２ａとウォームホイール１１２ｂを持つ。ウォームホイール１１２ｂは、上述した入力軸部８１ｂの周囲に設けられており、円筒ウォーム１１２ａと噛み合っている。電動モータ１１１の出力軸は、円筒ウォーム１１２ａに接続されており、円筒ウォーム１１２ａを、その中心軸周りに回転させる。電動モータ１１１は、制御部２８に設けられている駆動回路２０４からの指令に基づいて駆動する。
【００６９】
なお、入力軸部８１ｂの第１端８１ｂ１がレバー側軸部８１ａと繋がっており、第２端８１ｂ２が弁側軸部８１ｃと繋がっている。
電動モータ１１１が駆動されると、円筒ウォーム１１２ａが回転し、その回転によってウォームホイール１１２ｂが回転し、ウォームホイール１１２ｂと固定されている入力軸部８１ｂにも回転力が生じる。円筒ウォーム１１２ａの回転方向を変えることによって、入力軸部８１ｂに左回転および右回転のいずれの方向にも回転力を加えることができる。
【００７０】
例えば、ジョイスティックレバー２４を右回転させる際に、入力軸部８１ｂに右回転方向に力を加えることによって、ジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力を付与することになる。また、ジョイスティックレバー２４を右回転させる際に、入力軸部８１ｂに左回転方向に力を加えることによって、ジョイスティックレバー２４の操作に対して反力を付与することなる。
【００７１】
なお、入力軸部８１ｂには、トルクセンサ１０３が設けられている。トルクセンサ１０３は、オペレータがジョイスティックレバー２４に加えることによって入力軸部８１ｂに生じるトルクを検出する。本実施の形態のトルクセンサ１０３は、例えば、トーションバーのねじれをコイルによって検出することにより、入力軸部８１ｂの回転方向と入力軸部８１ｂに生じるトルクを検出する。検出された回転方向およびトルクＴは、操舵トルク信号として制御部２８へ出力される。
【００７２】
（１−２−７．制御部）
制御部２８は、ＣＰＵ等の演算装置と、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の記憶装置を有している。
制御部２８は、有線または無線により電動モータ１１１および可変減圧部４１に指令信号を出力して、電動モータ１１１および可変減圧部４１を制御する。
制御部２８には、第１回転角検出部１０１によって検出された操作入力軸６１の回転角θinと、第２回転角検出部１０２によって検出されたフィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）、ステアリング角検出部１０４によって検出されたステアリング角θｓが検出信号として入力される。
【００７３】
また、制御部２８には、図２に示す車速センサ１０５によって検出された車速Ｖも検出信号として入力される。さらに、制御部２８には、トルクセンサ１０３によって検出されたトルクＴも操舵トルク信号として入力される。
制御部２８は、回転角θｉｎ、回転角θｆｂ（＝θｓ）、および車速Ｖに基づいて可変減圧部４１を制御する。これにより、左右のステアリングシリンダ２１、２２への油の流量が急減に変化しないように、パイロット弁４２に送られるパイロット圧の元圧を制御できる。
【００７４】
また、制御部２８は、回転角θｉｎ、回転角θｆｂ（＝θｓ）、車速Ｖ、および操舵トルク信号（トルクＴを含む）等に基づいて、電動モータ１１１を制御する。
このように、制御部２８は、トルクＴの値に基づいて、電動モータ１１１を駆動させてオペレータのジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力または反力を付与できる。
【００７５】
＜２．動作＞
以下に、本実施の形態のホイールローダ１のステアリング動作について説明する。
（２−１．ステアリング操作）
ジョイスティックレバー２４が中央位置にある場合、操作入力軸６１は所定の初期位置に位置しており、操作入力軸６１による回転角θｉｎはゼロである。また、ステアリング角θｓもゼロであるため、フィードバック入力軸６２も所定の初期位置に位置している。なお、本実施の形態では、ステアリング角θｓは、図７（ａ）に示すように、リアフレーム１２に対して前後方向に沿った状態をゼロとして、その状態からの角度を示す。また、回転角θｉｎは、図６に示すように、ジョイスティックレバー２４の中央位置からの回転角を示す。また、偏差角を求める際には、例えば、右方向への回転をプラスの角度、左方向への回転をマイナスの角度として演算しても良い。
【００７６】
このとき、操作スプール７１は、操作スリーブ７２に対して図４（ａ）に示す中立位置Ｎｐに位置する。この場合、ステアリング弁３２の第１パイロット室３４と第２パイロット室３５のパイロット圧は同じであり、ステアリング弁３２の弁体３３も中立位置Ｎｓとなっている。このため、左右のステアリングシリンダ２１、２２への油の供給または排出が行われておらず、ステアリング角θｓはゼロに維持され、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）もゼロに維持される。
【００７７】
次に、オペレータがジョイスティックレバー２４を図６に示すように中央位置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が第１スプリング６４のＦ１を越えると操作入力軸６１がジョイスティックレバー２４と同様に右方向に回転して操作入力軸６１の回転角θｉｎが増大する。このとき、左右のステアリングシリンダ２１、２２の反応の遅れのために、ステアリング角θｓはまだゼロの状態であり、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）もゼロである。このため、回転角θｉｎとステアリング角θｓの偏差角度（α＝θｉｎ―θｓ）は増大する。
【００７８】
上記操作入力軸６１の回転とともに操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して右回転する。ここで、操作スリーブ７２は、フィードバックスリーブ７４と一体化されており、フィードバックスリーブ７４は、第２スプリング６５によってフィードバックスプール７３と連結されている。そして、第２スプリング６５の初期反力Ｆ２は、図７（ｂ）に示す第１スプリング６４のバネ特性Ｓ１の反力以上である。そのため、操作スリーブ７２は、操作スプール７１に連れられて回転せず、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して右回転する。
【００７９】
このように、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して右回転して右パイロット位置Ｒｐに移動し、第２パイロットポートＰ８にパイロット圧が供給され、第２パイロット室３５にパイロット圧が供給される。
これにより、ステアリング弁３２の弁体３３が右ステアリング位置Ｒｓに移動し、ステアリングシリンダ２１の伸長ポート２１ａおよびステアリングシリンダ２２の収縮ポート２２ｂに油が供給されるとともに、ステアリングシリンダ２１の収縮ポート２１ｂおよびステアリングシリンダ２２の伸長ポート２２ａから油が排出される。これによりステアリング角θｓ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（図２のＲ参照）。このステアリング角θｓの変化は、リンク機構２６によってフィードバック入力軸６２へと伝達され、フィードバック入力軸６２は回転角θｓで回転する。
【００８０】
オペレータがジョイスティックレバー２４を所定の回転角θ１で停止させると、操作入力軸６１も回転角θ１で停止する。一方、ステアリング角θｓは除々に増大しているため、フィードバック入力軸６２の回転角θｓも増大する。フィードバック入力軸６２とともにフィードバックスプール７３も回転し、フィードバックスプール７３と第２スプリング６５を介して連結しているフィードバックスリーブ７４も回転する。フィードバックスリーブ７４は、第１センタピン７６、第２センタピン７７、およびドライブシャフト７５を介して操作スリーブ７２と一体化されているため、フィードバックスリーブ７４の回転とともに操作スリーブ７２も回転する。操作スリーブ７２の回転によって操作スリーブ７２と操作スプール７１の回転角の差（偏差角度α）は小さくなる。そして、ステアリング角θｓ（フィードバック入力軸６２の回転角θｓ）が回転角θ１（操作入力軸６１の回転角θｉｎ）に追いつくと、偏差角度αがゼロになる。このとき、パイロット弁４２の操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して中立位置Ｎｐに位置している。この場合、ステアリング弁３２の第１パイロット室３４と第２パイロット室３５のパイロット圧は同じであり、ステアリング弁３２も中立位置Ｎｓとなる。このため、左右のステアリングシリンダ２１、２２への油の供給または排出が行われておらず、ステアリング角θｓは回転角θ１に維持される。
【００８１】
このように、ジョイスティックレバー２４を右側へ回転させ所定の回転角θ１で停止させると、ステアリング角θｓも同じ回転角θ１に維持される。これにより、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して右側へ回転角θ１の方向に向けて維持される。
次に、オペレータがジョイスティックレバー２４を右側位置から中央位置に向けて戻すと、操作入力軸６１も同様に回転して操作入力軸６１の回転角θｉｎが減少する。このとき、左右のステアリングシリンダ２１、２２の反応の遅れのために、ステアリング角θｓはまだ回転角θ１の状態である。このため、回転角の差α（＝θｉｎ―θｓ）はゼロから減少してマイナスになる。すると、操作スプール７１が操作スリーブ７２に対して左回転して左パイロット位置Ｌｐに移動し、第１パイロットポートＰ７にパイロット圧が供給される。これにより、ステアリング弁３２の弁体３３が左ステアリング位置Ｌｓに移動し、ステアリングシリンダ２１の収縮ポート２１ｂおよびステアリングシリンダ２２の伸長ポート２１ａに油が供給されるとともに、ステアリングシリンダ２１の伸長ポート２１ａおよびステアリングシリンダ２２の収縮ポート２１ｂから油が排出される。これによりステアリング角θｓが回転角θ１から除々に減少する。このステアリング角θｓの変化は、リンク機構２６によってフィードバック入力軸６２へと伝達され、フィードバック入力軸６２はステアリング角θｓの変化と同じ回転角の変化で回転する。
【００８２】
オペレータがジョイスティックレバー２４を中央位置で停止させると、操作入力軸６１も初期位置すなわち回転角θｉｎがゼロの位置で停止する。一方、ステアリング角θｓも回転角θ１から除々に減少しているため、回転角の差（偏差角度）αは除々に小さくなる。そして、ステアリング角θｓがゼロになると、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）もゼロとなり、回転角の差αはゼロとなる。このとき、操作スプール７１は操作スリーブ７２に対して中立位置Ｎｐに配置されている。この場合、ステアリング弁３２の第１パイロット室３４と第２パイロット室３５のパイロット圧は同じであり、ステアリング弁３２も中立位置Ｎｓとなっている。このため、左右のステアリングシリンダ２１、２２への油の供給または排出が行われておらず、ステアリング角θｓ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。
【００８３】
なお、ジョイスティックレバー２４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。
（２−２．力付与部の制御）
次に、上述したようなジョイスティックレバー２４の操作が行われた際の力付与部２７の制御について説明する。
【００８４】
本実施の形態のホイールローダ１は、車両速度に応じてジョイスティックレバー２４の操作に対して付与する力を変更するように力付与部２７を制御する。より詳細には、ホイールローダ１の制御部２８は、車速センサ１０５によって検出された速度が速くなるほど、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力が大きくなるように力付与部２７を制御する。
【００８５】
制御部２８は、車速ごとにジョイスティックレバー２４によって入力されるトルクに対して付与するアシスト力を示すアシスト力情報を記憶しており、アシスト力情報に基づいて力付与部２７を制御する。
（２−２−１．アシスト力情報）
図９（ａ）は、入力トルクに対して付与する車速ごとのアシスト力（アシスト力情報）を示す図である。図９（ａ）には、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合（実線Ｌ１）、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合（点線Ｌ２）、および車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合（一点鎖線Ｌ３）におけるレバー入力トルクに対して付与するアシスト力（アシスト力情報）が示されている。
【００８６】
図９（ａ）に示すアシスト力情報では、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合（Ｌ１）と車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合（Ｌ２）では、レバー入力トルクに対して付与するアシスト力はプラスの値であり、ジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力が加えられる。すなわち、ジョイスティックレバー２４を右側に回転させる場合には、力付与部２７は入力軸部８１ｂに右回転方向に力を付与するように制御される。また、ジョイスティックレバー２４を左側に回転させる場合には、力付与部２７は入力軸部８１ｂに左回転方向に力を付与するように制御される。
【００８７】
また、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合（Ｌ１）と車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合（Ｌ２）を比較すると、０ｋｍ／ｈの場合の方が２５ｋｍ／ｈの場合よりもレバー入力トルクに対して付与するアシスト力が大きくなっている。
また、図９（ａ）に示すように、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合（Ｌ３）の場合には、レバー入力トルクに対して付与するアシスト力はマイナスになっており、ジョイスティックレバー２４の操作に対して反力が加えられる。
【００８８】
すなわち、ジョイスティックレバー２４を右側に回転させる場合には、力付与部２７は入力軸部８１ｂに左回転方向に力を付与し、ジョイスティックレバー２４を左側に回転させる場合には、力付与部２７は入力軸部８１ｂに右回転方向に力を付与する。これによって、ジョイスティックレバー２４を操作する際に大きな操作力が必要になる。
なお、トルクセンサ１０３から入力される操舵トルク信号には、トルクの大きさだけでなく、回転方向の情報も含まれているため、制御部２８は、回転方向の情報に基づいてジョイスティックレバー２４の操作方向を認識し、速度ごとに適切な向きに電動モータ１１１を回転させる。
【００８９】
図９（ｂ）は、図９（ａ）に示すアシスト力情報に基づいて力を付与した場合と力を付与しない場合の偏差角度αに対するレバー反力を示す図である。実線Ｌ４は、車両速度が０ｋｍ／ｈの場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示し、点線Ｌ５は、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示し、一点鎖線Ｌ６は、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合における車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示す。また、二点鎖線Ｌ７は、力の付与を行わない場合の車体―レバー偏差角度に対するレバー反力を示しており、図７（ｂ）のレバー反力と同じ状態を示す図である。図９（ｂ）では、正の偏差角度αがジョイスティックレバー２４を右側に移動した場合を示し、負の偏差角度αがジョイスティックレバー２４を左側に移動させた場合を示す。
【００９０】
図９（ｂ）に示すように、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合では、力付与部２７によってジョイスティックレバー２４の操作に対して反力を付与しているため、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合（Ｌ６）におけるレバー反力は、力を付与しない場合（Ｌ７）よりもレバー反力が大きくなっている。
また、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合（Ｌ５）および車両速度が０ｋｍ／ｈの場合（Ｌ４）では、力付与部２７によってジョイスティックレバー２４に対して補助力を付与しているため、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合（Ｌ５）および車両速度が０ｋｍ／ｈの場合（Ｌ４）におけるレバー反力は、力を付与しない場合（Ｌ７）よりもレバー反力が小さくなっている。
【００９１】
以上のように、図９（ａ）のアシスト力情報を用いてジョイスティックレバー２４の操作に対して力を付与する場合、車両速度が遅い状態ではレバー反力が小さく、車両速度が速くなるとレバー反力が大きくなる。
これにより、低速では、レバー反力が小さいためジョイスティックレバー２４の操作を行いやすくなり操作性が向上し、高速ではレバー反力が大きいためジョイスティックレバー２４の操作を行い難くなり、走行安定性が向上する。
【００９２】
上述したように、図９（ａ）に示す速度ごとに設けられたアシスト力情報は、制御部２８が記憶している。制御部２８は、アシスト力情報を、曲線や直線の式として記憶していてもよいし、テーブル（所定間隔におけるレバー入力トルクごとに設定されたアシスト力の表）として記憶していてもよい。
（２−２−２．制御動作）
図１０は、力付与部２７の制御動作を示すフロー図である。
【００９３】
ジョイスティックレバー２４を操作すると、ステップＳ１１０において、制御部２８は、トルクセンサ１０３から操舵トルク信号を取得する。操舵トルク信号は、回転方向およびその回転によるトルクの大きさの情報を含む信号である。
次に、ステップＳ１２０において、制御部２８は、操舵トルク信号に基づいて、ジョイスティックレバー２４の操舵方向を判定する。この操舵方向によって、力を付与する際における電動モータ１１１の回転方向が決まる。
【００９４】
次に、ステップＳ１３０において、制御部２８は、車速センサ１０５から検出値を取得する。
次に、ステップＳ１４０において、制御部２８は、記憶しているアシスト力情報（図９（ａ）参照）に基づいて、アシスト力を決定する。
制御部２８は、図９（ａ）に示す３つのアシストトルク情報（車両速度が０ｋｍ／ｈの場合と、２５ｋｍ／ｈの場合と、４０ｋｍ／ｈの場合）を記憶している。制御部２８は、車速センサ１０５からの検出値が３つの速度の間の場合（例えば、１２ｋｍ／ｈ）、その車速におけるアシストトルクを補間計算によって算出する。このように補間計算によってアシストトルクを算出することにより、速度変化に応じて連続的にアシストトルクを変化できる。
【００９５】
次に、ステップＳ１５０において、制御部２８は、決定したアシスト力および入力軸部８１ｂの回転方向（ジョイスティックレバー２４の回転方向ともいえる）に基づいて、駆動回路２０４に指令トルク信号を出力し、電動モータ１１１が駆動され、連結部２５を介してジョイスティックレバー２４の操作に対して力が付与される。
＜３．特徴等＞
（１）
本実施の形態にかかるホイールローダ１（作業車両の一例）は、図２に示すように、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ホイールローダ１であって、ジョイスティックレバー２４と、力付与部２７と、車速センサ１０５（速度検出部の一例）と、制御部２８と、を備える。ジョイスティックレバー２４は、オペレータの操作によってリアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のステアリング角θｓを変更する。力付与部２７は、オペレータによるジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力または反力を付与する。車速センサ１０５は、作業車両の速度を検出する。制御部は、車速センサ１０５によって検出された速度に応じて、補助力または反力を付与するよう力付与部２７を制御する。
【００９６】
このように、ホイールローダ１の速度に応じてジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力または反力を付与できるため、ジョイスティックレバー２４の操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバー２４の操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバー２４の操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
【００９７】
また、履帯式の作業車両と比較して、ホイールローダ１はタイヤによって走行するため車両速度が速くなる。そのため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性の両立は、ホイールローダ１などのタイヤによって走行する作業車両にとってより好ましい。
（２）
本実施の形態にかかるホイールローダ１（作業車両の一例）では、制御部２８は、車速センサ１０５によって検出された速度が速くなる程、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力が大きくなるよう力付与部２７を制御する。
【００９８】
これにより、図９（ｂ）に示すように、段階的に、速度が速くなるほど、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な操作力を大きくできる。
このため、高速になるとジョイスティックレバー２４の操作感は重くなり、低速になるとジョイスティックレバー２４の操作感は軽くなるため、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
【００９９】
（３）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）では、制御部２８は、９（ａ）に示すように車速センサ１０５によって検出された速度が予め設定された所定速度以上の場合、反力を付与し、車速センサ１０５によって検出された速度が、所定速度未満の場合、補助力を付与するよう力付与部を制御する。
【０１００】
ホイールローダ１を高速で動かしている場合にジョイスティックレバー２４を操作するとき反力を加えることによって操作感を重くでき、高速における走行安定性を向上できる。
なお、所定速度としては、例えば、高速の閾値として時速２５ｋｍに設定することができ、制御部２８は、車速センサ１０５によって検出された速度が時速２５ｋｍ以上の場合高速と判断して図９（ａ）に示すようにジョイスティックレバー２４の操作に対して反力を付与する。一方、車速センサ１０５によって検出された速度が時速２５ｋｍ未満の場合、制御部２８は、中速または低速と判断して、ジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力を付与する。
【０１０１】
なお、時速２５ｋｍに限らなくても良く、図９（ａ）のグラフのＬ２、Ｌ３に示すように、時速２５ｋｍと時速４０ｋｍの間の速度を所定速度に設定してもよい。
（４）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）では、図８に示すように、トルクセンサ１０３（トルク検出部の一例）を更に備える。制御部２８は、トルクセンサ１０３によって検出されたトルクに応じて、ジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力または反力を付与するよう力付与部２７を制御する。
【０１０２】
これにより、オペレータがジョイスティックレバー２４に加えたトルクに応じて力を付与できる。例えば、オペレータがジョイスティックレバー２４に加えたトルクが大きいときには、力付与部２７によって付与する補助力を大きくし、トルクが小さいときには補助力を小さくするように付与する力の大きさを制御することができる。
（５）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）は、図２に示すように、ステアリングシリンダ２１、２２（油圧アクチュエータの一例）と、パイロット弁４２（制御弁の一例）と、を備える。ステアリングシリンダ２１、２２は、ステアリング角θｓを変更する。パイロット弁４２は、ジョイスティックレバー２４と連結されステアリングシリンダ２１、２２に供給される油の流量を制御する。パイロット弁４２は、操作入力軸６１（第１入力部材の一例）と、フィードバック入力軸６２（第２入力部材の一例）と、第１スプリング６４（付勢部の一例）および第２スプリング６５（付勢部の一例）と、を有する。操作入力軸６１（第１入力部材の一例）は、ジョイスティックレバー２４に連結されジョイスティックレバー２４の回転角（操作量の一例）に応じて変位する。フィードバック入力軸６２は、ステアリング角θｓに応じて変位する。第１スプリング６４および第２スプリング６５は、操作入力軸６１の回転角θｉｎ（変位量の一例）がフィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）（変位量の一例）に一致する中立位置Ｎｐになるように操作入力軸６１を付勢する。制御部２８は、フィードバック入力軸６２の回転角θｆｂ（＝θｓ）に対する操作入力軸６１の回転角θｉｎの差αに応じて、ステアリングシリンダ２１、２２に供給される油の流量を制御する。ジョイスティックレバー２４は、第１スプリング６４および第２スプリング６５による付勢力に対抗して操作される。
【０１０３】
これにより、ジョイスティックレバー２４を操作した後、ジョイスティックレバー２４に追従してステアリング角θｓが変更し、ジョイスティックレバー２４の回転角θｓとステアリング角θｓが一致するとパイロット弁４２は中立位置Ｎｐとなる。
また、このようにパイロット弁４２には第１スプリング６４および第２スプリング６５が設けられており、オペレータは第１スプリング６４および第２スプリング６５による付勢力に対抗する操作力でジョイスティックレバー２４を操作する。この付勢力に対抗する操作に対して補助力または反力を付与することができる。
【０１０４】
（６）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）は、図２に示すように、ステアリング弁３２を更に備える。ステアリング弁３２は、パイロット弁４２（制御弁の一例）から入力されるパイロット圧に基づいてステアリングシリンダ２１、２２（油圧アクチュエータの一例）に供給される油の流量を調整する。パイロット弁４２は、パイロット圧を調整することにより、ステアリング弁３２からステアリングシリンダ２１、２２に供給される油の流量を制御する。
【０１０５】
これにより、オペレータの操作によってパイロット圧を調整し、ステアリング弁３２からステアリングシリンダ２１、２２への油の供給量が制御され、フロントフレーム１１のリアフレーム１２に対するステアリング角θｓが変更される。
（７）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）は、図２に示すように、ステアリングシリンダ２１、２２（油圧アクチュエータの一例）と、パイロット弁４２（制御弁の一例）と、連結部２５を更に備える。ステアリングシリンダ２１、２２は、ステアリング角θｓを変更する。パイロット弁４２は、ジョイスティックレバー２４と連結されステアリングシリンダ２１、２２に供給される油の流量を制御する。連結部２５は、ジョイスティックレバー２４とパイロット弁４２を連結する。力付与部２７は、電動モータ１１１と、ウォームギア１１２（伝達機構の一例）と、を有する。電動モータ１１１は、補助力または反力を発生する。ウォームギア１１２は、電動モータ１１１による補助力または反力を連結部２５に伝達する。
【０１０６】
これにより、ジョイスティックレバー２４とパイロット弁４２を連結する連結部２５に電動モータ１１１の力を伝達でき、ジョイスティックレバー２４の操作に必要な力を変更できる。
（８）
本実施の形態のホイールローダ１（作業車両の一例）の制御方法は、図１０に示すように、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ホイールローダ１の制御方法であって、ステップＳ１３０（速度検出ステップの一例）と、ステップＳ１４０、Ｓ１５０（力付与ステップの一例）と、を備える。ステップＳ１３０（速度検出ステップの一例）は、ホイールローダ１の速度を検出する。ステップＳ１４０、Ｓ１５０（力付与ステップの一例）は、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のステアリング角θｓを変更するジョイスティックレバー２４のオペレータによる操作に対して、検出された速度に応じて補助力または反力を付与する。
【０１０７】
このように、ホイールローダ１の速度に応じてジョイスティックレバー２４の操作に対して補助力または反力を付与できるため、ジョイスティックレバー２４の操作に対して必要な操作力を変更可能である。
そのため、低速走行時にはジョイスティックレバー２４の操作に必要な力を小さく設定し、高速走行時にはジョイスティックレバー２４の操作に必要な力を大きく設定することにより、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上できる。
【０１０８】
［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）
上記実施の形態では、高速の際（例えば、車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合）には、ジョイスティックレバー２４の操作に対して反力を与えているが、反力を与えず、中速（例えば、車両速度が２５ｋｍ／ｈの場合）よりも小さい補助力を付与しても良い。この場合の、レバー入力トルクに対する速度ごとのアシスト力を図１１に示す。車両速度が４０ｋｍ／ｈの場合のＬ３´（一点鎖線）のアシスト力情報に示すように、低速から高速になる程、補助力（アシスト力）が小さくなるように設定されている。
【０１０９】
これにより、例えば、連続的に速度が速くなるほど、ジョイスティックレバーの操作に必要な操作力を大きくでき、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上することができる。
（Ｂ）
上記実施の形態では、高速の際にのみジョイスティックレバー２４の操作に対して反力が付与されているが、中速に対して、または中速および低速の双方に対して反力を付与しても良い。この場合、速度が上がるほど、付与される反力の大きさが大きくなるように設定されていればよい。
【０１１０】
（Ｃ）
上記実施の形態では、制御部２８は３つの速度（０ｋｍ／ｈ、２５ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈ）のアシスト力情報を記憶しているが、これらの速度に限られるものではない。また、アシスト力情報は３つに限られず、２つまたは４つ以上設けられていてもよい。なお、速度に応じてアシスト力を滑らかに変化させる場合には、３つ以上設けられているほうが好ましい。
【０１１１】
（Ｄ）
上記実施の形態では、制御部２８は３つのアシスト力情報を記憶しており、補間計算によって速度に応じてアシスト力を連続的に変化させているが、段階的に変化させてもよい。
例えば、低速におけるアシスト力情報を図９（ａ）の実線Ｌ１とし、中速におけるアシストトルク情報を図９（ａ）の点線Ｌ２とし、高速におけるアシスト力情報を図９（ｂ）の一点鎖線Ｌ３とする。そして、例えば、低速は１５ｋｍ／時未満の速度、中速は１５ｋｍ／時以上２５ｋｍ／時未満の速度、高速は２５ｋｍ／時以上４０ｋｍ／時以下までの速度と設定される。また、例えば、１５ｋｍ／時を第１閾値とし、２５ｋｍ／時を第２閾値と設定できる。
【０１１２】
このような場合において、ジョイスティックレバー２４が操作されると、制御部２８は、車速センサ１０５によって検出された速度と、第１閾値並びに第２閾値を比較し、車両速度が低速、中速、高速のいずれに該当するかを判断する。そして、判断した速度のアシスト力情報を用いて、操舵トルク信号からアシスト力を決定する。なお、３段階に限らず、２段階だけに分けられていてもよいし、３段階より細かく分けられていてもよい。
【０１１３】
（Ｅ）
上記実施の形態では、トルクセンサ１０３によって、ジョイスティックレバー２４の操作方向も検出しているが、操作方向の検出については、第１回転角検出部１０１による回転角の変化に基づいて行ってもよいし、第１回転角検出部１０１によって検出される回転角θｉｎと第２回転角検出部１０２によって検出されるステアリング回転角θｆｂ（＝θｓ）の間の角度差（θｉｎ―θｓ）（偏差角ともいう）に基づいて行っても良い。
【０１１４】
この場合、第１回転角検出部１０１と第２回転角検出部１０２の検出値が制御部２８へと入力され、制御部２８は車体―レバー偏差角度αを算出する。そして、図１０に示すステップＳ１２０において、車体―レバー偏差角度αに基づいて、ジョイスティックレバー２４の操舵方向を判定する。
また、車体―レバー偏差角度αは、第２回転角検出部１０２による検出値を用いず、ステアリング角検出部１０４によって検出されるステアリング角θｓと、第１回転角検出部１０１によって検出される回転角θｉｎとから算出されてもよい。
【０１１５】
さらに、車体―レバー偏差角度αは、シリンダストロークセンサ１０６、１０７の検出値から算出されたステアリング角θｓと、第１回転角検出部１０１によって検出される回転角θｉｎとから算出されてもよい。
（Ｆ）
上記実施の形態では、連結部２５によってジョイスティックレバー２４とパイロット弁４２が機械的に連結されているが、これに限られるものではない。ジョイスティックレバー２４とパイロット弁が機械的に連結されておらず、ジョイスティックレバー２４の操作が電気的にパイロット弁に伝達されてパイロット弁が操作されてもよい。
【０１１６】
図１２は、ジョイスティックレバー２４の操作を電気的にパイロット弁４２´に伝達する構成の一例としてのステアリング操作装置８´を示す図である。図１２に示すパイロット弁４２´は、上記実施の形態のようなロータリー式ではなく、スプール式である。パイロット弁４２´は、スプール７１´とスリーブ（図示せず）を含む弁体部６０を有しており、スリーブを基準として、制御部２８からの信号によりスプール７１´は中立位置Ｎｐ、左パイロット位置Ｌｐ、および右パイロット位置Ｒｐに移動可能である。
【０１１７】
図１２に示す構成では、例えば、図５に示すようなユニバーサルジョイント部８３が設けられていない。ジョイスティックレバー２４は、ステアリング操作軸８１に接続されている。ステアリング操作軸８１はパイロット弁に連結されていない。上記実施の形態と同様に、力付与部２７は、ステアリング操作軸８１に補助力または反力を付与する。また、第１回転角検出部１０１は、ステアリング操作軸８１の回転角θｉｎを検出して制御部２８へと送信する。
【０１１８】
また、ステアリング操作装置８´では、パイロット弁４２´がスプール式である。図５に示すようなパイロット弁とフロントフレーム１１をリンクするリンク機構２６が設けられていない。ステアリング角検出部１０４によって、リアフレーム１２に対するフロントフレーム１１のステアリング角θｓが検出され、制御部２８へと送信される。
制御部２８は、受信した回転角θｉｎとステアリング角θｓの情報に基づいて、パイロット弁４２´に指令を送信し、パイロット弁４２´のスプール７１´の移動を制御する。スプール７１´の移動により、パイロット弁４２´からステアリング弁３２へと供給されるパイロット圧が変化し、ステアリング弁３２からステアリングシリンダ２１、２２に供給される油量が変化する。これによって、ステアリング操作が行われる。このとき、制御部２８が、θｉｎとθｓの差分が小さくなるように、パイロット圧を制御することにより、回転角θｉｎとステアリング角θｓが一致するように制御してもよい。
【０１１９】
ステアリング操作装置８´では、電動モータ１１１の力がウォームギア１１２によってステアリング操作軸８１に伝達されているが、図１３に示す力付与部２７´のように、ウォームギア１１２等の減速装置を介さずに電動モータ１１１の回転軸が直接ステアリング操作軸８１に接続されていてもよい。
図５に示すステアリング操作装置８は、ジョイスティックレバー２４自体が上下方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能である。図１２に示すステアリング操作装置８´のジョイスティックレバー２４自体が水平方向の軸を中心に、運転席の内側または外側に回動可能な構成であってもよい。要するに、ジョイスティックレバー２４の操作に基づいてパイロット弁４２´が動作し、力付与部２７からの力がジョイスティックレバー２４に伝達可能な構成であればよい。
【０１２０】
なお、電気的な伝達は、有線または無線もどちらの手段で行われてもよい。
（Ｇ）
上記実施の形態では、トルクセンサの値に応じてアシスト力を決めているが、トルクセンサが設けられておらず、速度ごとに均一なアシスト力を付与するように制御が行われても良い。具体的には、ジョイスティックレバー２４の操作に応じて発生するトルクによらず、高速、中速、および低速においてそれぞれ一定のアシスト力を付与し、低速、中速、および高速の順にアシスト力の値を小さくすればよい。
【０１２１】
なお、左側または右側のいずれの方向へのジョイスティックレバー２４の移動かの判断は、上述したように、第１回転角検出部１０１の回転角の変化に基づいて行うことができる。
（Ｈ）
上記実施の形態では、制御弁の一例であるパイロット弁４２から入力されるパイロット圧に応じてステアリング弁３２からステアリングシリンダ２１、２２に供給される油の供給量が制御されるよう構成されていたが、パイロット弁４２からの油が直接ステアリングシリンダ２１、２２に供給される構成であってもよい。
【０１２２】
（Ｉ）
上記実施の形態では、第１スプリング６４および第２スプリング６５の２つのスプリングが設けられていたが、第２スプリング６５が設けられていなくてもよい。この場合、例えば、フィードバックスプール７３とフィードバックスリーブ７４の間は固定されていればよい。
【０１２３】
（Ｊ）
上記実施の形態では、電動モータ１１１によって力を発生させているが、電動モータに限らず、油圧モータなどであってもよく、要するに付与する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。
（Ｋ）
上記実施の形態では、駆動回路２０４は制御部２８に含まれているが、制御部２８に含まれておらず、駆動回路２０４のみが単体で実装されていてもよい。さらに駆動回路２０４は、電動モータに実装されていてもよい
（Ｌ）
上記実施の形態では、ホイールローダ１を作業車両の一例として記載しているが、ホイールローダに限らなくてもよく、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く、アーティキュレート式の作業車両であればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明の作業車両および作業車両の制御方法は、低速走行時の操作性および高速走行時の直進安定性を向上可能な効果を有し、ホイールローダ等として有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
１        ：ホイールローダ
２        ：車体フレーム
３        ：作業機
４        ：フロントタイヤ
５        ：キャブ
５ａ      ：運転席
６        ：エンジンルーム
７        ：リアタイヤ
８        ：ステアリング操作装置
１１      ：フロントフレーム
１２      ：リアフレーム
１３      ：連結軸部
１４      ：ブーム
１５      ：バケット
１６      ：リフトシリンダ
１７      ：バケットシリンダ
１８      ：ベルクランク
２１      ：ステアリングシリンダ
２１ａ    ：伸長ポート
２１ｂ    ：収縮ポート
２２      ：ステアリングシリンダ
２２ａ    ：伸長ポート
２２ｂ    ：収縮ポート
２３      ：ステアリング油圧回路
２４      ：ジョイスティックレバー
２５      ：連結部
２６      ：リンク機構
２７      ：力付与部
２８      ：制御部
３０      ：メイン油圧回路
３１      ：メイン油圧源
３２      ：ステアリング弁
３３      ：弁体
３４      ：第１パイロット室
３５      ：第２パイロット室
３６      ：メイン油圧管路
３７      ：メインドレイン管路
３８      ：第１ステアリング管路
３９      ：第２ステアリング管路
４０      ：パイロット油圧回路
４１      ：可変減圧部
４１ａ    ：減圧弁
４１ｂ    ：可変減圧弁
４２      ：パイロット弁
４３      ：パイロット油圧源
４４      ：パイロット油圧管路
４５      ：パイロットドレン管路
４６      ：第１パイロット管路
４７      ：第２パイロット管路
６０      ：弁体部
６１      ：操作入力軸
６２      ：フィードバック入力軸
６３      ：ハウジング
６４      ：第１スプリング
６４ａ    ：板バネ部
６５      ：第２スプリング
６５ａ    ：板バネ部
６６      ：フィードバック部
７１      ：操作スプール
７１ａ    ：スリット
７１ａｅ  ：壁部
７１ｂ    ：スリット
７１ｂｅ  ：壁部
７１ｃ    ：孔
７１ｄ    ：孔
７２      ：操作スリーブ
７２ｃ    ：溝
７２ｄ    ：溝
７３      ：フィードバックスプール
７３ａ    ：スリット
７３ａｅ  ：壁部
７３ｂ    ：スリット
７３ｂｅ  ：壁部
７３ｃ    ：孔
７３ｄ    ：孔
７４      ：フィードバックスリーブ
７４ｃ    ：溝
７４ｄ    ：溝
７５      ：ドライブシャフト
７６      ：第１センタピン
７７      ：第２センタピン
８０      ：ステアリングボックス
８１      ：ステアリング操作軸
８１ａ    ：レバー側軸部
８１ｂ    ：入力軸部
８１ｂ１  ：第１端
８１ｂ２  ：第２端
８１ｃ    ：弁側軸部
８２      ：連結バー
８３      ：ユニバーサルジョイント部
８３ａ    ：中央部
８３ｂ    ：ジョイント部
８３ｃ    ：ジョイント部
８４      ：孔
９１      ：フォローアップレバー
９２      ：フォローアップリンク
９３      ：ブラケット
１０１    ：第１回転角検出部
１０２    ：第２回転角検出部
１０３    ：トルクセンサ
１０４    ：ステアリング角検出部
１０５    ：車速センサ
１０６    ：シリンダストロークセンサ
１０７    ：シリンダストロークセンサ
１１１    ：電動モータ
１１２    ：ウォームギア
１１２ａ  ：円筒ウォーム
１１２ｂ  ：ウォームホイール
２０４    ：駆動回路
【図１】
2017073614.tif 000003
【図２】
2017073614.tif 000004
【図３】
2017073614.tif 000005
【図４】
2017073614.tif 000006
【図５】
2017073614.tif 000007
【図６】
2017073614.tif 000008
【図７】
2017073614.tif 000009
【図８】
2017073614.tif 000010
【図９】
2017073614.tif 000011
【図１０】
2017073614.tif 000012
【図１１】
2017073614.tif 000013
【図１２】
2017073614.tif 000014
【図１３】
2017073614.tif 000015
【国際調査報告】
2017073614.tif 000016
2017073614.tif 000017
2017073614.tif 000018
2017073614.tif 000019