JP2006232142A - 作業車両の旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、トラクタ等では、設定器により旋回時の旋回モードを設定すると、障害物を避けたり、或いは圃場の形状に沿って大きく蛇行する時にでも、旋回時の旋回モードが働き過度に操舵されることとなって操作性に難が有った。
【解決手段】
作業機の高さを検出するセンサと、トラクタの旋回モードを、旋回内側の走行装置の回転を減速させるマイルドターン、旋回内側の走行装置の回転を停止させるロックターン、旋回内側の走行装置の回転を逆転させるスピンターンに変更する変速装置と、前記ステアリングハンドルを最大量操作したときに現出される旋回パターンを設定する旋回モード設定器を備える。そして、前記作業機の高さに応じて前記旋回モード設定器で設定された旋回モードを変更するコントローラを設ける。
【選択図】 図５

Description

この発明は、農業、建設、運搬用の作業車両の旋回制御装置の構成に関する。

従来、農業用トラクタ等には、旋回内側の走行装置の回転を減速するマイルドターン、旋回内側の走行装置の回転を停止させて旋回するロックターン、旋回内側の走行装置の回転を逆回転させるスピンターンの三つのモードを現出するものが知られており、各種作業形態に応じて旋回モードを設定する構成となっている。
特開2004-362402号

前記公報による構成によると、主に作業時、旋回時の旋回モードは、スピンターンの入切スイッチのＯＮＯＦＦに応じて、スピンターンかロックターンで旋回する構成となっている。この為、旋回時にスピンターンが作動する様、設定した状態で作業機を下げながら走行している際、障害物を避けたり圃場の形状に沿って大きく蛇行すると、前記スピンターンが働きトラクタが過度に操舵されることとなるので、その度にスイッチをＯＦＦする煩わしさが有った。

この発明は、上記課題を解決すべく次のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項１の発明では、作業機（Ｒ）の高さを検出する手段（１１ｕ，１１ｄ）と、車両の旋回モードを、旋回内側の走行装置の回転を減速させるマイルドターン、旋回内側の走行装置の回転を停止させるロックターン、旋回内側の走行装置の回転を逆転させるスピンターンに変更する変速装置（３，３）と、
前記操向操作部（６）を最大量操作したときに現出される旋回パターンを設定する設定器（３２）と、
前記作業機（Ｒ）の昇降操作の検出結果に応じて前記設定器（３２）で設定された旋回モードを変更する制御手段（３０）を設けたことを特徴とする作業車両の旋回制御装置とした。
（請求項１の作用）
以上のように構成した作業車両では、旋回操作すると、作業機（Ｒ）の昇降操作位置に応じて設定器（３２）にて設定された旋回モードが自動的に変更される。例えば、対地作業機を備える作業車両の場合は、作業機を着地させているときには、設定器（３２）の設定モードより緩旋回に設定され、作業機を上昇させているときには、設定器（３２）の設定モードより急旋回に設定される。

また請求項２記載の発明では、旋回時の旋回モードを設定する設定器（３２）と、作業機（Ｒ）の高さに応じて旋回モードを変更する前記制御手段（３０）の作動を入切する自動変更スイッチ（１２）とを夫れ夫れ別の個別のスイッチにて構成し、両スイッチ（３２，１２）を昇降レバー（８）の近傍位置に設置してあることを特徴とする請求項１に記載の作業車両の旋回制御装置とした。
（請求項２の作用）
以上のように構成した作業車両では、旋回モード設定器（３２）と、自動変更スイッチ（１２）と、昇降レバー（８）とを近傍位置で操作する。

以上要するに、請求項１の発明によれば、作業機（Ｒ）の上げ下げに連動して旋回モードを自動的に変更するようにしたので、作業形態に応じた適切な旋回モードで作業を行うことができ、従来のように、旋回モードを障害物回避や作業場の形状に沿って大きく蛇行する毎に切り替える必要が無く、操作性の向上、並びに作業の能率化を図ることができる。

また請求項２の発明によれば、請求項１の発明効果に加え、旋回モード設定器（３２）と旋回モードを自動変更に切り替える自動変更スイッチ（１２）とを昇降レバー（８）近傍に設置したので、オペレータに対し車両の旋回モードの状態が解かり易く、車両を誤操作なく操作することができる。

以下、この発明を図面に基づき説明する。
図１は、作業車両の一例である農業用トラクタを示し、トラクタは車体前部にエンジンＥを搭載し、このエンジンＥの回転動力をミッションケース１内の走行ミッション装置２に伝え、この走行ミッション装置２で減速された回転動力を車体左右に架設された左右走行装置（以下、走行クローラ５）へ変速装置３を経由して伝達する構成としている。

またステアリングハンドル６は、左右の回転操作で左右夫れ夫れの走行クローラ５，５の回転を変速操作し、トラクタを操舵乃至旋回操作する構成である。また操縦席７近くの右横側部には、車体後部のリフトアーム３３に連結した作業機Ｒの高さを上下昇降操作する昇降レバー８が配備されている。

また前記昇降レバー８は、図２に示すように、前後操作をガイドするレバーガイド板１０の後端及び前端部に、同レバー８の上げ操作により作業機Ｒの最上げ状態を検出する上げ位置検出スイッチ１１ｕと、昇降レバー８の下げ操作により作業機の最下げ状態を検出する下げ位置検出スイッチ１１ｄが設けられている。また、このフェンダー９上で且つ前記昇降レバー８の後方には、前記ハンドルを最大に切った時に、トラクタをマイルドターンとするか、ロックターンとするか、若しくはスピンターンとするかを選択する旋回モード設定器３２と、同設定器３２で設定された旋回モードを自動的に変更させる自動変更スイッチ１２が設置されている。詳しくは、前記旋回モード設定器３２はダイヤル式スイッチに構成され、この中央部上部に押込式の自動変更スイッチが設けられている。

以上のように、前記両スイッチ１２，３２は、昇降レバー８近傍のフェンダー９部に集中して配置することにより、操作性が良い上、旋回モードの把握が確認し易く誤操作を防止することができる
また前記走行ミッション装置２は、図３に示すように、伝動上手側から主クラッチ１６、主変速装置１７、副変速装置１８の順に配置して順次伝動可能に接続して設け、前記エンジンＥから入力された回転動力を、前記主副変速装置１７，１８を介して副変速の出力軸１９を経由してリヤミッション装置２０へ伝達する構成としている。そして、走行駆動軸２１は、前記出力軸１９からベベルギヤＧ１，Ｇ２、中間軸２２、伝動ギヤＧ３，Ｇ４を介して伝動される構成になっている。尚、中間軸２２の端部にはブレーキ装置２３を設け、前記操縦席７側からのブレーキペダル操作によって左右のクローラ５，５を同時に制動する構成としている。

そして、左右夫れ夫れのクローラ５の変速装置３は、前記走行駆動軸２１上に、正転クラッチ２４を外側にし、旋回用の逆転クラッチ２５が内側となるようそれぞれ配置し、正転用クラッチ２４の外側には遊星歯車装置２６を接続して設けた構成としている。外側の正転クラッチ２４は、内部のばねによってクラッチディスクが常時圧着状態でクラッチ入りを保持し、遊星歯車装置２６を介してクローラ駆動軸２７を正転方向に回転駆動する構成となっている。

しかして、左右の正転クラッチ２４が接続状態にあるときには、前記副変速の出力軸１９から走行駆動軸２１に伝達された回転動力の速度を変えることなく１対１の回転比でクローラ駆動軸２７に伝達することになり、もって、左右のクローラ５，５が同速度で回転して直進状態で走行することになる。

一方、旋回用の逆転クラッチ２５に、クローラ制御用制御弁２８Ｌ又は２８Ｒの切り替えによってクラッチ内シリンダ室に作動油を圧送すると、正転クラッチ２４にクラッチ切りの方向の力が働き徐々にクラッチが切れ遊星歯車装置２６の従動側のサンギヤへの回転が減速される構成になっている。従って、トラクタＴの旋回時は、旋回外側のクローラ５が前述の直進回転状態を保持し、旋回内側のクローラを減速することになるため、旋回半径最大となる緩旋回、つまり、マイルドターンに移行することになる。

そして更に、逆転クラッチ２５のシリンダ室に作動油を圧送すると、前記正転クラッチ２４からの動力が遊星ギヤのキャリアで空転されることとなり、遊星歯車装置２６の従動側のサンギヤが回転ゼロの状態になるよう構成している。そのため、このときのトラクタは、旋回外側のクローラが直進正回転を保持していて、旋回内側がゼロ回転となってロックターンを行うことになる。

また更に、逆転クラッチ２５のシリンダ室に、作動油を圧送すると、順次クラッチ入りの状態になって走行駆動軸２１の回転動力は、同クラッチディスクを介して且つ遊星歯車装置２６を経由して従動側のサンギヤに逆回転で伝達されるようになっている。しかして、このときのトラクタは、左右一対の走行クローラ５，５の旋回外側が直進正回転状態で走行しているのに対し、旋回内側が上記のように逆転方向の回転となるため、その場で急旋回、つまり、スピンターンが行われることになる。

尚、左右の走行クローラ５，５には、回転センサ２９Ｌ，２９Ｒが設けられ、前記ハンドル基部に備えたハンドル切角センサ３１にて旋回操作角を検出し、この検出角が大きくなるに従い、クローラ５，５の回転速度が所定回転数になる様、制御される構成となっている。

次に、この発明の制御手段となるコントローラＣについて説明すると、コントローラＣには、この発明の制御手段となる制御プログラム３０を格納した記憶装置と、各種情報を処理するＣＰＵ等を備え、入力側にハンドル切角センサ３１と、左右クローラの回転速度を検出する回転センサ２９Ｌ，２９Ｒと、旋回モードを選択設定する旋回モード設定器３２と、昇降レバー８基部の上げ位置検出スイッチ１１ｕ及び下げ位置検出スイッチ１１ｄと、旋回モードを自動変更に切り替える旋回モード自動変更スイッチ１２をそれぞれ接続して検出情報を入力する構成としている。またコントローラＣの出力側には、左クローラ制御用制御弁２８Ｌと右クローラ制御用制御弁２８Ｒのソレノイドを接続している。尚、前記コントローラ３０の入力側には、上記センサ、スイッチ類とは別に前後進切替レバーの前後操作によりＯＮ・ＯＦＦする前後進スイッチ３４ｆ，３４ｒや、変速装置の変速位置を検出する変速位置センサ３５等も接続されている。

以上のように構成したトラクタでは、図５に示すように制御が実行される。
まず作業に先立ち、オペレータは前記旋回モード設定器３２にて、ハンドル切角をロック位置まで操作したとき、通常良く使用すると想定される旋回モード（マイルドターン・ロックターン・スピンターン）を設定する。そして、障害物の多い圃場や異型の圃場では、前記自動旋回モードをＯＮに設定する。

そして、トラクタを走行させると、前記コントローラＣでは、各種設定器やセンサの検出値を読み込み、ハンドル切角により車両が旋回操作状態であるか、即ちハンドルが所定角以上切られたかどうかを判定する。そしてトラクタが旋回状態であると判定したときには、続けて前記自動変更スイッチ１２のＯＮ・ＯＦＦ（入切）状態を判定し、同スイッチ１２がＯＦＦの場合は、前記旋回モード設定器３２で設定された旋回モードを上限に、ハンドル切角に応じてマイルドターン、ロックターン、スピンターンと移行させる。

例えば、旋回モードがロックターンモードに設定されていると、ハンドル切角が所定角以上となると、マイルドターンからロックターン迄移行し、最大操作位置までロックターンの状態を保持する。

また前記自動変更スイッチ１２がＯＮの場合は、続けて作業機Ｒの位置が判定され、前記下げスイッチ１１ｄがＯＮしていると、即ち作業機Ｒが最下げ位置であると、前記旋回モード設定器３２にて設定された旋回モードよりも１段階緩旋回となるモードに移行する。一方、上げスイッチ１１ｕがＯＮしていると、即ち作業機Ｒが最上げ位置であると、前記旋回モード設定器３２にて設定された旋回モードよりも１段階急旋回となるモードに移行する。

例えば、前記旋回モード設定器３２にて旋回モードがロックターンに設定されていると、作業機Ｒを最下げ位置に操作している場合は、旋回内側のクローラ５を減速させるだけ、即ちマイルドターンで車両を操向し、作業機Ｒを最上げ位置に操作している場合は、スピンターンで操向させる。また同レバー８を中間位置に設定している場合は、前記設定器３２で設定しているロックターンとなる。また前記旋回モード設定器３２にて旋回モードがマイルドターンに設定されていると、作業機Ｒを最下げ位置に操作している場合及び中間位置に操作している場合は、マイルドターンが行われ、作業機Ｒを最上げに操作している場合は、ロックターンが行われる。即ち、前記作業機Ｒを中間部に位置させたときに、設定器３２にで設定された旋回モードが設定される。

これにより、作業機Ｒの上げ下げに連動して旋回モードを自動的に変更する構成、ここでは、作業機Ｒの操作位置が高くなるに従い、旋回モード設定器３２にて設定した旋回モードを基準として急旋回とする構成としたので、作業状態に応じた適切な旋回モードで作業を行うことができ、常時一定の旋回モードが設定される構成と比較して、障害物回避や作業場の形状に沿って大きく蛇行する場合に、同モードを切り替える必要が無く、操作性の向上並びに作業の能率化を図ることができる。

尚、この発明の別形態としては、作業機Ｒの高さをポテンショメータ式のセンサで検出したり、リフトアーム３３基部のセンサで検出する構成としても良い。
次に、前記トラクタの各部構成について詳しく説明する。

前記トラクタの操縦席７は、図６と図７に示すように、前端側の横軸Ｐを支点として前方上方に回動し起立状態に姿勢変更できる構成であり、操縦席７下方の支持構成において、左右方向に延びる前後の支持ブラケット４６ａ，４６ｂ間を前後方向に延びる左右２本の補強プレート４７ａ，４７ｂによって繋ぎ、更に、その補強プレート４７ａ，４７ｂ上には左右のフェンダ−９，９近くまで横方向に延びる横支持プレート４８を取り付ける構成となっている。これにより、給油時には、これらプレート４７ａ，４７ｂ，４８上にポリタンクＴを載置することができ、同タンクＴを給油口４３よりも上部に置くことができて給油が楽になる。尚、前記横支持プレート４８は、左右のフェンダー９，９に固着して設けてある主変速レバーや副変速レバーなどをガイドするガイドプレート５０と、前記昇降レバー８などをガイドするガイド板１０とにボルトにて連結する構成となっており、左右のフェンダー９，９の補強を兼ねている。

また図８と図９に示す図は、エンジンＥ側部に備えたエンジンスタータ５２の遮熱板５３を示す。この遮熱板５３は、折り曲げ加工した金属製プレート部材からなり、上端部の取付穴５５，５５にてエンジン側部にボルトで連結する構成とし、マフラー５１からの熱がスタータ側へ直接流れることを抑制することで、同スタータ５２の耐久性を向上させるものである。また前記遮熱板５３前部の斜め下方に傾斜する傾斜部には、切欠溝５３ａが設けられ、同溝５３ａにレベルゲージ５４を係止保持する構成となっている。

トラクタの側面図。 ポジションレバーの各位置を示す側面図。 トラクタの動力伝達経路図。 制御ブロック図。 制御の概要を示すフローチャート。 トラクタ後部の側面図。 操縦席下部を示す平面図。 （Ａ）エンジンの平面図。（Ｂ）エンジンの側面図。 エンジンの正面図。

符号の説明

Ｅ エンジン
Ｒ 作業機
２ 走行ミッション装置
３ 緩急旋回制御手段
８ 昇降レバー
６ ステアリングハンドル
９ フェンダー
１１ｕ上げ位置検出スイッチ
１１ｄ下げ位置検出スイッチ
１２ 自動変更スイッチ
２８Ｌ左クローラ制御用制御弁
２８Ｒ右クローラ制御用制御弁
２９Ｌ左クローラ回転センサ
２９Ｒ右クローラ回転センサ
３１ ハンドル切れ角センサ
３２ 旋回モード設定器

Claims (2)

1. 作業機（Ｒ）の高さを検出する手段（１１ｕ，１１ｄ）と、車両の旋回モードを、旋回内側の走行装置の回転を減速させるマイルドターン、旋回内側の走行装置の回転を停止させるロックターン、旋回内側の走行装置の回転を逆転させるスピンターンに変更する変速装置（３，３）と、前記操向操作部（６）を最大量操作したときに現出される旋回パターンを設定する設定器（３２）と、前記作業機（Ｒ）の昇降操作の検出結果に応じて前記設定器（３２）で設定された旋回モードを変更する制御手段（３０）とを設けたことを特徴とする作業車両の旋回制御装置。
2. 旋回時の旋回モードを設定する設定器（３２）と、作業機（Ｒ）の高さに応じて旋回モードを変更する前記制御手段（３０）の作動を入切する自動変更スイッチ（１２）とを夫れ夫れ別の個別のスイッチにて構成し、両スイッチ（３２，１２）を昇降レバー（８）の近傍位置に設置してあることを特徴とする請求項１に記載の作業車両の旋回制御装置。

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