JP7337632B2 - バルブシステム、作業機械、バルブの制御方法、プログラム、および記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、バルブシステム、作業機械、バルブの制御方法、プログラム、および記録媒体に関する。

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。）。

特許文献１に示す作業機械では、入力されるパイロット圧に応じて油圧アクチュエータに供給する油の流量を調整するステアリング弁と、ステアリング弁に供給するパイロット圧を調整するパイロット弁が設けられている。

オペレータが、例えばジョイスティックレバーを操作することによって、パイロット弁の開度が調整されステアリング弁に入力されるパイロット圧が調整される。調整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油の流量が変更され、ステアリング角が変更される。

米国特許第９２４８８５４号明細書

しかしながら、フロントフレームが左右の一方向に回動しているときに中立位置を超えてジョイスティックレバーを反対方向に操作する反転動作が行われた場合、中立位置においてステアリングシリンダへの作動油の入出力が急停止する。このため、大きな重量を持つフロントフレームが急停止することになり、車体が大きく振動することになる。

本開示は、反転動作時の振動を抑制しながら、操作指令に合わせた制御を可能にするバルブシステム、作業機械、バルブの制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。

本態様にかかるバルブシステムは、バルブと、制御部と、を備える。バルブは、作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整する。制御部は、入力される操作指令に対応する目標流量と、目標流量の変化量とに基づき、作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する。制御部は、ステアリングが動作している方向の反対方向に作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御する。

本態様にかかるバルブの制御方法は、作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法であって、決定ステップと、送信ステップと、制御ステップと、を備える。決定ステップは、入力される操作指令に対応する目標流量と、目標流量の変化量とに基づき、作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する。送信ステップは、バルブに指令信号を送信する。制御ステップは、ステアリングが動作している方向の反対方向に作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御する。

本態様にかかるプログラムは、作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法の、決定ステップと、送信ステップと、制御ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。決定ステップは、入力される操作指令に対応する目標流量と、目標流量の変化量とに基づき、作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する。送信ステップは、バルブに指令信号を送信する。制御ステップは、ステアリングが動作している方向の反対方向に作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御する。
本態様にかかる記録媒体は、作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法の、決定ステップと、送信ステップと、制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体である。決定ステップは、入力される操作指令に対応する目標流量と、目標流量の変化量とに基づき、作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する。送信ステップは、バルブに指令信号を送信する。制御ステップは、ステアリングが動作している方向の反対方向に作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御する。

本開示によれば、反転動作時の振動を抑制しながら、操作指令に合わせた制御を可能にするバルブシステム、作業機械、バルブの制御方法、およびプログラムを提供することができる。

本開示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１のキャブ近傍を示す側面図。 図１のバルブシステムを示す構成図である。 図３のコントローラの構成を示すブロック図。 （ａ）レバー角度―目標流量テーブルを示す図、（ｂ）目標流量の変化量に対する指令流量の変化量の制限値のテーブルを示す図。 図４のコントローラの制限値決定部の構成を示すブロック図。 目標流量と指令流量の時間変化の一例を示す図。 （ａ）～（ｃ）反転動作を説明するための模式図。 反転動作時に制限値を変更しない場合の指令流量のグラフを示す図。 反転動作時に制限値を大きく変更した場合の指令流量のグラフを示す図 反転動作時に中立位置を超えた量に応じて制限値を変更した場合の指令流量のグラフを示す図。 本開示にかかる実施の形態１のホイールローダの制御動作を示すフロー図。 本開示にかかる実施の形態２のホイールローダの指令流量の変化のグラフを示す図。 本開示にかかる実施の形態２の制限値決定部の構成を示すブロック図。 本開示にかかる実施の形態の変形例におけるバルブシステムの構成を示すブロック図。

本開示にかかる作業機械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、バルブシステム８（図３参照）、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂ（油圧アクチュエータの一例）（図３参照）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（アーティキュレート機構の一例）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。

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。

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（操作部材の一例）（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。

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。

図３は、バルブシステム８を示す構成図である。バルブシステム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。

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。

バルブシステム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、バルブシステム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。

（バルブシステム８）
バルブシステム８は、油圧回路２１と、レバーユニット２２と、コントローラ２３（制御部の一例）と、車速センサ２４と、を有している。

油圧回路２１は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂの駆動出力を調整する。レバーユニット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油圧バルブ３１の目標流量が入力される。目標流量Ｆｔは、油圧バルブ３１からステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する作動油の流量の目標値である。

コントローラ２３は、レバーユニット２２に入力された目標流量に基づいて、油圧回路２１にステアリングシリンダ９ａ、９ｂの駆動出力を調整する指示を行う。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Ｖ_detect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。

（油圧回路２１）
油圧回路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。油圧回路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（バルブの一例）と、パイロットポンプ３４と、を有する。

油圧バルブ３１は、入力されるパイロット圧に応じてステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される油の流量を調整する流量調整弁である。油圧バルブ３１には、例えばスプール弁が用いられる。メインポンプ３２は、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂを作動する作動油を油圧バルブ３１に供給する。

油圧バルブ３１は、左ステアリング位置、中立位置、および右ステアリング位置に移動可能な弁体（図示せず。例えば、スプール）を有する。油圧バルブ３１において弁体が左ステアリング位置に配置されている場合、ステアリングシリンダ９ａが収縮し、ステアリングシリンダ９ｂが伸長して、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。

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Ｐ１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。

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。

電磁パイロットバルブ３３は、左パイロット位置、中立位置Ｐ１、および右パイロット位置に移動可能な弁体（図示せず、例えばスプール）を有する。電磁パイロットバルブ３３において弁体が左パイロット位置に配置されている場合、油圧バルブ３１は左ステアリング位置の状態をとる。電磁パイロットバルブ３３において弁体が右パイロット位置に配置されている場合、油圧バルブ３１は右ステアリング位置の状態をとる。電磁パイロットバルブ３３において弁体が中立位置Ｐ１に配置されている場合、油圧バルブ３１は中立位置Ｐ１の状態をとる。中立位置Ｐ１は、第１の所定閾値および第２の所定閾値の一例に相当する。

コントローラ２３からの指令流量Ｆｃに応じて電磁パイロットバルブ３３からのパイロット圧またはパイロット流量が制御されることにより、油圧バルブ３１が制御されてステアリングシリンダ９ａ、９ｂが制御される。指令流量Ｆｃは、油圧バルブ３１からステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給する作動油の流量の指令値である。

ジョイスティックレバー４１の操作によって、電磁パイロットバルブ３３の弁体が中立位置Ｐ１から右パイロット位置に移動していくに従って油圧バルブ３１の弁体を右ステアリング位置に移動させる流量が大きくなり、右パイロット位置において右方向にステアリングを移動させる流量が１００％の状態となる。また、ジョイスティックレバー４１の操作によって、電磁パイロットバルブ３３の弁体が中立位置Ｐ１から左パイロット位置に移動していくに従って油圧バルブ３１の弁体を左ステアリング位置に移動させる流量が大きくなり、左パイロット位置において左方向にステアリングを移動させる流量が１００％の状態となる。なお、右方向にステアリングを移動させる流量をプラスの値で示し、左方向にステアリングを移動させる流量をマイナスの値で示す。

（レバーユニット２２）
レバーユニット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、レバー角度センサ４３と、を有する。

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。

ジョイスティックレバー４１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４２ａが貫通孔に挿入されることにより、支持部４２に対して回動可能に構成される。

ジョイスティックレバー４１が中央位置のとき、電磁パイロットバルブ３３の弁体が中立位置Ｐ１に配置される。ジョイスティックレバー４１を中央位置から右方向に移動させると、電磁パイロットバルブ３３の弁体が右パイロット位置側に移動され、中央位置から左方向に移動させると、電磁パイロットバルブ３３の弁体が左パイロット位置側に移動される。

ジョイスティックレバー４１を中央位置から操作角度θi_real移動させると、レバー角度センサ４３によって操作角度が検出され、検出角度θi_detect（操作指令の一例）としてコントローラ２３に出力される。

（コントローラ２３）
コントローラ２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、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メインメモリおよびストレージを含む。コントローラ２３は、記録媒体の一例であるストレージに記憶されているプログラムを読み出してメインメモリに展開し、プログラムに従って所定の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介して各コントローラに配信されてもよい。

図４は、コントローラ２３の構成を示すブロック図である。

コントローラ２３は、目標流量算出部５１と、第１演算部５２と、変化流量制限部５３と、第２演算部５４と、制限値決定部５５と、を有する。

ここで、目標流量算出部５１は、レバー角度センサ４３によって検出された検出角度θｉ_detectから、予め記憶されているレバー角度―目標流量テーブルＴ１を用いて油圧バルブ３１から吐出する作動油の目標流量Ｆｔを決定する。図５（ａ）は、レバー角度―目標流量テーブルＴ１を示す図である。レバー角度―目標流量テーブルＴ１は、レバー角度に対して目標流量が決められているテーブルである。図５（ａ）に示すレバー角度―目標流量テーブルＴ１では、レバー角度θi_detectに対して目標流量が設定されている。レバー角度θi_detectが所定角度θ１から所定角度θ２まで角度が大きくなるに従って一定の傾きで目標流量も大きくなる。レバー角度θi_detectが所定角度θ２から所定角度θ３まで角度が大きくなるに従って、角度θ１～θ２までよりも急な傾きで目標流量も大きくなる。角度θ３からは角度が大きくなっても目標流量は一定となっている。なお、図５（ａ）では、中立位置Ｐ１から一方の方向（例えば右方向）へのジョイスティックレバー４１の角度変化および流量変化をプラスの値で示しており、反対方向へのジョイスティックレバー４１の角度変化および流量変化は、マイナスの値で示している。

第１演算部５２は、目標流量Ｆｔから１ステップ前の指令流量Ｆｃの差分を求め、目標流量の変化量Ｆｔ_changeを算出する。

変化流量制限部５３は、目標流量変化量Ｆｔ_changeから、予め記憶されている制限値テーブルＴ２若しくは制限値決定部５５で決定される制限値を用いて、指令流量Ｆｃの変化量Ｆｃ_changeの制限値を求める。図５（ｂ）は、制限値テーブルＴ２を示す図である。図５（ｂ）に示す制限値テーブルＴ２では、目標流量変化量Ｆｔ_changeに基づいて電磁パイロットバルブ３３に送信する指令流量Ｆｃの変化量Ｆｃ_changeに制限値が設定されている。目標流量の変化量が大きくなるに従って制限値も大きくなるように設定されている。また、目標流量の変化量Ｆｔ_changeが所定量ｆ１に達すると、それ以上目標流量の変化量が大きくなっても指令流量Ｆｃの変化量Ｆｃ_changeは大きくならず一定値となる。左右のうち一方（例えば、右）のパイロット位置への弁体の移動による流量の変化をプラスの値で表し、他方（例えば、左）のパイロット位置への弁体の移動による流量の変化をマイナスの値で表す。また、一方のパイロット位置への弁体の移動の際の制限値をプラスの値で表し、他方のパイロット位置への弁体の移動の際の制限値をマイナスの値で表す。

この制限値は、指令流量Ｆｃの変化量Ｆｃ_changeに設定される制限である。このように指令流量Ｆｃの変化量Ｆｃ_changeに制限値を設けることにより、ジョイスティックレバー４１を急に操作したとしても、油圧バルブ３１内の弁体が急に動作することを防ぎ、振動の発生を抑制できる。

第２演算部５４は、変化流量制限部５３で決定された指令流量の変化量Ｆｃ_changeに１ステップ前の指令流量Ｆｃ´を足し合わせて、今回の指令流量Ｆｃを算出する。

制限値決定部５５は、目標流量Ｆｔ、目標流量の変化量Ｆｔ_change、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´、および車速Ｖ_detectに基づいて、変化流量制限部５３で用いられる制限値を決定する。なお、車速Ｖ_detectが速いときには、速いステアリング動作が好ましいため、制限値を大きく設定する方がよい。制限値決定部５５の詳細については後述する。

（制限値決定部５５）
図６は、制限値決定部５５を示すブロック図である。

制限値決定部５５は、増加減少判定部６１と、決定部６２と、反転時制限値変更部６３と、を有している。

（増加減少判定部６１）
増加減少判定部６１は、流量が増加方向であるか減少方向であるかを判定する。増加減少判定部６１は、第３演算部７１と、判定部７２と、を有する。第３演算部７１は、目標流量変化量Ｆｔ_changeと１ステップ前の指令流量Ｆｃ´の積を演算する。

例えば、右方向に流量が増加する場合をプラスの値、左方向に流量が増加する場合をマイナスの値とし、中央位置をゼロと設定している。これにより、判定部７２は、第３演算部７１で算出される積がプラスの場合は、流量が増加すると判定でき、積がマイナスの値の場合は、流量が減少するときと判定できる。例えば、右方向への流量が増加する場合は、プラスの値の流量からの変化量がプラスの値となるため、積がプラスの値となる。左方向への流量が増加する場合は、マイナスの値の流量からの変化量がマイナスの値となるため、積がプラスの値となる。また、右方向への流量が減少する場合は、プラスの値の流量からの変化量がマイナスの値となるため、積がマイナスの値となる。左方向への流量が減少する場合は、マイナスの値の流量からの変化量がプラスの値となるため、積がマイナスの値となる。

（決定部６２）
決定部６２は、判定部７２からの流量増加または流量減少の判定に基づいて、車速Ｖ_detectと増加制限値テーブルＴ３から決定された制限値と、車速Ｖと減少制限値テーブルＴ４から決定された制限値のいずれの制限値を用いるかを決定する。

決定部６２は、増加制限値算出部７３と、減少制限値算出部７４と、選択部７５と、を有する。

増加制限値算出部７３は、予め設定されている増加制限値テーブルＴ３に基づいて、流量が増加するときの流量の変化量の制限値を算出する。

減少制限値算出部７４は、予め設定されている減少制限値テーブルＴ４に基づいて、流量が減少するときの流量の変化量の制限値を算出する。例えば、流量を増加させるときの制限値を、流量を減少させるときの制限値よりも大きくすることができ、ステアリングの動作速度が減速するときは比較的遅く減速させ、加速するときは比較的速く加速させることができる。

選択部７５は、判定部７２からの流量増加または流量減少の判定に基づいて、増加制限値算出部７３で算出された制限値もしくは減少制限値算出部７４で算出された制限値を選択する。すなわち、選択部７５は、判定部７２よって流量増加と判定された場合には、増加制限値算出部７３で算出された制限値を選択し、判定部７２よって流量減少と判定された場合には、減少制限値算出部７４で算出された制限値を選択する。

ここで、後述する反転動作が行われておらず、増加制限値算出部７３もしくは減少制限値算出部７４で算出された制限値が用いられた場合の制御の一例を示す。

図７は、目標流量Ｆｔと指令流量Ｆｃの時間変化の一例を示す図である。図７では、後述する反転動作が行われていない場合を示す。図７には、目標流量ＦｔのグラフＧ１が点線で示され、指令流量ＦｃのグラフＧ２が実線で示されている。

図７に示す目標流量ＦｔのグラフＧ１（点線）では、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１（ゼロ）から右方向に１００％動かした後に中立位置Ｐ１に戻す操作が行われている。Ｇ１では、時刻ｔ１にジョイスティックレバー４１が右方向に操作され、時刻ｔ２にジョイスティックレバー４１が流量１００％の位置に達し、時刻ｔ３にジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１に移動し始め、時刻ｔ４にジョイスティックレバー４１が中立位置Ｐ１に戻されている。

時刻ｔ１～ｔ５の間では、目標流量が指令流量より大きく、制御流量の絶対値が増加する方向に変化するため、増加制限値算出部７３によって求められた制限値が選択部７５によって選択される。これによって流量の変化量（ここでは増加量）に制限が設けられ、グラフＧ２の時刻ｔ１～ｔ５に示すように、目標流量の時刻ｔ２よりも遅い時刻ｔ５に流量１００％の右パイロット位置となるように弁体（スプール）の動作が制御される。

また、時刻ｔ３～ｔ６の間では、目標流量が指令流量より小さく、制御流量の絶対値が減少する方向に変化するため、減少制限値算出部７４によって求められた制限値が選択部７５によって選択される。これによって流量の変化量（ここでは減少量）に制限が設けられ、グラフＧ２の時刻ｔ３～ｔ６に示すように、目標流量の時刻ｔ４よりも遅い時刻ｔ６に流量０％の中立位置Ｐ１となるように弁体（スプール）の動作が制御される。

（反転動作）
上述した反転時制限値変更部６３は、反転動作時に制限値の変更を行うが、はじめに反転動作について説明を行う。

図８（ａ）～（ｃ）は、反転動作を説明する模式図である。図８（ａ）～（ｃ）では、上段にジョイスティックレバー４１の動きを示し、下段にリアフレーム１２に対するフロントフレーム１１の動きを示す。図８（ａ）は、ジョイスティックレバー４１が中立位置Ｐ１に配置され、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１が前後方向に配置されている状態を示す。この図８（ａ）の状態から図８（ｂ）に示すようにジョイスティックレバー４１を右方向Ｙｒに移動させると電磁パイロットバルブ３３の弁体が右パイロット位置に移動し、フロントフレーム１１がリアフレーム１２に対して右方向（ステアリング方向の一例）に回動する。このようなフロントフレーム１１の回動中に、図８（ｃ）に示すように中立位置Ｐ１を超えてジョイスティックレバー４１を左方向Ｙｌに操作することを反転動作（反転操作ともいう）という。このジョイスティックレバー４１に入力が反転操作指令の一例に対応する。

（反転動作時の制限値の変更）
次に、反転動作における制限値の変更について説明する。

はじめに、説明を分り易くするために反転動作時に制限値を変更しない場合について説明する。

図９には、目標流量ＦｔのグラフＧ１が点線で示され、指令流量ＦｃのグラフＧ２が実線で示されている。

図９に示す目標流量ＦｔのグラフＧ１（点線）では、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１（ゼロ）から右方向に１００％動かした後に、左方向に１００％動かし、その後に中立位置Ｐ１に戻す操作が行われている。

目標流量ＦｔのグラフＧ１では、時刻ｔ１にジョイスティックレバー４１が右方向に操作され、時刻ｔ２にジョイスティックレバー４１が流量１００％の位置に達し、時刻ｔ３にジョイスティックレバー４１を左方向に移動し始め、時刻ｔ４にジョイスティックレバー４１が中立位置Ｐ１を通過し、時刻ｔ５に左方向における流量１００％の位置に達している。その後、時刻ｔ６にジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１に戻し始め、時刻ｔ７にジョイスティックレバー４１が中立位置Ｐ１に戻されている。

時刻ｔ１～ｔ８の間では、指令流量の絶対値が増加する方向に変化するため、増加制限値算出部７３によって求められた制限値が選択部７５によって選択される。これによって流量の変化量（ここでは増加量）に制限が設けられ、グラフＧ２の時刻ｔ１～ｔ８に示すように、目標流量の時刻ｔ２よりも遅い時刻ｔ８に流量１００％の右パイロット位置となるように弁体（スプール）の動作が制御される。

また、時刻ｔ３～ｔ９の間では、指令流量の絶対値が減少する方向に変化するため、減少制限値算出部７４によって求められた制限値が選択部７５によって選択される。これによって流量の変化量（ここでは減少量）に制限が設けられ、グラフＧ２の時刻ｔ３～ｔ９に示すように、目標流量の時刻ｔ４よりも遅い時刻ｔ９に流量０％の中立位置Ｐ１となるように弁体（スプール）の動作が制御される。

ここで、時刻ｔ４～ｔ９において目標流量Ｆｔが左方向への流量であり、時刻ｔ４～ｔ９において指令流量Ｆｃは右方向への流量であるため、フロントフレーム１１が右方向に動作しているが、ジョイスティックレバー４１を左方向に動かす反転動作となる。

そして、時刻ｔ５よりも遅い時刻ｔ９から、フロントフレーム１１はリアフレーム１２に対して左方向に回動し始める。このように、中立位置Ｐ１を超えてジョイスティックレバー４１を左方向に操作した時刻ｔ４からδt遅れて時刻ｔ９からフロントフレーム１１が左方向に回動し始めることになる。このδｔを反転遅れ時間という。

なお、時刻ｔ９～ｔ６の間では、指令流量の絶対値が増加する方向に変化するため、増加制限値算出部７３によって求められた制限値が選択部７５によって選択される。これによって流量の変化量（ここでは増加量）に制限が設けられ、グラフＧ２の時刻ｔ９～ｔ６に示すように、目標流量の時刻ｔ５よりも遅い時刻ｔ６に流量１００％の左パイロット位置となるように弁体（スプール）の動作が制御される。

時刻ｔ６～ｔ１０の間では、指令流量の絶対値が減少する方向に変化するため、減少制限値算出部７４によって求められた制限値が選択部７５によって選択される。これによって流量の変化量（ここでは減少量）に制限が設けられ、グラフＧ２の時刻ｔ６～ｔ１０に示すように、目標流量の時刻ｔ７よりも遅い時刻ｔ１０に流量０％の中立位置Ｐ１となるように弁体（スプール）の動作が制御される。

図９に示す反転動作の際の反転遅れ時間が長くなると、ジョイスティックレバー４１の操作方向とは反対方向にフロントフレーム１１が回動する時間が長くなるため、オペレータに違和感が生じる。

そのため、本実施の形態のホイールローダ１では、図１０に示すように、反転動作の際に流量が減少する方向への指令流量Ｆｃの変化量の制限値を大きくすることによって、反転動作遅れ時間を短くしている。図１０では、時刻ｔ４でジョイスティックレバー４１が中立位置Ｐ１を超え、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´と目標流量Ｆｔの正負が異なるため反転動作と判定される。そこで、時刻ｔ４から指令流量Ｆｃがゼロに達するｔ９までの間の制限値が大きく設定されることにより、流量の変化量を大きくでき、反転動作の遅れ時間δｔを短くすることができる。なお、時刻ｔ９からは制限値の変更が停止され制限値が元に戻される。

なお、反転動作遅れ時間を短くするほど、反転動作において車体の振動が大きくなるが、本実施の形態では、制限値を適切に設定することにより、振動を抑制しながら反転動作遅れ時間も短縮することができる。

一方、図１０に示すように反転動作時に流量減少方向の変化量の制限値を大きくした場合、反対方向（図１０の例では左方向）への操作量が大きくても小さくても一律に反転遅れ時間が同様に短縮されることになる。このため、反転動作時の反対方向への操作量が極めて少ない場合にも大きい場合と同様に反転時の振動が生じることになり、オペレータに違和感が生じる。

そのため、本実施の形態のホイールローダ１では、反転動作時に反対方向への操作量が大きい場合には比較的速く指令流量Ｆｃを０（ゼロ）まで減らし、反対方向への操作量が少ない場合には比較的遅く指令流量Ｆｃを０（ゼロ）まで減らすように制御が行われる。

図１１は、反転動作時の反対方向への操作量に基づいて指令流量Ｆｃの変化量の制限値を変化させたグラフを示す図である。

グラフＧ１ａ（点線）は、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１（ゼロ）から右方向に１００％動かした後に、中立位置Ｐ１に戻す操作した状態を示す。グラフＧ１ｂ（点線）は、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１（ゼロ）から右方向に流量１００％の位置まで操作した後に、中立位置Ｐ１を超えて左方向に流量約－５０％の位置まで操作した状態を示す。グラフＧ１ｃ（点線）は、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１（ゼロ）から右方向に流量１００％の位置まで操作した後に、中立位置Ｐ１を超えて左方向に流量－１００％の位置まで操作した状態を示す。

グラフＧ１ａの操作の際の指令流量Ｆｃの変化のグラフがＧ２ａ（実線）で示され、グラフＧ１ｂの操作の際の指令流量Ｆｃの変化のグラフがＧ２ｂ（実線）で示され、グラフＧ１ｃの操作の際の指令流量Ｆｃの変化のグラフがＧ２ｃ（実線）で示されている。

グラフＧ１ａに示す操作の場合には反転動作が行われていないため、図７の説明と同様に、指令流量ＦｃのグラフＧ２ａは右方向に流量１００％の位置から減少時の所定の制限値で変化量が制限されて流量が０（ゼロ）となる。

グラフＧ２ｂでは、反転動作と判定される時刻ｔ４から流量が０（ゼロ）になる時刻ｔ６までの反転遅れ時間が時間δｂｔとして示される。グラフＧ２ｃでは、反転動作と判定される時刻ｔ４から流量が０（ゼロ）になる時刻ｔ５までの反転遅れ時間が時間δｃｔとして示される。

グラフＧ２ｂでは、左方向に流量約５０％の位置まで操作しているため、左方向に流量１００％の位置まで操作しているグラフＧ２ｃに比べて、変化量の制限値が小さく、反転遅れ時間δｂｔが、グラフＧ２ｃの反転遅れ時間δｃｔよりも遅くなっている。図１１では、グラフＧ２ｂにおける反転遅れ時間がδｂｔで示され、グラフＧ２ｃにおける反転遅れ時間がδｃｔで示されている。

図１１に示すような反転動作における流量減少時の変化量の制限値を変更する反転時制限値変更部６３について、以下に説明する。

（反転時制限値変更部６３）
反転時制限値変更部６３は、図６に示すように、反転判定部７６と、算出部７７と、値選択部７８と、変更値反映演算部７９と、を有する。

反転判定部７６は、第４演算部８１と、判定部８２と、を有する。第４演算部８１は、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´と目標流量Ｆｔの積を演算する。判定部８２は、積が０（ゼロ）よりも大きい場合は、反転動作ではないと判定する。また、判定部８２は、積が０（ゼロ）よりも小さい場合は、反転動作であると判定する。指令流量Ｆｃ´が右ステアリング位置への流量である場合、指令流量Ｆｃ´の値はプラスとなり、反転動作が行われる場合には目標流量Ｆｔが左ステアリング位置への流量であるため、目標流量Ｆｔの値はマイナスとなる。そのため、積が０（ゼロ）よりも小さくなる。また、指令流量Ｆｃが左ステアリング位置への流量である場合、指令流量Ｆｃの値はマイナスとなり、反転動作が行われる場合には目標流量Ｆｔが右ステアリング位置への流量であるため、目標流量Ｆｔの値はプラスとなる。そのため、積が０（ゼロ）よりも小さくなる。一方、反転動作でない場合には、指令流量Ｆｃ´と目標流量Ｆｔは正負が同じとなるため、積が０（ゼロ）よりも大きくなる。

このように、反転判定部７６によって、ホイールローダ１の反転動作の判定が行われる。

算出部７７は、第５演算部８３と、第６演算部８４と、第７演算部８５と、を有する。

第５演算部８３は、目標流量Ｆｔの絶対値を算出する。第６演算部８４は、目標流量Ｆｔの絶対値と予め設定されている変更定数Ａを積算する。第７演算部８５は、積算した値｜Ｆｔ｜×Ａと、予め設定されている定常値１を足し合し、反転動作中の制限値の変更値（１＋｜Ｆｔ｜×Ａ）を算出する。

値選択部７８は、反転判定部７６の判定結果に基づいて、定常値１若しくは算出された変更値を選択する。値選択部７８は、反転判定部７６が反転動作していないと判定した場合には、定常値１を選択し、反転判定部７６が反転動作をしていると判定した場合には、変更値（１＋｜Ｆｔ｜×Ａ）を選択する。

変更値反映演算部７９は、減少制限値算出部７４によって算出された制限値に、値選択部７８によって選択された定常値１若しくは変更値（１＋｜Ｆｔ｜×Ａ）を積算する。これによって、減少制限値算出部７４によって算出された制限値を変更することができる。

反転動作ではないと判定された場合には、減少制限値算出部７４で算出された制限値に定常値１が積算されるため、制限値が変更されない。一方、反転動作と判定された場合には、減少制限値算出部７４で算出された制限値に変更値（１＋｜Ｆｔ｜×Ａ）が積算されるため、制限値が変更される。これによって、反転動作の間、制限値を変更することが可能となる。

例えば、反転動作を行っていない図１１に示すグラフＧ１ａの目標流量に対する指令流量Ｆｃのグラフの場合、値選択部７８によって定常値１が選択される。これにより、変更値反映演算部７９によって、定常値である１が減少制限値算出部７４によって算出された制限値に掛けられるため、制限値は変更されず予め設定されている制限値が用いられる。

例えば、グラフＧ２ｃの場合には、右方向に流量１００％の状態からジョイスティックレバー４１を操作し、左方向に流量－１００％の状態に操作が行われる。時刻ｔ４を過ぎると、目標流量はマイナスの値となるが、指令流量Ｆｃはプラスの値のままであるため、第４演算部８１による積がマイナスの値となり、判定部８２によって反転動作であると判定される。第５演算部８３によって、－１００％から１００の値が算出される。ここで、Ａの値を例えば０．０１とすると、第６演算部８４によって、１００×０．０１が演算され、１の値が算出される。次に、第７演算部８５によって定常値１と第６演算部８４で算出された１が足し合わされ、変更値２が算出される。反転動作中であるため、値選択部７８において２が選択され、変更値反映演算部７９によって、減少制限値算出部７４で算出された制限値に２が掛けられ、制限値の値が２倍となる。このように、反転動作時に流量を－１００％まで操作した場合には、制限値が２倍の大きさとなり、反転動作でない流量減少時（図１１のグラフＧ２ａ）よりも流量減少時の変化量を２倍にすることができる。

また、例えば、グラフＧ２ｂの場合には、右方向に流量１００％の状態からジョイスティックレバー４１を操作し、左方向に流量－５０％の状態に操作が行われる。時刻ｔ４を過ぎると、目標流量はマイナスの値となるが、指令流量Ｆｃはプラスの値のままであるため、第４演算部８１による積がマイナスの値となり、判定部８２によって反転動作であると判定される。第５演算部８３によって、－５０％から５０の値が算出される。ここで、Ａの値を例えば０．０１とすると、第６演算部８４によって、５０×０．０１が演算され、０．５の値が算出される。次に、第７演算部８５によって定常値１と第６演算部８４で算出された０．５が足し合わされ、変更値１．５が算出される。反転動作中であるため、値選択部７８において１．５が選択され、変更値反映演算部７９によって、減少制限値算出部７４で算出された制限値に１．５が掛けられ、制限値の値が１．５倍となる。このように、反転動作時に流量を－５０％まで操作した場合には、制限値が１．５倍の大きさとなり、反転動作でない流量減少時（図１１のグラフＧ２ａ）よりも流量減少時の変化量を１．５倍にすることができる。

なお、本実施の形態では、コントローラ２３の１ステップごとに目標流量Ｆｔを算出しているため、目標流量の変化に従って制限値も変化する。すなわち、グラフＧ２ｃにおいて、目標流量Ｆｔが流量０を超えて左方向に流量－１００％の状態になるまでの間、制限値は１ステップごとに演算される。

また、図１１では、フロントフレーム１１が右方向に移動している際にジョイスティックレバー４１を左方向に移動させた際の反転動作（右から左への反転という）について記載したが、フロントフレーム１１が左方向に移動している際にジョイスティックレバー４１を右方向に移動させた際の反転動作（左から右への反転という）も同様である。

＜動作＞
次に、本開示のホイールローダ１の動作について説明する。図１２は、ホイールローダ１の動作を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ１０において、コントローラ２３は、レバー角度センサ４３で検出されたレバー角度θi_detectを取得する。

次に、ステップＳ１１において、コントローラ２３の目標流量算出部５１が、レバー角度―目標流量テーブルＴ１を用いて目標流量Ｆｔを算出する。

次に、ステップＳ１２において、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´と車速Ｖに基づいて、増加制限値算出部７３が増加制限値テーブルＴ３を用いて増加時の制限値を算出する。また、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´と車速Ｖに基づいて、減少制限値算出部７４が減少制限値テーブルＴ４を用いて減少時の制限値を算出する。ステップＳ１２は、決定ステップの一例に相当する。

次に、ステップＳ１３において、反転判定部７６が、目標流量Ｆｔと１ステップ前の指令流量Ｆｃ´に基づいて、ホイールローダ１が反転動作であるか否かを判定する。

ステップＳ１３において反転動作と判定された場合、ステップＳ１４において値選択部７８が変更値を選択する。変更値は、第５演算部８３、第６演算部８４および第７演算部８５によって演算された値であり、（１＋｜Ｆｔ｜×Ａ）である。

ステップＳ１３において反転動作と判定されなかった場合、ステップＳ１５において値選択部７８は定常値（図６では１）を選択する。

次に、ステップＳ１６において、変更値反映演算部７９が、定常値もしくは変更値のうち選択された値を、ステップＳ１２で算出した減少演算値に反映する。

次に、ステップＳ１７において、上述したように増加減少判定部６１が、目標流量Ｆｔが１ステップ前の指令流量Ｆｃ´から増加しているか減少しているかを判定する。

ステップＳ１７において、流量が増加していると判定された場合、ステップＳ１８において、選択部７５が増加時の制限値を選択する。

一方ステップＳ１７において、流量が減少していると判定された場合、ステップＳ１９において、選択部７５が減少時の制限値を選択する。

次に、ステップＳ２０において、変化流量制限部５３が、選択された制限値に基づいて指令流量の変化量Ｆｃ_changeを算出し、算出した指令流量の変化量Ｆｃ_changeと１ステップ前の指令流量Ｆｃ´を第２演算部５４が足し合わすことにより、指令流量Ｆｃが算出される。ステップＳ１３～Ｓ２０は、制御ステップの一例に相当する。

次に、ステップＳ２１において、コントローラ２３から指令流量Ｆｃが電磁パイロットバルブ３３に送信される。指令流量Ｆｃに基づいて電磁パイロットバルブ３３のスプールが移動し、油圧バルブ３１が操作される、油圧バルブ３１のスプールの移動によってステアリングシリンダ９ａ、９ｂに供給される作動油の量が変化しステアリング操作が行われる。ステップＳ２１は、送信ステップの一例に相当する。

（実施の形態２）
上記実施の形態１では、反転判定部７６は、反転動作の判定を１ステップ前の指令流量Ｆｃ´と目標流量Ｆｔの積がプラスの値かマイナスの値かによって反転動作であるか否かを判定している。これは、フロントフレーム１１が一方向に回動しているときに、ジョイスティックレバー４１の操作が中立位置Ｐ１を超えたときに反転動作と判定されることであり、中立位置Ｐ１（図１１の流量がゼロの位置）を第１の所定閾値の一例として反転動作を判定している。

また、反転動作ではないと判定された場合には、定常値１が選択され、減少制限値算出部７４で算出された値がそのまま用いられるため、制限値の変更が停止され制限値が元に戻される第２の所定閾値の一例も中立位置Ｐ１（図１１の流量がゼロの位置）となる。

対して、本実施の形態２では、反転動作の判定の第１の所定閾値が中立位置Ｐ１に限らなくても良く、さらに制限値の変更を停止して制限値を元に戻す第２の所定閾値も中立位置Ｐ１に限らなくてもよい。

図１３は、反転動作の判定の第１の所定閾値をＢとし、制限値の変更を停止して制限値を元に戻す際の第２の所定閾値をＣとしたグラフを示す図である。図１３では、一例として閾値Ｂをプラスの値とし、閾値Ｃをプラスの値とする。この場合、反転動作と判定される時刻がｔ４´となっており、図１１の時刻ｔ４よりも速くなっている。また、図１３には、グラフＧ２ｂにおいて制限値の変更を停止して制限値を元に戻す時刻がｔ６´として示され、グラフＧ２ｂでは、時刻ｔ６´を境にして制限値が値選択部１７８による反転なしの制限値に戻されてから、増加制限値算出部７３で算出された増加時の制限値になる。また、グラフＧ２ｃにおいて制限値の変更を停止して制限値を元に戻す時刻がｔ５´として示され、グラフＧ２ｃでは、時刻ｔ５´を境にして制限値が値選択部１７８による反転なしの制限値に戻されてから、増加制限値算出部７３で算出された増加時の制限値になる。なお、図１３では、フロントフレーム１１が右方向に移動している際にジョイスティックレバー４１を左方向に移動させた際の反転動作（右から左への反転という）について記載したが、フロントフレーム１１が左方向に移動している際にジョイスティックレバー４１を右方向に移動させた際の反転動作（左から右への反転という）の場合、閾値Ｂ、Ｃはマイナスの値となる。

本実施の形態２のホイールローダ１では、閾値Ｂ、Ｃを設定可能であるため、実施の形態１の制限値決定部５５とは異なる制限値決定部１５５を備えている。

図１４は、本実施の形態２の制限値決定部１５５を示す図である。制限値決定部１５５は、実施の形態１の制限値決定部５５と比べて、実施の形態１と異なる反転時制限値変更部１６３を有している。

本実施の形態２の反転時制限値変更部１６３は、反転判定部１７６と、算出部１７７と、値選択部１７８と、を有する。

反転判定部１７６は、反動動作が行われているか否かを判定する。反転判定部１７６は、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´＞Ｃ、かつ目標流量Ｆｔ＜Ｂのとき右から左への反転動作と判定できる。これにより、右から左への反転動作において、閾値Ｂを超えてジョイスティックレバー４１が操作されたことを判定でき、制限値を変更することができる。また、右から左への反転中にＦｃ´＜Ｃ若しくはＦｔ＞Ｂに達すると反転中ではないと判定する。Ｆｃ´＜Ｃにより、右から左への反転動作において、指令流量Ｆｃが閾値Ｃに達したことを判定でき、制限値の変更を停止して制限値を元に戻すことができる。また、Ｆｔ＞Ｂによりジョイスティックレバー４１を閾値Ｂよりも右側に戻し、反転動作が終了したことを判定できる。

なお、反転判定部１７６は、１ステップ前の指令流量Ｆｃ´＜－Ｃ、かつ目標流量Ｆｔ＞－Ｂのとき左から右への反転動作と判定できる。これにより、左から右への反転動作において、閾値Ｂを超えてジョイスティックレバー４１が操作されたことを判定でき、制限値を変更することができる。また、左から右への反転動作中にＦｃ´＞－Ｃ若しくはＦｔ＜－Ｂに達すると反転中ではないと判定する。Ｆｃ´＞－Ｃにより、左から右への反転動作において、指令流量Ｆｃが閾値Ｃに達したことを判定でき、制限値の変更を停止して制限値を元に戻すことができる。また、Ｆｔ＜－Ｂによりジョイスティックレバー４１を閾値Ｂよりも左側に戻し、反転動作が終了したことを判定できる。

算出部１７７は、第７演算部１８１と、第８演算部１８２と、第９演算部１８３と、を有する。これら第７演算部１８１と、第８演算部１８２と、第９演算部１８３は、右から左への反転の際の変更値を演算する。第７演算部１８１は、閾値Ｂから目標流量Ｆｔの差分を算出し、第８演算部１８２は、その差分に変更定数Ａを積算する。第９演算部１８３は、積算した結果に定常値１を足し、右から左の反転動作時の変更値を求めることができる。これによって目標流量Ｆｔが閾値Ｂよりも小さい側に超えた差分が大きいほど変更値の値が大きくなるため、変更値反映演算部７９の演算により制限値を大きくすることができる。

なお、図示していないが、左から右への反転動作時の変更値は、目標流量Ｆｔと閾値Ｂを足し、足した結果に変更定数Ａを積算し、積算した結果に定常値１を足すことによって求めることができる。

値選択部１７８は、反転判定部１７６による反転なし、右から左への反転、および右から左への反転のいずれかの判定に従って、定常値１、右から左への反転動作時の変更値、および左から右への反転動作時の変更値のいずれかを選択する。選択された定常値１もしくは変更値が変更値反映演算部７９によって減少時の制限値に反映される。

＜特徴＞
（１）
本実施の形態にかかるバルブシステム８は、電磁パイロットバルブ３３（バルブの一例）と、コントローラ２３（制御部の一例）と、を備える。電磁パイロットバルブ３３は、ホイールローダ１（作業機械の一例）のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整する。コントローラ２３は、入力される操作指令に対応する目標流量Ｆｔと、目標流量Ｆｔの変化量Ｆｔ_changeとに基づき、作動油の指令流量Ｆｃを決定する電磁パイロットバルブ３３への指令信号を決定する。コントローラ２３は、ステアリングが動作している方向の反対方向にホイールローダ１を動作させるような反転操作指令を受信した場合、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御する。

このように反転操作指令の大きさに応じて流量の変化量を制御することができるため、反転動作時の急な作動油の入出力の停止を緩和することができ、車体の振動を抑制することができる。

また、例えば、流量の変化量を制限するように制御した場合、ジョイスティックレバー４１の操作に対してステアリング動作が遅れることになるが、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御することができる。例えば、反転操作指令が大きく反対方向にジョイスティックレバー４１を大きく操作した場合、オペレータは多少振動が生じてもステアリング方向を速く変更したいと考えられるため、流量の変化量を大きくすることによってステアリング方向の変更を速くできオペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。また、例えば、反転操作指令が小さく反対方向に少しだけジョイスティックレバー４１を操作した場合、ステアリング方向を速く変更する意図がオペレータにはないと考えられるため、流量の変化量を小さくすることによってステアリング方向の変更を遅くしオペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。

（２）
本実施の形態にかかるバルブシステム８では、コントローラ２３（制御部の一例）は、反転操作指令が大きいとき、変化量を大きくする。
これにより、反転操作指令が大きいほど、ステアリング動作の速度を速くすることができる。

（３）
本実施の形態にかかるバルブシステム８では、コントローラ２３（制御部の一例）は、指令流量を、変化量に対する制限値と目標流量Ｆｔとに基づいて決定する。コントローラ２３は、反転操作指令を受信した場合、目標流量Ｆｔと中立位置Ｐ１または閾値Ｂ（第１の所定閾値の一例）との差に応じて制限値を変化させる、

このように流量変化に制限をかけているため、反転動作時の急な作動油の入出力の停止を緩和することができ、車体の振動を抑制することができる。

また、制限値を設けているため、ジョイスティックレバー４１の操作に対してステアリング動作が遅れることになるが、本実施の形態では、目標流量Ｆｔと第１の所定閾値との差に応じて、制限値を変化させることができる。例えば、第１の所定閾値を超えて反対方向に操作部材を大きく操作した場合、オペレータは多少振動が生じてもステアリング方向を速く変更したいと考えられるため、制限値を大きくすることによってステアリング方向の変更を速くできオペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。また、例えば、第１の所定閾値を超えて反対方向に少しだけジョイスティックレバー４１を操作した場合、ステアリング方向を速く変更する意図がオペレータにはないと考えられるため、制限値を小さくすることによってステアリング方向の変更を遅くしオペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。

（４）
本実施の形態にかかるバルブシステム８では、コントローラ２３は、指令流量Ｆｃが中立位置Ｐ１または閾値Ｃ（第２の所定閾値の一例）に達すると、制限値の変化を停止し、予め設定された流量の変化量の制限値に戻す。

これにより、反転動作が終了すると、制限値の変化を停止して元の制限値に戻すことが可能となる。

（５）
本実施の形態にかかるバルブシステム８は、目標流量Ｆｔを入力可能なジョイスティックレバー４１を更に備える。第１の所定閾値は、ジョイスティックレバー４１の中立位置Ｐ１である。

これにより、目標流量Ｆｔが中立位置Ｐ１から超えた程度に応じて流量の変化量の制限値を変化させることができる。

（６）
本実施の形態にかかるバルブシステム８は、目標流量Ｆｔを入力可能なジョイスティックレバー４１を更に備える。第２の所定閾値は、中立位置Ｐ１である。

これにより、目標流量Ｆｔが中立位置Ｐ１に達すると、制限値の変化を停止して元の制限値に戻すことが可能となる。

（７）
本実施の形態にかかるバルブシステム８では、コントローラ２３は、目標流量Ｆｔと中立位置Ｐ１または閾値Ｂとの差が大きい程、制限値が大きくなるように変化させる。

これにより、目標流量Ｆｔが第１の所定閾値から超えるほど、ステアリング動作の速度を速くすることができる。

（８）
本実施の形態にかかるバルブシステム８では、流量の減少時と増加時において、制限値が異なっている。

これによって、例えば、流量を増加させるときの制限値を、流量を減少させるときの制限値よりも大きくすることができ、ステアリングの動作速度を比較的速く加速させることができる。

（９）
本実施の形態にかかるバルブシステム８は、目標流量Ｆｔを入力可能なジョイスティックレバー４１を更に備える。コントローラ２３は、ジョイスティックレバー４１の中央位置からの角度に基づいて目標流量を求める。

これによって、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１から移動させた量分、ステアリング操作される速度制御において、反転動作時における車体の振動を抑制し、オペレータの意図に応じた作業機械の動作を実現することができる。

（１０）
本実施の形態にかかるバルブシステム８では、ジョイスティックレバー４１の中立位置Ｐ１は、中央位置である。

このように、速度制御においてジョイスティックレバー４１の中立位置Ｐ１は、操作部材の左右の中央位置に設けられている。

（１１）
本実施の形態にかかるホイールローダ１（作業機械の一例）は、フロントフレーム１１と、リアフレーム１２と、連結軸部１３（アーティキュレート機構の一例）と、バルブシステム８と、ステアリングシリンダ９ａ、９ｂ（油圧アクチュエータの一例）と、を備える。連結軸部１３は、リアフレーム１２に対してフロントフレーム１１を回動可能に連結する。ステアリングシリンダ９ａ、９ｂは、バルブシステム８から供給された作動油で動作し連結軸部１３を駆動する。

これにより、ホイールローダ１において、反転動作時における車体の振動を抑制し、オペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。

（１２）
本実施の形態のバルブの制御方法は、ホイールローダ１のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法であって、ステップＳ１２（決定ステップの一例）と、ステップＳ２１（送信ステップの一例）と、ステップＳ１３～Ｓ２０（制御ステップの一例）と、を備える。ステップＳ１２は、入力される操作指令に対応する目標流量Ｆｔと、目標流量Ｆｔの変化量Ｆｔ_changeとに基づき、作動油の指令流量Ｆｃを決定する電磁パイロットバルブ３３（バルブの一例）への指令信号を決定する。ステップＳ２１は電磁パイロットバルブ３３に指令流量Ｆｃに関する信号を送信する。ステップＳ１３～Ｓ２０は、ステアリングが動作している方向の反対方向にホイールローダ１を動作させるような反転操作指令を受信した場合、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御する。

このように反転操作指令の大きさに応じて流量の変化量を制御することができるため、反転動作時の急な作動油の入出力の停止を緩和することができ、車体の振動を抑制することができる。

また、例えば、流量の変化量を制限するように制御した場合、ジョイスティックレバー４１の操作に対してステアリング動作が遅れることになるが、反転操作指令の大きさに応じて変化量を制御することができる。例えば、反転操作指令が大きく反対方向にジョイスティックレバー４１を大きく操作した場合、オペレータは多少振動が生じてもステアリング方向を速く変更したいと考えられるため、流量の変化量を大きくすることによってステアリング方向の変更を速くできオペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。また、例えば、反転操作指令が小さく反対方向に少しだけジョイスティックレバー４１を操作した場合、ステアリング方向を速く変更する意図がオペレータにはないと考えられるため、流量の変化量を小さくすることによってステアリング方向の変更を遅くしオペレータの意図に応じたホイールローダ１の動作を実現することができる。

＜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、ジョイスティックレバー４１を中立位置Ｐ１から移動させた量分、ステアリング操作される速度制御において説明したが、操作部材の操作角と作業機械のステアリング角が対応する位置制御においても上記実施の形態を適用できる。

上記実施の形態では、検出角度θｉ_detectに基づいて、目標流量を算出しているが、ジョイスティックレバー４１の操作角とホイールローダ１のステアリング角との偏差に基づいて目標流量を算出すればよい。

この場合、図１５に示すバルブシステム１０８に示すように、ステアリング角度θｓ_realを検出する車体フレーム角度センサ１２５が設けられている。車体フレーム角度センサ１２５によって検出されたステアリング角度θｓ_detectが、コントローラ２３に入力される。コントローラ２３では、ステアリング角度θｓ_detectと検出角度θｉ_detectとの偏差角を演算し、偏差角に基づいて目標流量が算出される。

これによって、ジョイスティックレバー４１の操作角と作業機械のステアリング角が対応する位置制御において、反転動作時における車体の振動を抑制し、オペレータの意図に応じた作業機械の動作を実現することができる。

また、ジョイスティックレバー４１の中立位置Ｐ１は、偏差がゼロの位置である。このように、中立位置Ｐ１が決められるため位置制御において操作部材の中立位置Ｐ１は、特定の位置ではなくステアリング角に応じて変化する。

（Ｂ）
上記実施の形態では、目標流量Ｆｔと１ステップ前の指令流量Ｆｃ´に基づいて、反転動作であるか否かの判定を行っていたが、これに限らなくても良く、例えばジョイスティックレバー４１の操作角度とステアリング角に基づいて、反転動作であるか否かを判定してもよい。

（Ｃ）
上記実施の形態では、コントローラ２３は１ステップ前の指令流量Ｆｃ´を用いているが、１ステップ前に限られるものではない。

（Ｄ）
上記実施の形態では、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。

（Ｅ）
上記実施の形態では、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。
（Ｆ）
上記実施の形態のホイールローダ１はオペレータが搭乗して操作してもよいし、無人で操作されてもよい。

（Ｇ）
上記実施の形態では、電磁パイロットバルブ３３の制御方法として、図１２に示すフローチャートに従って、実施する例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、図１２に示すフローチャートに従って実施される電磁パイロットバルブ３３の制御方法をコンピュータに実行させるプログラムとして、本発明を実現しても良い。

また、プログラムの一つの利用形態は、コンピュータにより読取可能な、ＲＯＭ等の記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。

またプログラムの一つの利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波などの伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。

また、上述したコンピュータは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアに限らずファームウェアや、ＯＳ、更に周辺機器を含むものであってもよい。

なお、以上説明したように、電磁パイロットバルブ３３の制御方法はソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェア的に実現しても良い。

本発明のバルブシステムは、反転動作時の振動を抑制しながら、操作指令に合わせた制御を可能にする効果を有し、作業機械の一例であるホイールローダ等に有用である。

１ ：ホイールローダ
８ ：バルブシステム
２３ ：コントローラ
３３ ：電磁パイロットバルブ
３４ ：パイロットポンプ
４１ ：ジョイスティックレバー

Claims (16)

1. 作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブと、
   入力される操作指令に対応する目標流量と、当該目標流量の変化量とに基づき、前記作動油の指令流量を決定する前記バルブへの指令信号を決定する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、ステアリングが動作している方向の反対方向に前記作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、前記反転操作指令の大きさに応じて前記指令流量の変化量を制御する、
   バルブシステム。
2. 前記制御部は、前記反転操作指令が大きいとき、前記指令流量の変化量を大きくする、
   請求項１に記載のバルブシステム。
3. 前記制御部は、
   前記指令流量を、前記指令流量の変化量に対する制限値と前記目標流量とに基づいて決定し、
   前記反転操作指令を受信した場合、前記目標流量と第１の所定閾値との差に応じて前記制限値を変化させる、
   請求項１または２に記載のバルブシステム。
4. 前記制御部は、前記指令流量が第２の所定閾値に達すると、前記制限値の変化を停止し、予め設定された前記指令流量の変化量の制限値に戻す、
   請求項３に記載のバルブシステム。
5. 前記目標流量を入力可能な操作部材を更に備え、
   前記第１の所定閾値は、前記操作部材の中立位置である、
   請求項３に記載のバルブシステム。
6. 前記目標流量を入力可能な操作部材を更に備え、
   前記第２の所定閾値は、前記操作部材の中立位置である、
   請求項４に記載のバルブシステム。
7. 前記制御部は、前記目標流量と前記第１の所定閾値との差が大きい程、前記制限値が大きくなるように変化させる、
   請求項３に記載のバルブシステム。
8. 前記流量の減少時と増加時において、前記制限値が異なっている、
   請求項３に記載のバルブシステム。
9. 前記目標流量を入力可能な操作部材を更に備え、
   前記制御部は、前記操作部材の操作角と前記作業機械のステアリング角との偏差に基づいて前記目標流量を求める、
   請求項１に記載のバルブシステム。
10. 前記操作部材の中立位置は、前記偏差がゼロの位置である、
    請求項９に記載のバルブシステム。
11. 前記目標流量を入力可能な操作部材を更に備え、
    前記制御部は、前記操作部材の中央位置からの角度に基づいて前記目標流量を求める、
    請求項１に記載のバルブシステム。
12. 前記操作部材の中立位置は、前記中央位置である、
    請求項１１に記載のバルブシステム。
13. フロントフレームと、
    リアフレームと、
    前記リアフレームに対して前記フロントフレームを回動可能に連結するアーティキュレート機構と、
    請求項１～１２のいずれか１項に記載のバルブシステムと、
    前記バルブシステムから供給された作動油で動作し前記アーティキュレート機構を駆動する油圧アクチュエータと、を備えた
    作業機械。
14. 作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法であって、
    入力される操作指令に対応する目標流量と、当該目標流量の変化量とに基づき、前記作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する決定ステップと、
    前記バルブに前記指令信号を送信する送信ステップと、
    ステアリングが動作している方向の反対方向に前記作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、前記反転操作指令の大きさに応じて前記指令流量の変化量を制御する制御ステップと、
    を備えたバルブの制御方法。
15. 作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法の、
    入力される操作指令に対応する目標流量と、当該目標流量の変化量とに基づき、前記作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する決定ステップと、
    前記バルブに前記指令信号を送信する送信ステップと、
    ステアリングが動作している方向の反対方向に前記作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、前記反転操作指令の大きさに応じて前記指令流量の変化量を制御する制御ステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
16. 作業機械のステアリング操作を行うための作動油の流量を調整するバルブの制御方法の、
    入力される操作指令に対応する目標流量と、当該目標流量の変化量とに基づき、前記作動油の指令流量を決定するバルブへの指令信号を決定する決定ステップと、
    前記バルブに前記指令信号を送信する送信ステップと、
    ステアリングが動作している方向の反対方向に前記作業機械を動作させるような反転操作指令を受信した場合、前記反転操作指令の大きさに応じて前記指令流量の変化量を制御する制御ステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体。
    

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