JP2013248919A

JP2013248919A - 作業車両における四輪操舵装置

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Publication number: JP2013248919A
Application number: JP2012123374A
Authority: JP
Inventors: Norihiro Yano; 典弘矢野
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2012-05-30
Filing date: 2012-05-30
Publication date: 2013-12-12

Abstract

【課題】路上での高速走行時においても旋回半径の小さい四輪操舵モードの選択を規制する。
【解決手段】モード選択設定手段が自動操舵モードに設定されているとき、作業機昇降レバー３３又は昇降スイッチ手段４４に基づいて作業機３１を上昇させた場合には、前輪操舵モードから四輪操舵モードへ切替るモード切替信号を出力する制御部４５を備え、上記制御部４５は、前記作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以下の作業高さＨｓに設定されているときには、昇降スイッチ手段４４による上昇出力に基づく前記前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を許容するが、作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以上の非作業高さＨに設定されているときは四輪操舵モードへの切替を規制する。
【選択図】図２

Description

この発明は、作業機を昇降自在に連結した作業車両における四輪操舵装置に関する。

前輪及び後輪の双方を操舵自在に形成した作業車両において、旋回のときには前後輪が逆位相となる四輪操舵モードとして旋回半径を小にて旋回する目的で、独立操作可能に設けた前後のドラッグアーム夫々に操舵用シリンダを取り付け、且つ、動力車両の後部に作業機を連結し、リフトシリンダによって前記作業機を昇降自在に形成すると共に該リフトシリンダを作動する作業機レバーに昇降位置検出用のセンサを設け、該センサにて作業機が上昇位置であることを検出したとき、前後輪逆位相の四輪操舵モードへ切替え、作業機が上昇位置でない場合は前輪操舵モードへ自動変更する制御部を設ける構成は、特許文献1に記載されている。

特許第２５５１１８１号公報

ところが、単に作業機昇降用の作業機レバーの操作位置検出に伴う操舵モード切替のみに頼っては、路上での高速走行時においても旋回半径の小さい四輪操舵モードの状態となっていて、高速での小回り旋回を惹起こす。

この発明は上記に鑑み、一定の条件を付加して上記の高速での小回り旋回を防止しようとするものである。

この発明は前記課題に鑑み、次のような技術的手段を講じた。
即ち、請求項１に記載された発明は、前車輪４，４及び後車輪１４，１４を操舵自在に構成し、前車輪４，４のみを操舵する前輪操舵モード、前車輪４，４と後車輪１４，１４を操舵する四輪操舵モード、及び前輪操舵モードと四輪操舵モードとを所定に切り替える自動操舵モードのモード選択設定手段を備える作業車両において、
作業車両に作業姿勢と非作業姿勢に昇降自在な作業機３１を装着し、この作業機３１の作業高さを設定する作業機昇降レバー３３を設けるとともに、該作業機３１を作業姿勢または非作業姿勢に昇降する昇降スイッチ手段４４を設け、前記モード選択設定手段が自動操舵モードに設定されているとき、前記作業機昇降レバー３３又は昇降スイッチ手段４４に基づいて作業機３１を上昇させた場合には、前輪操舵モードから四輪操舵モードへ切替るモード切替信号を出力する制御部４５を備え、上記制御部４５は、前記作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以下の作業高さＨｓに設定されているときには、昇降スイッチ手段４４による上昇出力に基づく前記前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を許容するが、作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以上の非作業高さＨに設定されているときは四輪操舵モードへの切替を規制する構成とした作業車両の四輪操舵装置とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、制御部４５は作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以上の非作業高さＨに設定されているときは、昇降スイッチ手段４４による下降出力を規制する構成とした。

請求項３に記載の発明は、請求項１において、作業車両の車速を検出する車速検出手段４７を備え、制御部４５は前記作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以下の作業高さＨｓに設定されているときであっても、作業車両の車速が所定速度を越えるときは、前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を規制する構成とした。

請求項４に記載の発明は、請求項１において、モード選択設定手段は、自動操舵モードスイッチ４０、前輪操舵モードスイッチ４１、四輪操舵モードスイッチ４３を備え、自動操舵モードスイッチ（４０）をオンすると自動操舵モードに設定される構成とした。

請求項５に記載の発明は、請求項１において、作業機昇降スイッチ手段４４による作業機下降出力によって作業機昇降レバー３３による作業高さＨｓの位置まで作業機３１を下降する構成とした。

本発明は、前記の如く構成したので、以下の効果を奏する。
即ち、請求項１に記載の発明によると、制御部４５は、前記作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以下の作業高さＨｓに設定されているときには、昇降スイッチ手段４４による上昇出力に基づく前記前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を許容するが、作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以上の非作業高さＨに設定されているときは四輪操舵モードへの切替を規制するものであるから、高速で走行する頻度の高い路上走行であることを作業機高さの所定以上の非作業姿勢設定で推定し、この路上走行を推定されるときにはたとえ自動操舵モードが設定されていても旋回操作に基づく四輪操舵モードへの自動切替を規制して、高速での小回り旋回を回避して安全な旋回を行うことができる。

請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の効果に加え、制御部４５は作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以上の非作業高さＨに設定されているとき、昇降スイッチ手段４４による下降出力を規制するから、路上走行中不測に昇降スイッチ手段４４を下降側に操作することがあっても、非作業高さＨｓで上昇された作業機３１が落下するようなことがなく、落下衝撃による事故や損傷を未然に防止できる。

請求項３に記載の発明によると、請求項１に記載の効果に加え、作業車両の車速を検出する車速検出手段４７を備え、制御部４５は前記作業機昇降レバー３３による作業機高さが所定以下の作業高さＨｓに設定されているときであっても、作業車両の車速が所定速度を越えるときは、前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を規制するものであるから、たとえ作業機高さが低い位置にあっても、車速が所定以上で走行中には自動操舵モードに基づく四輪操舵モードへの切替が規制され、高速での旋回が防止でき安全である。

請求項４に記載の発明によると、請求項１に記載の効果に加え、モード選択設定手段は、自動操舵モードスイッチ４０、前輪操舵モードスイッチ４１、四輪操舵モードスイッチ４３を備え、自動操舵モードスイッチをオンすると自動操舵モードに設定されるものであるから、手動で前輪操舵モードや四輪操舵モードに設定でき、作業者の意図に応じた効率的な作業や、初心者向けに安全性の高い操舵モードを選択でき、便利である。

請求項５に記載の発明によると、請求項１に記載の効果に加え、昇降スイッチ手段４４による作業機下降出力によって作業機昇降レバー３３による作業機高さの位置まで作業機３１を下降するので作業機下降毎の作業機高さ設定の操作を省略して効率よく作業を再開できる。

乗用管理機の側面図乗用管理機の平面図油圧回路図リンク機構部側面図（Ａ）作業機昇降レバーの側面図、（Ｂ）その正面図制御ブロック図フローチャートフローチャートフローチャート

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。
第１図は動力車両の一例としての乗用管理機１の側面を示し、第２図はその平面を示している。当該乗用管理機１の前車軸２の左右には、ファイナルケース３，３を取り付けて左右の前車輪４，４へ駆動力を伝達し、該ファイナルケース３，３にナックルアーム５，５を突設してタイロッド６で連結すると共に、一方のファイナルケース３に操舵アーム７を突設し、この操舵アーム７と乗用管理機１の腹部との間に前輪操舵用シリンダ９を設け、この前輪操舵用シリンダ９の伸縮によって右旋回又は左旋回の状態に前車輪４，４を操舵できる。

一方、シヤーシ１１の後部に設けられた後車軸１２，１２の左右にも前車輪４，４と同様にして、フアイナルケース１３，１３を取り付けて左右の後車輪１４，１４へ駆動力を伝達し、該フアイナルケース１３，１３にナックルアーム１５，１５を突設してタイロッド１６で連結すると共に、一方のファイナルケース１３に操舵アーム１７を突設し、この操舵アーム１７と機体腹部との間に操舵用シリンダ１９を設け、この操舵用シリンダ１９の伸縮によって、左旋回又は右旋回の状態に後車輪１４，１４を操舵できる。

又、ステアリングハンドル２１の回動基部には全油圧式パワステユニット２２が設けられ、第１油圧ポンプ２３からの圧力油を方向切替バルブ２４及び２５へ圧送し、且つ、第２ポンプ２６からの圧力油をシヤーシ１１の後部に設けた水平コントロールバルブ２７及び昇降コントロールバルブ２８に圧送している。２９は分流バルブで、水平コントロールバルブ２７の回路圧力を所定圧以上に保持しながら昇降コントロールバルブ２８に分流する構成である。

該乗用管理機１の後部にはリンク機構３０を介してロータリ等の対地作業機３１が取り付けられており、前記昇降コントロールバルブ２８からの圧力油によってリフトシリンダ３２が作動し、該対地作業機３１を上下に昇降するように形成してある。昇降コントロールバルブ２８は、上昇側電磁バルブ２８Ｕと下降側電磁バルブ２８Ｄとを備え、電子制御によりリフトシリンダ３２に圧力油を給排制御し、対地作業機３１を上昇又は下降側に連動制御する構成である。作業機昇降レバー３３の回動操作位置に基づいて上昇側・下降側電磁バルブ２８Ｕ，２８Ｄを制御し、前記リフトシリンダ３２を作動させ対地作業機位置を所定にコントロールすることができる。なお、この作業機昇降レバー３３の昇降位置を検出するセンサ３４を設ける。

即ち、座席の一側（図例では右側）において、作業機昇降レバー３３は横支軸３３ａ回りに上側位置から前側位置に約９０°の範囲で回動可能に装着され、機体側固定壁部３３ｂとの間にはブレーキ機構３３ｃを介在し、作業機昇降レバー３３が任意の角度位置で静止できるように構成している。作業機昇降レバー３３のアーム基部側には作動ピン部材３３ｄを固定し、ポテンショメータ型の昇降位置検出センサ３４の回転軸に設ける被動部材３４ａに上記作動ピン部材３３ｄを係合させ、作業機昇降レバー３３の操作位置をポテンショメータにより検出できるよう構成している。

図３の油圧回路において、オイルタンク３５から前記第１油圧ポンプ２３によって全油圧式パワステユニット２２へ圧力油が圧送され、前記ステアリング２１の回動方向及び回動角度の大小によって、圧力油は油口Ｒ又は油口Ｌから方向切替バルブ２４及び２５へ圧送される。夫々の方向切替バルブ２４，２５はソレノイドＳ１，Ｓ２のオン・オフによってスプール（図示せず）が移動し、圧力油の方向を切替えて操舵用シリンダ９，１９へ圧送する。図３に示した状態は各ソレノイドＳ１，Ｓ２がオフとなっており、前輪操舵モード（ＦＷＳ）になっている。例えばステアリング２１を時計方向へ回動すれば、圧力油は油口Ｒから方向切替バルブ２４を経て、前輪操舵用シリンダ９の油口９ａからシリンダ内へ圧入し、ピストン９ｃを側方へ押圧して油口９ｂから方向切替バルブ２４へ戻る。更に、圧力油は方向切替バルブ２５へ圧送されるが、ソレノイドＳ２がオフとなっているので操舵用シリンダ１９へ圧力油は圧送されず、全油圧式パワステユニット２２の油口Ｌへ戻る。従って、前記操舵用シリンダ９は伸長され前記操舵アーム７が押されて回動し、前車輪４，４が回向して乗用管理機１は右側へ旋回する。

又、第２のポンプ２６により圧力油は昇降コントロールバルブ２８へ圧送され、リフトシリンダ３２を作動させる。
一方、上記ソレノイドＳ１がオフでソレノイドＳ２がオンの場合は、逆位相四輪操舵モード（４ＷＳ）になる。すなわち、ステアリングハンドル２１を時計方向に回動すれば、圧力油は油口Ｒから方向切替バルブ２４を経て、操舵用シリンダ９の油口９ａからシリンダ内へ圧入し、ピストン９ｃを側方へ押圧して油口９ｂから方向切替バルブ２４へ戻る。更に、圧力油は方向切替バルブ２５へ圧送され、操舵用シリンダ１９の油口１９ｂからシリンダ内に入り、ピストン１９ｃを押して前記操舵用シリンダ１９を短縮させ、前記後輪操舵アームは引かれて回動し、後車輪１４，１４は左側旋回となる。上記前車輪４，４の右側旋回と相俟って、乗用管理機１を旋回半径の小さい右側旋回を可能とさせる。所謂逆位相四輪操舵である。なお、ステアリングハンドル２１を反時計方向に操作するときは、旋回半径の小さい左側旋回となる。

更に、前記ソレノイドＳ１，Ｓ２が共にオンのときは後輪操舵となる。
第６図は電気回路のブロック図であり、自動操舵モードスイッチ４０は自動操舵モードの切替スイッチである。スイッチ４１は前輪操舵モード、スイッチ４２は後輪操舵モード、スイッチ４３は逆位相四輪操舵モードにそれぞれ切り替える各手動操舵モードスイッチである。そしてこれらの手動操舵モードスイッチ４１〜４３は操作パネル４５の上面に配設され、これら手動操舵モードスイッチ４１〜４３の近傍には作業機昇降スイッチ４４を配設している。作業機昇降スイッチ４４は押しボタン式スイッチ形態とされ、このスイッチ４４を押すと前記上昇側電磁バルブ２８Ｕを励磁し、リフトシリンダ３２を作動し対地作業機３１を最上昇位置まで上昇させる。そして、更にこのスイッチ４４を押すと下降側電磁バルブ２８Ｄを励磁して、リフトシリンダ３２を作動し対地作業機３１を作業機昇降レバー３３にて設定された作業高さ位置まで下降させる。

制御部４５は前記のスイッチ情報等を入力しつつ演算制御を行い、操舵モード制御や作業機昇降制御を行う。前記自動操舵モードスイッチ４０をオンに切り替えると、対地作業機３１が下降位置にあるときは前輪操舵モードに設定され、該対地作業機３１が上昇するとこれに連動して逆位相四輪操舵モードに自動的に切替る構成である。

また、前記各手動の手動操舵モードスイッチ４１〜４３のうち、前輪操舵モードスイッチ４１をオンするときは前車輪４，４のみを操舵し、後輪操舵モードスイッチ４２をオンすると後車輪１４，１４のみを操舵し、逆位相操舵モードスイッチ４３をオンすると前車輪４，４及び後車輪１４，１４を互いに逆方向に操舵する。

次いで、操舵モード切替制御について図７のフローチャートに基づき説明する。対地作業機３１の作業機位置を作業機昇降レバー３３の操作によって設定する（ステップ１０１，１０２）。次いで、自動操舵モード選択か否かの判定、すなわち前記自動操舵モードスイッチ４０がオンであるか否かが判定され（ステップ１０３）、かつ作業機昇降スイッチ４４が下降側に操作されているか否かが判定されると（ステップ１０４）、自動操舵モード状態におかれて、機体進行に伴う操舵モードが前輪操舵モードに指定される（ステップ１０５，１０６）。この作業中作業機昇降スイッチ４４にて作業機上昇指令信号が出力されると（ステップ１０７）、対地作業機３１は上昇し、予め設定した所定高さＨを超えると、逆位相四輪操舵モードに切替られ（ステップ１０８，１０９）、旋回動作に入る。旋回動作が完了するとオペレータは作業機昇降スイッチ４４を作業機下降側にオンする（実施例ではスイッチ４４押し）（ステップ１１０）。すると対地作業機３１は下降し作業機昇降レバー３３で設定した作業機高さＨｓに復帰するとともに四輪操舵モードから前輪操舵モードに切り替わる（ステップ１１１，１１２）。

なお、ここで前記予め設定した所定高さＨや作業機高さＨｓの情報は、作業機昇降レバー３３の上昇操作に基づく昇降位置検出センサ３４の制御部４５への設定出力に基づく。作業機昇降レバー３３を高い位置で止め、別途スイッチ信号を受けて当該位置を記憶させて非作業姿勢の所定高さＨとする。また下降状態の作業機高さＨｓは作業機昇降レバー３３の保持位置に対応させる。なお、前記作業機用リンク機構３０に作業機高さを検出するポテンショメータ型の作業機高さ検出センサ４６を設け、該検出センサ４６の検出結果を記憶させておく構成でもよい。このように構成すると、作業機昇降レバー３３の操作に基づく誤差を少なくし精度の高い作業高さ、非作業高さを保証できる。

前記ステップ１０３で自動操舵モードが選択されてないと判定されると、手動操舵モードスイッチ４１〜４３のオン状態が判定され、操舵モードスイッチ４１がオンのときは前輪操舵モードに、スイッチ４２がオンのときは後輪操舵モードに、スイッチ４３がオンのときは逆位相四輪操舵モードにそれぞれ切り替わる（ステップ１１３，１１４）。

ステップ１１３，１１４で設定された手動操舵モードは対地作業機の昇降に関わりなく常に設定された操舵モードを維持するもので、オペレータの好みに合わせておくことができる。

次いで図８，９に基づき、対地作業機下降規制および操舵モード変更規制制御について説明する。図８において、図外キースイッチを操作してエンジンを起動し（ステップ２０１）、作業機昇降レバー３３操作によって対地作業機高さが非作業位置に設定されたとき（ステップ２０２）、自動操舵モード選択中の場合は前輪操舵モードに強制的に設定され（ステップ２０３〜２０５）、昇降スイッチ４４操作で下降側出力が出されても（ステップ２０６）、対地作業機３１を下降側作動させず、かつ操舵モードが前記のように逆位相四輪操舵モードや後輪操舵モードに切り替わることも規制する（ステップ２０７，２０８）。

したがって、路上走行等のように高速で走行中、不測に作業機が下降動作する恐れがなく機体損傷の恐れなくかつ安全である。
また、図９に示す動作について、走行車体の車速を検出できる車速検出手段（４７）を備え、安全性を確保しつつ作業性を向上している。すなわち、ステップ３０１〜ステップ３０６までは、図８におけるステップ２０１〜ステップ２０６と共通であるが、ステップ３０６の昇降スイッチ４４による作業機下降指令が出力された後、ステップ３０７で車速を判定して所定速以上であるとき、対地作業機３１を下降側作動させず、かつ操舵モードが前記のように逆位相四輪操舵モードや後輪操舵モードに切り替わることも規制する（ステップ３０８，３０９）。このように、車速による制限を付加することで無闇に規制をかけることなく、真に安全を必要とする場合に規制をかけて作業性を向上できる。

前記実施例の前輪操舵モードに代えて後輪操舵モードを対象としてもよい。

４前車輪
１４後車輪
３１作業機
３３作業機昇降レバー
４０自動操舵モードスイッチ
３１前輪操舵モードスイッチ
４３四輪操舵モードスイッチ
４４作業機昇降スイッチ（昇降スイッチ手段）
４５制御部
Ｈ非作業高さ
Ｈｓ作業高さ

Claims

前車輪（４，４）及び後車輪（１４，１４）を操舵自在に構成し、前車輪（４，４）のみを操舵する前輪操舵モード、前車輪（４，４）と後車輪（１４，１４）を操舵する四輪操舵モード、及び前輪操舵モードと四輪操舵モードとを所定に切り替える自動操舵モードのモード選択設定手段を備える作業車両において、作業車両に作業姿勢と非作業姿勢に昇降自在な作業機（３１）を装着し、この作業機（３１）の作業高さを設定する作業機昇降レバー（３３）を設けるとともに、該作業機（３１）を作業姿勢または非作業姿勢に昇降する昇降スイッチ手段（４４）を設け、前記モード選択設定手段が自動操舵モードに設定されているとき、前記作業機昇降レバー（３３）又は昇降スイッチ手段（４４）に基づいて作業機（３１）を上昇させた場合には、前輪操舵モードから四輪操舵モードへ切替るモード切替信号を出力する制御部（４５）を備え、上記制御部（４５）は、前記作業機昇降レバー（３３）による作業機高さが所定以下の作業高さ（Ｈｓ）に設定されているときには、昇降スイッチ手段（４４）による上昇出力に基づく前記前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を許容するが、作業機昇降レバー（３３）による作業機高さが所定以上の非作業高さ（Ｈ）に設定されているときは四輪操舵モードへの切替を規制する構成とした作業車両の四輪操舵装置。
制御部（４５）は作業機昇降レバー（３３）による作業機高さが所定以上の非作業高さ（Ｈ）に設定されているときは、昇降スイッチ手段（４４）による下降出力を規制する構成とした請求項１に記載の作業車両の四輪操舵装置。
作業車両の車速を検出する車速検出手段（４７）を備え、制御部（４５）は前記作業機昇降レバー（３３）による作業機高さが所定以下の作業高さ（Ｈｓ）に設定されているときであっても、作業車両の車速が所定速度を越えるときは、前輪操舵モードから四輪操舵モードへの切替を規制する構成とした請求項１に記載の作業車両の四輪操舵装置。
モード選択設定手段は、自動操舵モードスイッチ（４０）、前輪操舵モードスイッチ（４１）、四輪操舵モードスイッチ（４３）を備え、自動操舵モードスイッチ（４０）をオンすると自動操舵モードに設定される構成とした請求項１に記載の作業車両の四輪操舵装置。
作業機昇降スイッチ手段（４４）による作業機下降出力によって作業機昇降レバー（３３）による作業高さ（Ｈｓ）の位置まで作業機（３１）を下降する構成とした請求項１に記載の作業車両の四輪操舵装置。