JP2004024135A - 作業車両のローリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラクタ等のローリング制御装置には、本機に傾斜センサを設け、この検出値を移動平均することで基準傾斜値とし、この基準傾斜値に応じて作業機を設定角度に維持するものが知られている。しかしながら、前記傾斜センサのサンプリング値は、車両の振動や操舵等で、実際とは大きく異なる値が継続して検出される場合が有った。
【解決手段】トラクタには、作業機ローリング用油圧シリンダ及び同シリンダの長さを検出するストロークセンサと、傾斜センサを設ける。また前記傾斜センサによる検出値を所定時間ｔ１に亘ってサンプリングし、移動平均値（基準傾斜量）を演算するコントローラを設ける。またトラクタには、角速度センサまたは操舵角センサを設け、これらセンサにより所定値を超える振動や操舵操作を検出している期間には、前記傾斜センサ値のサンプリングを中断する構成とした。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラクタや田植機、コンバインといった農業用作業車両、または建設用作業車両等のローリング制御装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平８−２４２６１０号公報に示されるトラクタのように、
作業機３の左右傾斜量を変更するローリング用アクチュエータ８と、
車両１に対する前記作業機３の左右傾斜量を検出する作業機傾斜センサ１３と、前記車両１に設けられ水平基準に対し車両の傾斜量を検出する本機傾斜センサ１４と、
前記本機傾斜センサ１４による検出値を所定時間毎にサンプリングし、このサンプリングした所定個数の検出値を移動平均することで車両１の基準傾斜量を演算する制御手段２３を備えると共に、
前記車両１の基準傾斜量に基づいて前記作業機３の傾斜量を所定の傾きに維持するローリング制御装置Ｃを備えたものが知られている。
【０００３】
上記公報によるローリング制御装置は、傾斜地の等高線に沿って作業を行うときに、前記本機傾斜センサの検出値を移動平均することにより、局所的な凹凸により本機側のセンサにずれが生じても、作業機のハンチング作動を抑制するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記（傾斜地基準の）ローリング制御装置における傾斜基準値は、移動平均のサンプリング期間に対して局所的なセンサの誤差に対して、即ち局所的な凹凸に対しては、これを平滑化し前記作業機のハンチングを抑えることができるが、前記走行面に凹凸が継続して形成されている場合には、やはり前記本機傾斜センサの検出が実際とは大きく異なって、作業機を正確に制御することができないという課題が有った。
【０００５】
またトラクタが大きく操舵したときには、前記車両の重量バランスが変化し、車両の沈下状態などにより前記本機傾斜センサによる検出値が変化し易くなる上、進路変更自体による傾斜角の変化も起こる状態となる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を鑑みて、作業車両のローリング制御装置を以下のように構成した。即ち、請求項１の発明では、
作業機（１）の左右傾斜量を変更するローリング用アクチュエータ（２）と、
車両（Ｔ）に対する前記作業機（１）の左右傾斜量を検出する作業機傾斜センサ（３）と、
前記車両（Ｔ）に設けられ水平基準に対し車両（Ｔ）の傾斜量を検出する本機傾斜センサ（４）と、
前記本機傾斜センサ（４）による検出値を所定時間毎にサンプリングし、このサンプリングした所定個数の検出値を移動平均することで車両（Ｔ）の基準傾斜量を演算する制御手段（１０）を備えると共に、
前記車両（Ｔ）の基準傾斜量に基づいて前記作業機（１）の傾斜量を所定の傾きに維持するローリング制御装置を備えた作業車両において、
前記車両（Ｔ）には、同車両（Ｔ）の角速度を検出する角速度センサ（５）を設ける構成とした。
（請求項１の作用）
そして、以上のように構成した請求項１の発明では、所定値を超える角速度を検出したとき、即ち車両（Ｔ）が大きく振動したときには、前記本機傾斜センサ（４）の検出値のサンプリングを中断する。
【０００７】
また請求項２の発明では、
作業機（１）の左右傾斜量を変更するローリング用アクチュエータ（２）と、
車両（Ｔ）に対する前記作業機（１）の左右傾斜量を検出する作業機傾斜センサ（３）と、
前記車両（Ｔ）に設けられ水平基準に対し車両（Ｔ）の傾斜量を検出する本機傾斜センサ（４）と、
前記本機傾斜センサ（４）による検出値を所定時間毎にサンプリングし、このサンプリングした所定個数の検出値を移動平均することで車両（Ｔ）の基準傾斜量を演算する制御手段（１０）を備えると共に、
前記車両（Ｔ）の基準傾斜量に基づいて前記作業機（１）の傾斜量を所定の傾きに維持するローリング制御装置を備えた作業車両において、
前記車両（Ｔ）には、同車両（Ｔ）の操舵角を検出する操舵角センサ（６）を設ける構成とした。
（請求項２の作用）
そして、以上のように構成した請求項２の発明では、所定値を超える操舵角を検出したときに、即ち車両（Ｔ）を大きく操舵したときには、前記本機傾斜センサ（４）の検出値のサンプリングを中断する。
【０００８】
【発明の効果】
以上のように構成した請求項１の発明では、振動により影響された本機傾斜センサ（４）の検出値を移動平均の演算から外すことができるので、車両の基準傾斜量を極力正確に求めることができ、作業機のローリング制御装置を正確に作動することができる。
【０００９】
また、請求項２の発明でも、車両を操舵時に想定される振動、或いは傾斜変化より影響された本機傾斜センサ（４）の検出値を移動平均の演算から外すことができるので、車両の基準傾斜量を極力正確に求めることができ、作業機のローリング制御装置を正確に作動することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を説明する。
最初に図１と図２に基づいて作業車両である農業用トラクタ（以下、トラクタＴ）の構成について説明する。
【００１１】
トラクタＴは、ボンネット１１内部にエンジンＥを備え、このエンジンＥの回転動力を各種変速装置等を介して後輪１２Ｆ、または前後輪１２Ｆ，１２Ｒへ伝達して走行する構成となっている。
そして前記ボンネット１１後方には、メータパネル１３や操縦席１４を配置し、これら周囲をキャビン１５により取り囲む構成となっている。
【００１２】
また、前記操縦席１４の前方には、前記前輪１２Ｆを操舵するステアリングハンドル１８や、車体の進行方向を前後に切替える前後進切替レバー１９を設け、前記ステアリングハンドル１８の回動基部には、車体の操舵量を検出する操舵角センサ６を設けている。
【００１３】
また前記操縦席１４側方には、作業部となるロータリ作業機１の高さを変更する作業機昇降用レバー１６や変速レバー１７を設け、夫れ夫れのレバーの回動基部に操作位置を検出するポテンショメータ１６ｓ，１７ｓを設けている。また前記変速レバー１７のレバーガイド近傍には、「水平モード」と「傾斜モード」と「切」の設定ポジションを有するローリングモード切替スイッチ２０と、前記「傾斜モード」時に作業機１の角度を設定する傾き調整ダイヤル２１等の各種設定器を設けている。
【００１４】
ここで前記各ローリングモードについて説明する。
前記「水平モード」とは、主に水田作業で用いられ、走行中トラクタＴが凹凸等により左右に傾いても、操縦席１３下方に設置された本機傾斜センサ（以下、傾斜センサ４）の値に基づいて前記作業機１を水平に保持するモードである。
【００１５】
また前記「傾斜モード」とは、主に果樹園など傾斜地作業で用いられ、走行中トラクタＴが凹凸により左右に傾いても、作業機１を前記傾斜と平行、或いは前記傾き調整ダイヤル２１で設定された角度に保持するモードである。
また、前記操縦席１４の下方には、内部に電解液を充填し電極間の電圧により車体の左右傾斜量（角度）を検出する前記傾斜センサ４と、地磁気を利用し車体の角速度を検出する角速度センサ５、そして本願発明の制御手段となるコントローラ１０を設ける構成となっている。
【００１６】
尚、前記トラクタＴの角速度センサ５は、車体の上下ピッチングを検出する加速度センサでも良い。
また、トラクタＴの車体後部には、作業機昇降用油圧シリンダ２５を内装するシリンダケース２６を備え、前記シリンダ２５のピストン伸縮によりケース２６左右に支持するリフトアーム２７を上下回動する構成となっている。また、車体後部には、トップリンク２８と左右ロワーリンク２９からなる三点リンク機構を設け、前記左側のリフトアーム２７の先端部と前記ロワーリンク２９との間をロッド３０にて連結し、右側のリフトアーム２７先端部と前記ロアーリンク２９とをローリング用アクチュエータとなるローリング用油圧シリンダ２を介して連結し、ロータリ作業機１の左右傾斜姿勢を変更可能に連結する構成となっている。
【００１７】
また更に、前記左側のリフトアーム２７の回動基部には、リフトアーム角センサ３１を設け、車体に対する作業機１の高さを検出する構成となっている。
これにより、前記コントローラ１０では、作業機昇降用レバー１６の操作角度とリフトアーム２７の設定角度が一致するように前記作業機昇降用油圧シリンダ２５のピストンを伸縮して作業機１（図中ではロータリ作業機）の高さを変更する昇降制御を行う構成となっている。
【００１８】
また、前記ローリング用油圧シリンダ２には、このピストン伸縮量を検出するストロークセンサ３（作業機傾斜センサ）を併設し、車体に対する作業機１の左右傾斜量を検出する構成となっている。
次にトラクタＴの制御系について説明する。
【００１９】
前記トラクタＴのコントローラ１０は、図４に示すように、内部に各種信号を処理するＣＰＵと、これら信号情報を一時記憶するＲＡＭと、この発明のローリング制御等の各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、更にはタイマー等を備える構成となっている。
【００２０】
そして、前記コントローラ１０の入力部には、前記作業機昇降用レバー１６基部のポテンショメータ１６ｓと、リフトアーム角センサ３１、ローリングモード切替スイッチ２０、傾き調整ダイヤル２１、傾斜センサ４、角速度センサ５、そしてローリング用油圧シリンダのストロークセンサ３、操舵角センサ６、変速レバー１７基部のポテンショメータ１７ｓ等を接続して設けている。
【００２１】
また前記傾斜センサ４の入力値は、コントローラ１０内でデジタルフィルター処理、即ちセンサ出力周波数域を外れた周波数成分をカットする構成となっている。
またコントローラ１０の出力部には、前記作業機昇降用油圧シリンダ２５へ圧油を給排する比例圧力制御弁のソレノイド３５ａ，３５ｂや、前記ローリング用油圧シリンダ２へ圧油を給排する切替制御弁のソレノイド３６ａ，３６ｂを接続して設けている。
【００２２】
以上のように構成したトラクタＴでは、図５乃至図７に示すフローチャートのように制御が行われる
図５に示すフローチャートは、前記コントローラ１０が実行する制御全体の概要を示すものであり、最初にトラクタＴの電気系統がＯＮされると、コントローラ１０は、前記傾斜センサ４やローリングモード切替スイッチ２０等の各種センサやスイッチ類の状態を読み込む。その後、車体の傾斜基準値演算処理、ローリング制御のサブルーチンを実行し、他の処理を行ってリターンとなる。
【００２３】
前記車体の基準値演算処理は、図６に示すように、まずＳＴＥＰ１で前記タイマーによる時間を計測し、所定時間毎に傾斜センサ４の検出値をサンプリングして前記ＲＡＭに記憶するものである。そして、ここでは、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ４に示すように、前記操舵角センサ６による検出値が直進域、即ち左右所定角以内であるか、前記変速レバー１７基部のポテンショメータ１７ｓにより車速設定位置が作業速と想定される程度、即ち低速であるかどうか、更には角速度が一定値以内、即ち車両がバウンドしていないかどうかを判定し、これらがすべてＹＥＳであれば、ＳＴＥＰ５にて前記傾斜センサ４の検出値を記憶する。その後、ＳＴＥＰ６にて前記記憶値の内、最新の記憶値を所定個数、即ち図１に示すように、ｔ１秒間の５個の値を取り出し、これらの平均値（移動平均値）を演算する。尚、前記図１中の符号ｔｘはセンサ４の電源投入時に、立上時間までサンプリングを待機する期間を示す。
【００２４】
これにより、トラクタの傾斜基準値が求められる。
そして、前記図６で求められた傾斜基準値は、図７に示すローリング制御に用いられる。
前記ローリング制御では、ＳＴＥＰ１でローリングモードが判定され、水平モードであれば、前記傾斜センサ４の水平基準値に基づいてローリング用油圧シリンダ２を駆動し、作業機１を水平状態に維持する。
【００２５】
また前記ローリングモードの設定が、傾斜モードであれば、ＳＴＥＰ２とＳＴＥＰ３に示すように、ステアリングハンドル１８による操舵角が直進域であるかどうかを判定し、旋回終了後一定時間経過したかどうか、即ち直進状態が安定したかどうかを判定し、これら共にＹＥＳであれば、前記傾斜センサ４の移動平均から求められた傾斜基準値を基準として、作業機１を前記傾き調整ダイヤル２１の設定傾きとなるようローリング油圧シリンダ２を駆動する。
【００２６】
また前記ＳＴＥＰ２とＳＴＥＰ３の判定の内、いずれか一つがＮＯであれば、ＳＴＥＰ５へ進み、車両が旋回中であるか、或いは、旋回後まだ蛇行する可能性のある期間であると想定し、現状のストロークセンサ３の検出値が変化したときにだけ、前記ローリング用油圧シリンダ２を駆動しピストンの長さを一定に保持する。
【００２７】
以上のように構成したトラクタＴのローリング制御装置では、振動や凹凸により影響された傾斜センサ４の検出値を、移動平均の演算から外すことができるので、前記車両の基準傾斜値を極力正確に求めることができ、作業機１のローリング制御装置、ここでは傾斜モードでのローリング制御を正確に作動することができる。
【００２８】
また、トラクタＴの操舵時にも想定される振動、或いは傾斜変化より影響された傾斜センサ４の検出値を移動平均の演算から外すことができるので、同じくトラクタＴの基準傾斜量を極力正確に求めることができ、前記ローリング制御装置を正確に作動することができる。
【００２９】
またここでは、前記角速度や操舵角と同様に、車両の走行速が高速状態に設定されているときにも、前記傾斜センサ４の検出値を移動平均の演算から外す構成としたので、高側走行時の振動に影響される傾斜センサ４の誤検出を外すことができ、前記ローリング制御装置を正確に作動することができる。
【００３０】
尚、前記発明の別形態としては、図８に示すように、前記車速センサを、前記変速レバー１７の設定位置を検出する方法に代えてドップラ式センサを利用し、前記前後輪１２Ｆ，１２Ｒ間の伝動ギヤの回転や、直接対地速度を検出する構成としても良いし、また前記作業機１の左右傾斜量を検出する作業機傾斜センサとして、前記ストロークセンサ３に代えて、前記本機傾斜センサ４と同様の、内部に電解液を充填した傾斜センサ３’を設け、作業機１の傾きを移動平均により演算する構成としても良い。
【００３１】
またローリング制御装置の傾斜モードについても、前記本機側の傾斜センサ４に基づいて作業機を一定に維持するか、或いは前記作業機側の傾斜センサ３’に基づいて一定に維持するかを選択するモードを構成したり、等高線に沿って傾斜地で作業する場合を想定し、前記傾斜基準値を旋回操作に連動させて左右傾きを反転させるモードを構成し、前記ローリングモード切替スイッチ２０’により選択する構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】傾斜センサの検出値の推移を示すフローチャート。
【図２】トラクタの側面図。
【図３】トラクタの背面図。
【図４】コントローラの接続状態を示す図。
【図５】フローチャート（１）
【図６】フローチャート（２）
【図７】フローチャート（３）
【図８】別形態のコントローラの接続を示す図。
【符号の説明】
１　作業機
２　ローリング用油圧シリンダ
３　ストロークセンサ
４　傾斜センサ
５　角速度センサ
６　操舵角センサ
１０　コントローラ
Ｔ　トラクタ

Claims (2)

1. 作業機（１）の左右傾斜量を変更するローリング用アクチュエータ（２）と、
   車両（Ｔ）に対する前記作業機（１）の左右傾斜量を検出する作業機傾斜センサ（３）と、
   前記車両（Ｔ）に設けられ水平基準に対し車両（Ｔ）の傾斜量を検出する本機傾斜センサ（４）と、
   前記本機傾斜センサ（４）による検出値を所定時間毎にサンプリングし、このサンプリングした所定個数の検出値を移動平均することで車両（Ｔ）の基準傾斜量を演算する制御手段（１０）を備えると共に、
   前記車両（Ｔ）の基準傾斜量に基づいて前記作業機（１）の傾斜量を所定の傾きに維持するローリング制御装置を備えた作業車両において、
   前記車両（Ｔ）には、同車両（Ｔ）の角速度を検出する角速度センサ（５）を設け、前記ローリング制御装置の作動中に所定値を超える角速度を検出したときには、前記制御手段（１０）による本機傾斜センサ（４）の検出値のサンプリングを中断することを特徴とする作業車両のローリング制御装置。
2. 作業機（１）の左右傾斜量を変更するローリング用アクチュエータ（２）と、
   車両（Ｔ）に対する前記作業機（１）の左右傾斜量を検出する作業機傾斜センサ（３）と、
   前記車両（Ｔ）に設けられ水平基準に対し車両（Ｔ）の傾斜量を検出する本機傾斜センサ（４）と、
   前記本機傾斜センサ（４）による検出値を所定時間毎にサンプリングし、このサンプリングした所定個数の検出値を移動平均することで車両（Ｔ）の基準傾斜量を演算する制御手段（１０）を備えると共に、
   前記車両（Ｔ）の基準傾斜量に基づいて前記作業機（１）の傾斜量を所定の傾きに維持するローリング制御装置を備えた作業車両において、
   前記車両（Ｔ）には、同車両（Ｔ）の操舵角を検出する操舵角センサ（６）を設け、前記ローリング制御装置の作動中に所定値を超える操舵角を検出したときには、前記制御手段（１０）による本機傾斜センサ（４）の検出値のサンプリングを中断することを特徴とする作業車両のローリング制御装置。

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