JP2015174536A - Work vehicle steering device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステアリングハンドルを自動操作する作業車両の操舵装置に関する。 The present invention relates to a steering device for a work vehicle that automatically operates a steering handle.
操向操作を行うステアリングハンドルと、ステアリングハンドルの操舵方向を検出する操作位置検出手段と、電動モータの駆動力によってステアリングハンドルによる操向操作を行う操舵ユニットとを備え、該操舵ユニットによってステアリングハンドルが自動操作される自動モードと、オペレータがステアリングハンドルを手動操作する手動モードとを有し、自動モードと手動モードとの切換を行う切換手段を設けた特許文献1に示す作業車両の操舵装置が従来公知である。 A steering handle that performs a steering operation, an operation position detection unit that detects a steering direction of the steering handle, and a steering unit that performs a steering operation by the steering handle by a driving force of an electric motor. 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a work vehicle steering apparatus shown in Patent Document 1 that includes an automatic mode that is automatically operated and a manual mode in which an operator manually operates a steering handle, and that includes switching means that switches between the automatic mode and the manual mode. It is known.
上記作業車両の操舵装置では、ステアリングハンドルを自動操作することができる操舵ユニットにより、利便性が向上する一方で、該操舵ユニットが、ステアリングハンドルに連結されるシャフト側に設けられるため、シャフトに操舵ユニットを設けるための専用スペースを形成する必要があるとともに、操舵ユニットの設置にも手間がかかる。 In the steering device for a work vehicle, the convenience is improved by the steering unit that can automatically operate the steering handle. On the other hand, the steering unit is provided on the side of the shaft connected to the steering handle. It is necessary to form a dedicated space for providing the unit, and it takes time to install the steering unit.
本発明では、各種センサ、制御機器、操舵ユニットによってステアリングハンドルが自動操作される自動モードと、オペレータがステアリングハンドルを手動操作する手動モードとを有し、自動モードと手動モードとの切換を行う切換手段を設けた作業車両において、前記操舵ユニットを簡易且つ低コストで設置できる作業車両を提供することを課題としている。なお、自動モードとはオペレータの操向操作を伴わず、何らかのプログラム等の制御により操舵ユニットが駆動し、ステアリングハンドルが操舵される方法によるものを指し、手動モードとはオペレータがステアリングハンドルを操作する方法によるものを指す。 In the present invention, there are an automatic mode in which the steering handle is automatically operated by various sensors, control devices, and a steering unit, and a manual mode in which the operator manually operates the steering handle, and the switching for switching between the automatic mode and the manual mode. An object of the present invention is to provide a work vehicle in which the steering unit can be installed simply and at low cost. The automatic mode refers to a method in which the steering unit is driven by the control of some program or the like without steering operation by the operator and the steering handle is steered, and the manual mode is the operator operating the steering handle. Refers to the method.
上記課題を解決するため、第1に、ステアリングハンドル12と当接し駆動する駆動ローラを含む操舵ユニット24を前記ステアリングハンドル12の前方に配置され且つメータ又は操作具が設けられた操作パネル13のさらに前側に固定し、また、前記ステアリングハンドル12の方向に前記駆動ローラ41を付勢する付勢手段44と、前記ステアリングハンドル12と前記駆動ローラ41が当接する位置に配置できる切換手段15によって、前記ステアリングハンドル12と前記駆動ローラ41を駆動させ、前記ステアリングハンドル12を操舵する操舵装置であることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, first, the
第2に、操舵ユニット24は、前記駆動ローラ41と、前記駆動ローラ41を駆動する電動モータ39とを設置した取付部33と、前記取付部33を車体に固定する支持部31とで構成されたことを特徴としている。
Second, the
第3に、前記支持部31が、支持部材47,49により操作パネル13の上部から前方下側に延設される延設部29に固定されたことを特徴としている。
Third, the
第4に、前記支持部31が、支持部材56,61によりキャビン7のフロントガラス28に取付け可能に構成されたことを特徴としている。
Fourth, the
第5に、前記切換手段15は、作業車両に装置されているチルト機構を利用することを特徴としている。 Fifth, the switching means 15 uses a tilt mechanism installed in a work vehicle.
第6に、前記電動モータ39によって駆動される駆動ローラ41を少なくとも2以上設け、前記駆動ローラ41が前記ステアリングハンドル12に接触し、前記ステアリングハンドル12を操舵することを特徴としている。
Sixth, at least two
前記ステアリングハンドルの方向に前記駆動ローラを付勢する付勢手段と、前記ステアリングハンドルを前記駆動ローラに当接する位置に移動させる切換手段によって、前記ステアリングハンドルと前記駆動ローラを当接させて前記自動モードに切換え、前記操舵ユニットによる前記ステアリングハンドルの操舵が安定的に可能になる。また、前記操舵ユニットが操作パネルの前方に配置されることにより、オペレータがステアリングハンドルを操作する時(手動モード時)に、該操舵ユニットがステアリングハンドルの操作を阻害しないとともに、操作パネルの視認を妨げない。 The steering handle and the driving roller are brought into contact with each other by the urging means for urging the driving roller in the direction of the steering handle and the switching means for moving the steering handle to a position in contact with the driving roller. By switching to the mode, the steering unit can be stably steered by the steering unit. Further, since the steering unit is arranged in front of the operation panel, when the operator operates the steering handle (in the manual mode), the steering unit does not hinder the operation of the steering handle, and the operation panel can be visually checked. I do not disturb.
また、操舵ユニットは、前記駆動ローラと、前記駆動ローラを駆動する電動モータとを設置した取付部と、前記取付部を車体に固定する支持部とで構成されており、走行機体の操作パネル前方側の構成に応じて容易に支持部を適宜変更し、様々な取付方法に対応可能となるため、汎用性が向上する。 The steering unit includes an attachment portion in which the drive roller and an electric motor that drives the drive roller are installed, and a support portion that fixes the attachment portion to a vehicle body. Since the support portion can be easily changed as appropriate according to the configuration on the side and can be applied to various attachment methods, versatility is improved.
また、前記支持部が、支持部材により操作パネルの上部から前方下側に延設される延設部に固定することにより、前記操舵ユニットを例えば該延設部に既設のボルト穴を利用して固定することが可能であり、操舵ユニットの後付け作業が容易になる。 In addition, the support unit is fixed to an extension part extending from the upper part of the operation panel to the front lower side by a support member, so that the steering unit can be used, for example, using an existing bolt hole in the extension part. It can be fixed, and the retrofitting work of the steering unit is facilitated.
なお、前記支持部31が、支持部材によりキャビンのフロントガラスに取付け可能に構成されたものによれば、支持部の設置用スペースをコンパクトにできるとともに、操作パネルの上面に取付用のボルト穴のないものであっても容易に操舵ユニットを取付けることができる。
If the
また、自動モードと手動モードの切換手段は、走行機体に備わるチルト機構、すなわちステアリングハンドルの位置が走行機体の前後方向に調整可能な機能を利用することにより、このステアリングハンドルの位置を変更する操作を行い、自動モードと手動モードの切換が可能となる。そのため、複雑な切換機構を必要とせず、コストを低く抑えることができる。 The automatic mode / manual mode switching means is an operation for changing the position of the steering handle by utilizing a tilt mechanism provided in the traveling aircraft, that is, a function in which the position of the steering handle can be adjusted in the longitudinal direction of the traveling aircraft. The automatic mode and the manual mode can be switched. Therefore, a complicated switching mechanism is not required and the cost can be kept low.
また、前記取付部は、電動モータによって駆動される駆動ローラを少なくとも2以上設け、該駆動ローラがステアリングハンドルと当接するものによれば、駆動ローラとステアリングハンドル間でのスリップの発生を抑制できるとともに、より低出力で小型且つ安価な電動モータを用いることができる。 In addition, according to the mounting portion, at least two or more driving rollers driven by an electric motor are provided, and the driving rollers abut on the steering handle, so that occurrence of slip between the driving roller and the steering handle can be suppressed. Therefore, it is possible to use a small and inexpensive electric motor with lower output.
図1は、本発明の作業車両の操舵装置を適用したトラクタの側面図である。本トラクタは、左右一対の前輪1、1及び後輪2,2によって支持される機体フレーム3と、該機体フレーム3の前側に設置されたエンジン(図示しない)の上面側をカバーするボンネット4と、該ボンネット4の後方に設置され、オペレータが乗込んで操縦等を行う操縦部6が設けられたキャビン7とを備えた走行機体8が構成されており、該走行機体8の後方に昇降リンク9を介してロータリ耕耘機等の作業機(図示しない)を昇降可能に連結している。
FIG. 1 is a side view of a tractor to which a steering device for a work vehicle according to the present invention is applied. The tractor includes a body frame 3 supported by a pair of left and right front wheels 1 and 1 and rear wheels 2 and 2 and a bonnet 4 that covers an upper surface side of an engine (not shown) installed on the front side of the body frame 3. A
前記操縦部6は、オペレータが着座する座席11と、座席11の前方側に配置された操向操作具であるステアリングハンドル12と、ステアリングハンドル12前方側に配置された操作パネル13と、座席11とステアリングハンドル12の間に設けられた床面であるフロアステップ14とを備えている。また、該操作パネル13として、走行情報及び作業情報を表示する表示パネル16と、該表示パネル16の下側の左右に配置されたフロントスイッチパネル17,17とが設けられている。
The
前記ステアリングハンドル12のコラム18は、座席11側がコラムカバー18aによって保護されており、その下端が機体フレーム3側に取付支持されている。また、該ステアリングハンドル12のコラム18は、前記機体フレーム3側に上下(前後)方向に可動自在に支持されており、これによって、ステアリングハンドル12は、上下(前後)方向の傾きが調整可能なチルト機構15を構成している。なお、該チルト機構15は、後述する自動操作装置における自動モードと、手動モードとの切換手段を兼ねている。詳しくは後述する。
The
また、該ステアリングハンドル12に連結されたステアリングシャフト側には、回転位置を検出することによってステアリングハンドル12の操作位置を検出するポテンショメータ等のセンサからなる操作位置検出センサが設けられており、後述する制御部に接続されている。
Further, an operation position detection sensor comprising a sensor such as a potentiometer for detecting the operation position of the
さらに、前記ステアリングハンドル12の左右一方側(図示する例では左側)には、走行機体の前進(F)・後進(R)・中立(N)を操作するシャフトレバー21が設けられ、ステアリングハンドル12の左右他方側(図示する例では右側)には、エンジンの回転数を操作するエンジンコントロールレバー22が設けられ、ステアリングハンドル12の前方側には、自動モードにおけるステアリングハンドルを操舵する操舵ユニットが設けられている。以下、操舵ユニットを用いた自動操舵について説明する。
Further, a shaft lever 21 for operating forward (F), reverse (R), and neutral (N) of the traveling machine body is provided on one of the left and right sides (left side in the illustrated example) of the
次に、図1乃至5に基づいて、操舵ユニットを用いた自動操舵方法について説明する。
図2は、操舵ユニットの切換え状態を示す要部斜視図であり、図3乃至5は、自動モードにおける操縦部を示す要部側面図、要部平面図、要部斜視図である。
Next, an automatic steering method using a steering unit will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a main part perspective view showing a switching state of the steering unit, and FIGS. 3 to 5 are a main part side view, a main part plan view, and a main part perspective view showing the steering part in the automatic mode.
操舵ユニットを用いた自動操舵を行う場合、走行機体の走行状況を撮影する撮影ユニット23と、前記ステアリングハンドル12を操作するための操舵ユニット24と、操舵ユニット24を操作するための制御部を備えた制御ユニット26とから構成されるシステムを用いてステアリングハンドルを駆動する量を決定し、切換機構によって、ステアリング操作をオペレータが手動で行う手動モードから、撮影ユニット23から出力されたデータに基づいて制御部を介してステアリング操作を行う自動モードに切換えることにより自動操舵が可能になる。
When performing automatic steering using a steering unit, a photographing
前記撮影ユニット23は、図1に示されるように、キャビン上部前側に取付られたカメラと、該カメラを取付ける設置部とから構成されており、該カメラによって、走行時の目標となる進行方向の地面及び地平線を撮影し、撮影された画像(動画)データは前記制御部26に出力される。
As shown in FIG. 1, the photographing
前記操舵ユニット24は、図2に示されるように、前記ステアリングハンドル12と当接する駆動ローラと、駆動ローラと接続して駆動する電動モータ39と、前記操作パネル13の上部からフロントガラス28側に向って前方下側に延設されるバイザー状の延設部29に、該延設部29に設けた取付穴29a等を介して固定された操舵ユニット24を延設部29に支持する支持部31と、該支持部31に取付けられてステアリングハンドル12と当接し、前記ステアリングハンドル12を駆動操舵するための電動モータ39及び駆動ローラ41を取付けるアーム部材32等から成る取付部33とから構成されている。
As shown in FIG. 2, the
前記取付部33は、前記支持部31側に着脱自在にボルト固定されてバッテリー36等を支持する前後が開放された筒状に形成されたブラケット37と、該ブラケット37の上面側に取付けられるベース板38と、該ベース板38に左右回動自在に取付けられるアーム部材32と、該アーム部材32の一端側に設けた電動モータ39により回転駆動する駆動ローラ41とを備えている。
The mounting
前記アーム部材32は、前記ベース板38上に設けた回動軸42に回動可能に設けられている。また、前記ベース板38に円弧状の規制孔38aが穿設されており、アーム部材32のベース板38側の端部に取付けられたコ字状の規制部材43側の一部が該規制孔38a内を挿通するように構成されている。これにより、アーム部材32の回動範囲が規定されている。
The
また、前記ブラケット37の左右一方側(図示する例では右側)には、アーム部材32を付勢するための弾性部材44の一端が取付けられる突出部46が形成されている(図4参照)。該弾性部材44の他端側は、前記アーム部材32の規制部材43に連結されており、アーム部材32先端の駆動ローラ41が、ステアリングハンドル12に向けて付勢されている。このため、ステアリングハンドル12に当接した駆動ローラ41の駆動力が、効率的且つ安定的にステアリングハンドル12に伝わり、駆動ローラ41によるステアリング操作がより安定する。
Further, a protruding
前記支持部31は、延設部29の前端側に固定された逆コ字状に屈曲形成された第1支持部材47と、該第1支持部材47とブラケット37側とを連結する一対の連結部材48,48と、前記延設部29上面に取付けられて前記ブラケット37の下面を支持する第2支持部材49とから構成されている。
The
前記第1支持部材47の固定は、両端側が延設部29左右端側に穿設した支持穴51に挿入したボルトによるもので、前記延設部29を左右方向に跨ぐようにして取付けられる。また、第1支持部材47には、左右方向に連続して複数の固定孔47aが穿設されており、任意の固定孔47aを用いて前記ブラケット37後端に連結される一対の連結部材48,48と制御ユニット26とがボルト固定されている。具体的には、左右一方側(図示する例では右側)に前記連結部材38,38が取付固定され、他方側(図示する例では左側)に、制御ユニット26が取付けられている。
The
また、第2支持部材49と前記連結部材48,48の中途部には、図3に示されるように、前後方向に角度を調整できる回動軸49a,48aが設けられている。これにより、ステアリングハンドル12の位置や、延設部29の形状が異なる機体であっても操舵ユニット24を確実に設置できるため、汎用性が高くなる。
Further, as shown in FIG. 3,
前記支持部31によれば、第1支持部材47に連結された左右一対の連結部材48,48と、該第1支持部材47の後方側に配置した第2支持部材49により、ブラケット37を3点支持することによって、前記取付部33(ブラケット37)の取付位置が左右前後にずれた場合でも安定した状態で延設部29上部に取付固定できる。
According to the
前記構成によれば、ステアリングハンドル12を自動操舵するための操舵ユニット24を、操作パネル13の上部から前方に向って下方傾斜した延設部29上部のスペースに配置できるため、操舵ユニット24が操作パネル13の上端側から大きく上方側に突出することがなく、操舵ユニット24が操向操作を行うオペレータの視界や操作性を阻害することを防止できる。また、該操舵ユニット24を設置するためのスペースを形成するための部材が別途必要ないため、操舵ユニット24のキャビン7内への設置作業も簡易且つ容易となる。また、キャビンを装備していない作業車両にも取付けることが可能となる。
According to the above configuration, the
前記ステアリングハンドル12は、前述のチルト機構15によって、ステアリングハンドル12の位置設定が変更可能に構成されており(図2参照)、該ステアリングハンドル12を所定位置より前方側(図示する例では前端側)に配置操作をすることにより、ステアリングハンドル12のグリップ部分となる外周面と、駆動ローラ41とが当接するように構成されている(図3乃至5参照)。
The steering handle 12 is configured so that the position setting of the steering handle 12 can be changed by the
言い換えると、前述の操舵ユニットを用いた自動操舵方法は、前記チルト機構15によるステアリングハンドル12の前後配置操作が、前記操舵ユニット24の操縦モードを切換える切換機構として機能している。すなわち、該切換機構15により、ステアリングハンドル12を前端まで配置操作し、ステアリングハンドル12と駆動ローラ41とを十分接触させることによって前記自動モードに切換えられ、逆にステアリングハンドル12と駆動ローラ41との接触を解除する位置までステアリングハンドル12を後方に配置操作することにより、前記手動モードに切換えられる。
In other words, the automatic steering method using the steering unit described above functions as a switching mechanism for switching the steering mode of the
該構成によれば、操舵装置の切換機構として、既存のチルト機構15を用いるため、操舵装置の製造コストも抑制でき、設置する手間も省くことができる。
According to this configuration, since the existing
このとき、前記切換機構15には、ステアリングハンドル12が前端まで配置操作され、自動モードに切換えられたことを検出する検出スイッチ等からなるモード切換え検出手段(図示しない)が設けられている。
At this time, the
前記制御ユニット26の入力側には、前記モード切換検出手段と、操作位置検出センサと、前記撮影ユニット23のカメラとが接続され、出力側には、前記電動モータ39が接続されている。
The mode switching detection means, the operation position detection sensor, and the camera of the photographing
該制御ユニット26は、自動モードに切換えられたことが検出されると、前記撮影ユニット23から入力された情報と、操作位置検出手段により検出されたステアリングハンドル12の操舵方向の情報に基づいて、電動モータ39を介して駆動ローラ41を回転駆動させることによってステアリングハンドル12を操作し、これによって作業車両を自動操舵させることができる。
When it is detected that the
具体的には、制御部は、撮影ユニット23から出力された画像から走行の目標となる目標追従ラインを検出して、目標追従ラインに沿って走行するように制御する。目標追従ラインは、例えば、画像から検出された圃場の畝等となる。制御部は、作業車両が目標追従ラインに沿って走行するように、電動モータ39の出力を制御してステアリング操作を行っている。
Specifically, the control unit detects a target tracking line that is a target of travel from the image output from the
次に、図6及び図7に基づき、本発明の別実施例1について、上述の点と異なる点を説明する。図6及び図7は、別実施例1における操舵ユニットを示した要部側面図、要部斜視図である。前記支持部31は、図8に示すように、延設部29の前方側のフロントガラス28に着脱自在に取付けられる第3支持部材56と、前記延設部29に取付けられて前記ブラケット37の下面を支持する第2支持部材49とから構成されている。
Next, based on FIG.6 and FIG.7, a different point from the above-mentioned point is demonstrated about another Example 1 of this invention. 6 and 7 are a main part side view and a main part perspective view showing the steering unit according to the first embodiment. As shown in FIG. 8, the
前記第3支持部材56は、左右一対の吸盤57,57と、該吸盤同士を連結する連結部材58とから構成され、一対の吸盤57,57をキャビン7のフロントガラス28内側の面に吸着させることによって、キャビン7(走行機体8)側に取付けられている。また、連結部材58の中途部は、一対のアーム59を介してブラケット37後端に回動可能に連結されている。該アーム59は、連結部材58とも回動可能に連結されているため、前記吸盤の向きを上下方向に調整することができる。
The
上記構成の第3支持部材56によれば、延設部29側にボルト固定できる箇所がない場合であっても、安定して操舵ユニット24を取付けることができるため、様々な形状の機種に対応可能であって、汎用性が高い。
According to the
次に、図8及び図9に基づき、本発明の別実施例2について、上述の点と異なる点を説明する。図8及び図9は、別実施例2における操舵ユニットを示した要部側面図、要部斜視図である。図示する第4支持部材61は、逆三角形状に配置した3つの吸盤62,62,62と、各吸盤62を連結する三角形状の連結部材63とから構成されている。
Next, based on FIG.8 and FIG.9, a different point from the above-mentioned point is demonstrated about another Example 2 of this invention. 8 and 9 are a main part side view and a main part perspective view showing a steering unit according to another embodiment. The illustrated
該連結部材63は、左右方向に並んだ上側の吸盤62,62から後方に延設されて、ブラケット37の後端側に回動可能に取付けられるとともに、ブラケット37の下面側から突出された支持部37aと下側の吸盤62後方とを連結するアーム64が互いに回動可能に連結されている。
The connecting
上記構成により、3つの吸盤62,62,62により形成される面の角度を、フロントガラス28の傾斜に応じて調整することができるため、様々な種類のキャビン7に操舵ユニット24を容易に取付けることができる。また、操舵ユニット24を延設部29を用いることなくフロントガラス28に取付けるため、延設部の強度に依存することがなく、安定的に支持することができる。
With the above configuration, the angle of the surface formed by the three
次に、図10に基づき、本発明の別実施例3について、上述の点と異なる点を説明する。図10は、別実施例3における操舵ユニットを示した要部側面図である。前記アーム部材32に、電動モータ39によって駆動される駆動ローラ41を複数設け(図示する例では2つ)、切換機構によって自動モードに切換えらえた際に、ステアリングハンドル12外周のグリップ部分に複数の駆動ローラ41が当接するように構成されている。
Next, a different point from the above-described point will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a side view of an essential part showing a steering unit according to another embodiment. The
上記構成により、ステアリングハンドル12を自動操作するために必要な駆動ローラ41の駆動力を低く抑えることができるため、より安価な電動モータ39を用いることができるとともに、安全性も向上する。
With the above configuration, the driving force of the driving
なお、上述の操舵ユニット24に、センターマーカ(図示しない)を設けても良い。該操舵ユニット24にセンターマーカを設けることにより、ボンネット4の前部側に設けるものと比較して操縦部のオペレータが視認し易い。
Note that a center marker (not shown) may be provided in the
12 ステアリングハンドル
15 切換機構
13 操作パネル
24 操舵ユニット
28 フロントガラス
31 支持部
33 取付部
39 電動モータ
41 駆動ローラ
47 第1支持部材(支持部材)
49 第2支持部材(支持部材)
56 第3支持部材(支持部材)
61 第4支持部材(支持部材)
DESCRIPTION OF
49 Second support member (support member)
56 Third support member (support member)
61 4th support member (support member)
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