JP2017135986A

JP2017135986A - 作業車輌

Info

Publication number: JP2017135986A
Application number: JP2016016839A
Authority: JP
Inventors: 文嬌関; Wen-Jiao Guan
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2016-02-01
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-01
Also published as: JP6577382B2

Abstract

【課題】ハンチング動作を有効に防止しつつ、作業機を目標位置に迅速且つ正確に位置させる。
【解決手段】制御装置は、本機傾斜センサから入力される車輌本機の傾きを時系列データとして記憶し、前記時系列データの所定時間分をフーリエ変換して車輌本機傾き変動周波数を算出し、予め記憶されている本機傾き変動周波数及び作業機用補正係数に関する補正データと前記車輌本機傾き変動周波数とによって画される作業機用補正係数を用いて位置検出部材から入力された作業機の最新の実位置を補正して補正実位置を算出し、前記補正実位置と前記目標位置との偏差が所定閾値内に収まるように傾斜アクチュエータを作動させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、車輌本機と前記車輌本機に相対移動可能に連結された作業機とを備えたトラクタ等の作業車輌に関する。

作業機が車輌本機に相対移動可能に連結されてなるトラクタ等の作業車輌であって、前記作業機の実位置を位置設定部材によって設定された目標位置に自動的に追従させる自動位置合わせ機能を備えた作業車輌が提案され、利用されている。

例えば、下記特許文献１には、作業機の実傾きを目標傾きに追従させる自動傾き制御に際し、前記作業機を傾斜移動させる傾斜アクチュエータへの制御信号を、実傾き及び目標傾き間の角度偏差と角速度とに基づいて生成することが記載されている。

詳しくは、前記特許文献１には、前記作業機の左右方向傾斜角度範囲が傾斜設定器の設定値を中心とした所定角度範囲内となるように前記傾斜アクチュエータの駆動範囲を制限し、これにより、実傾きを検出する傾斜検出手段及び角速度を検出する角速度検出手段が車輌本機の旋回操作時に受ける遠心力の影響によって誤検出したとしても、誤検出の結果をカットして、作業機の姿勢安定化を図り得ることが記載されている。

前記特許文献１に記載の構成は、遠心力の影響を打ち消すような複雑な制御システムを構築すること無く、前記両検出手段の誤検出による前記作業機の誤動作を簡単に防止できる点において有効であるが、前記傾斜アクチュエータの目標駆動量が制限駆動範囲を越える場合には、前記目標駆動量が幾ら大きくとも、前記傾斜アクチュエータの目標駆動量は前記所定角度範囲の境界値に対応した値に制限されることになり、前記作業機を目標傾きに位置させる際の迅速性の点で改善の余地がある。

特許第５５２４７５３号公報

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、車輌本機に相対移動可能に連結された作業機の実位置が位置設定部材によって設定される目標位置に位置するようにアクチュエータが作動制御される作業車輌であって、ハンチング動作を有効に防止しつつ、前記作業機を目標位置に迅速且つ正確に追従させることができる作業車輌の提供を目的とする。

本発明は、前記目的を達成するために、車輌本機と、前記車輌本機の左右傾斜角度を検出する本機傾斜センサと、前記車輌本機に相対移動可能に連結された作業機と、前記作業機を前記車輌本機に対して相対移動させるアクチュエータと、前記作業機の目標位置を設定する位置設定部材と、前記作業機の実位置を検出する位置検出部材と、前記位置検出部材によって検出される前記作業機の実位置が前記位置設定部材によって設定される目標位置に対して所定閾値内に収まるように前記アクチュエータの作動制御を行う制御装置とを備えた作業車輌であって、前記制御装置は、前記本機傾斜センサから入力される前記車輌本機の傾きを時系列データとして記憶し、前記時系列データの所定時間分をフーリエ変換して車輌本機傾き変動周波数を算出し、予め記憶されている本機傾き変動周波数及び作業機用補正係数に関する補正データと前記車輌本機傾き変動周波数とによって画される作業機用補正係数を用いて前記位置検出部材から入力された最新の実位置を補正して補正実位置を算出し、前記補正実位置と前記目標位置との偏差が所定閾値内に収まるように前記傾斜アクチュエータを作動させる本機傾き変動補正制御を行うように構成された作業車輌を提供する。

前記アクチュエータが伸縮動作に応じて前記作業機を前記車輌本機に対して左右方向に傾動させる傾斜油圧シリンダを有し、前記位置検出部材が前記傾斜油圧シリンダの伸縮長さを検出するストロークセンサを有し、且つ、前記位置設定部材が前記作業機の左右傾斜角度を設定する傾き設定部材を有する場合、前記制御装置は、前記本機傾斜センサ及び前記ストロークセンサからの信号に基づく前記作業機の実傾斜角度を前記実位置とし且つ前記傾き設定部材によって設定される目標傾斜角度を前記目標位置として前記傾斜油圧シリンダを作動させる自動傾き制御を行う際に、前記本機傾き変動補正制御を実行するように構成され得る。

前記作業機がロータリー耕耘機とされ、前記アクチュエータが伸縮動作に応じて前記作業機を前記車輌本機に対して昇降させる昇降油圧シリンダを有し、前記位置検出部材が前記作業機の耕深位置を検出する耕深位置検出センサを有し、且つ、前記位置設定部材が前記作業機の耕深位置を設定する耕深位置設定部材を有する場合、前記制御装置は、前記耕深位置検出センサからの信号に基づく前記作業機の耕深位置を前記実位置とし且つ前記耕深位置設定部材によって設定される耕深位置を前記目標位置として前記昇降油圧シリンダを作動させる自動耕深制御を行う際に、前記本機傾き変動補正制御を実行するように構成され得る。

本発明に係る作業車輌によれば、制御装置が、本機傾斜センサから入力される車輌本機の傾きを時系列データとして記憶し、前記時系列データの所定時間分をフーリエ変換して車輌本機傾き変動周波数を算出し、予め記憶されている本機傾き変動周波数及び作業機用補正係数に関する補正データと前記車輌本機傾き変動周波数とによって画される作業機用補正係数を用いて位置検出部材から入力された作業機の最新の実位置を補正して補正実位置を算出し、前記補正実位置と前記目標位置との偏差が所定閾値内に収まるように傾斜アクチュエータを作動させる本機傾き変動補正制御を行うように構成されているので、ハンチング動作を有効に防止しつつ、前記作業機の実位置を目標位置に迅速且つ正確に追従させることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る作業車輌の側面図である。図２は、前記作業車輌の伝動模式図である。図３は、前記作業車輌における制御装置のブロック図である。図４は、前記作業車輌の油圧回路図である。図５は、前記作業車輌におけるリンク機構近傍の部分拡大図である。図６は、前記作業車輌における自動傾き制御のフローチャートである。図７は、自動傾き制御における標準制御モードのフローチャートである。図８は、自動傾き制御における本機傾き変動補正制御モードのフローチャートである。図９は、本機傾き変動補正制御モードで用いられる、本機傾き変動周波数／作業機傾き用補正係数に関する補正データの一例を示すグラフである。

以下、本発明に係る作業車輌の好ましい実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２に、それぞれ、本実施の形態に係る作業車輌の側面図及び伝動模式図を示す。

図１に示すように、本実施の形態に係る前記作業車輌は、トラクタの形態をなす車輌本機１と、前記車輌本機１に相対移動可能に連結された作業機３００とを有している。

前記車輌本機１は、車輌フレーム１０と、前記車輌フレーム１０に支持された運転席１５と、前記車輌フレーム１０に支持されたエンジン５０と、左右一対の前輪２０Ｆと、左右一対の後輪２０Ｒと、前記エンジン５０からの回転動力を駆動輪に伝達する走行系伝動構造６０と、外部に向けて回転動力を出力するＰＴＯ軸９５と、前記エンジン５０からの回転動力を前記ＰＴＯ軸９５に伝達するＰＴＯ系伝動構造８０とを備えている。

前記エンジン５０は、前記車輌フレーム１０の前部分において支持されており、ボンネット４５によって覆われている。

図２に示すように、本実施の形態においては、前記走行系伝動構造６０は、油圧式無段変速装置（ＨＳＴ）６１、前後進切換装置６２及びギヤ式多段変速装置６３を有している。
前記ＨＳＴ６１、前記前後進切換装置６２及び前記ギヤ式多段変速装置６３は、ミッションケース３０（図１参照）に支持又は収容されている。

前記ＨＳＴ６１は、図２に示すように、メインクラッチ５１を介して入力される前記エンジン５０からの回転動力を無段変速するように構成されている。

なお、図２中の符号５２及び５３は、前記メインクラッチ５１を介して入力される前記エンジン５０からの回転動力によって駆動される第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプである。

本実施の形態においては、前記ＨＳＴ６１は、前記作業車輌に備えられる制御装置１００によって作動制御される主変速アクチュエータ２２０を介して変速動作するように構成されている。

図３に、前記制御装置１００の制御ブロック図を示す。
図３に示すように、車輌本機は、人為操作される主変速操作部材１２０と、前記主変速操作部材１２０の操作位置を検出する操作側主変速センサ１２０ａと、前記主変速アクチュエータ２２０と、前記ＨＳＴ６１の出力回転速度を検出する作動側主変速センサ６１ａとを有している。

そして、前記制御装置１００は、前記作動側主変速センサ６１ａによって検出される前記ＨＳＴ６１の出力回転速度が前記操作側主変速センサ１２０ａによって検出される前記主変速操作部材１２０の操作状態に応じた速度となるように、前記主変速アクチュエータ２２０の作動制御を行うようになっている。

図４に、前記車輌本機１の油圧回路図を示す。
本実施の形態においては、図３に示すように、前記主変速アクチュエータ２２０は、油圧シリンダ２２０ａと、前記油圧シリンダ２２０ａに往復動自在に収容され、前記ＨＳＴ６１における制御軸等の変速作動部材に作動連結される油圧ピストン２２０ｂと、前記油圧シリンダ２２０ａに対する作動油の給排を切り換える電磁弁２２０ｃとを有するものとされており、前記電磁弁２２０ｃが前記制御装置１００によって作動制御されている。
これに代えて、前記主変速アクチュエータ２２０が電動モータを有するように構成することも可能である。

図４に示すように、前記主変速アクチュエータ２２０は、前記ＨＳＴ６１のチャージ油源としても作用する前記第１油圧ポンプ５２からの圧油によって作動するように構成されている。
なお、図４に示すように、前記第１油圧ポンプ５２及び前記第２油圧ポンプ５３は、前記ミッションケース３０内の貯留油を油源としている。

前記前後進切換装置６２は、前記ＨＳＴ６１から作動的に伝達される回転動力の回転方向を切り替えて出力するように構成されている。

前記前後進切換装置６２は、前記ＨＳＴ６１からの回転動力を正転方向（前進方向）の回転動力として前記駆動輪へ向けて出力する前進状態、前記ＨＳＴ６１からの回転動力を逆転方向（後進方向）の回転動力として前記駆動輪へ向けて出力する後進状態、及び、前記ＨＳＴ６１から前記駆動輪への動力伝達を遮断する中立状態を選択的にとり得るように構成されている。

前記前後進切換装置６２は、人為操作されるF/Rレバー等の前後進切換操作部材１３０への人為操作に応じて、選択的に、前進状態、中立状態又は後進状態をとり得るようになっている。

詳しくは、前記車輌本機１は、前記前後進切換操作部材１３０と、前記前後進切換操作部材１３０の操作位置を検出する操作側前後進センサ１３０ａと、前後進切換アクチュエータ２３０と、前後進切換アクチュエータ２３０の作動状態検出する作動側前後進センサ６２ａとを有している。

そして、前記制御装置１００は、前記作動側前後進センサ６２ａによって検出される前記前後進切換装置６２の出力状態が前記操作側前後進センサ１３０ａによって検出される前記前後進切換操作部材１３０の操作状態に応じたものとなるように、前記前後進切換アクチュエータ２３０の作動制御を行う。

本実施の形態においては、図４に示すように、前記前後進切換アクチュエータ２３０は、前進用油圧ピストン２３０Ｆと、後進用油圧ピストン２３０Ｒと、前記前進用油圧ピストン２３０Ｆ及び前記後進用油圧ピストン２３０Ｒに対する作動油の給排を切り換える電磁弁２３０ａとを有するものとされており、前記電磁弁２３０ａが前記制御装置１００によって作動制御されている。
これに代えて、前記前後進切換アクチュエータ２３０が電動モータを有するように構成することも可能である。

なお、図４に示すように、前記前後進切換アクチュエータ２３０は前記第１油圧ポンプ５２からの圧油によって作動するように構成されている。

前記多段変速装置６３は、前記前後進切換装置６２を介して入力される回転動力を変速して、走行系出力軸６５に伝達している。

本実施の形態においては、前記多段変速装置６３は、前記制御装置１００によって作動制御される副変速アクチュエータ２４０を介して変速動作するように構成されている。

詳しくは、図３に示すように、前記車輌本機１は、人為操作される副変速操作部材１４０と、前記副変速操作部材１４０の操作位置を検出する操作側副変速センサ１４０ａと、前記副変速アクチュエータ２４０と、前記多段変速装置６３の変速段を検出する作動側副変速センサ６３ａとを有している。

そして、前記制御装置１００は、前記作動側副速センサ６３ａによって検出される前記多段変速装置６３の変速段が前記操作側副変速センサ１４０ａによって検出される前記副変速操作部材１４０の操作状態に応じた変速段となるように、前記副変速アクチュエータ２４０の作動制御を行うようになっている。

本実施の形態においては、図２及び図４に示すように、前記走行系伝動構造６０は、さらに、前記走行系出力軸６５の回転動力を主駆動輪として作用する前記一対の後輪２０Ｒに差動伝達する主駆動輪側デファレンシャルギヤ装置６６と、前記走行系出力軸６５の回転動力を入力するサブ駆動輪駆動装置７０と、前記サブ駆動輪駆動装置７０からの回転動力をサブ駆動輪として作用する前記一対の前輪２０Ｆに差動伝達するサブ駆動輪側デファレンシャルギヤ装置７１と、前記左右一対のメイン駆動輪にそれぞれ制動力を付加し得る左右一対のブレーキ装置７５Ｌ、７５Ｒとが備えられている。なお、図２においては、左側ブレーキ装置７５Ｌのみ図示している。

さらに、図１及び図３に示すように、前記車輌本機１には、人為操作されるステアリングホイール等の旋回操作部材１１５と、前記旋回操作部材１１５の操作位置を検出する操作側旋回センサ１１５ａと、パワーステアリング装置等の旋回アクチュエータ２１５と、車輌旋回角度を検出する作動側旋回センサ９０ａとが備えられている。

そして、前記制御装置１００は、前記作動側旋回センサ９０ａによって検出される車輌旋回角が前記操作側旋回センサ１１５ａによって検出される前記旋回操作部材１１５の操作角となるように、前記旋回アクチュエータ２１５の作動制御を行う。

本実施の形態においては、図３に示すように、前記旋回アクチュエータ２１５は、油圧シリンダ２１５ａと、前記油圧シリンダ２１５ａに往復動自在に収容され、操舵輪に作動連結された油圧ピストン２１５ｂと、前記油圧シリンダ２１５ａに対する作動油の給排を切り換える電磁弁２１５ｃとを有するものとされており、前記電磁弁２５ｃが前記制御装置１００によって作動制御されている。

なお、図４に示すように、前記旋回アクチュエータ２１５は前記第１油圧ポンプ５２からの圧油によって作動するように構成されている。

次にＰＴＯ伝動構造８０について説明する。
図２に示すように、本実施の形態においては、前記ＰＴＯ系伝動構造８０は、ＰＴＯクラッチ装置８１と、ＰＴＯ変速装置８２とを有している。

前記ＰＴＯクラッチ装置８１は、前記メインクラッチ５１を介して入力される前記エンジン５０からの回転動力を選択的に伝達又は遮断するように構成されている。

前記ＰＴＯ変速装置８２は、前記ＰＴＯクラッチ機構８１を介して入力される前記エンジン５０からの回転動力を変速して、前記ＰＴＯ軸９５へ向けて出力するように構成されている。

本実施の形態においては、前記ＰＴＯクラッチ装置８１及び前記ＰＴＯ変速装置８２は、前記制御装置１００によって作動制御されるＰＴＯクラッチアクチュエータ２６０及びＰＴＯ変速アクチュエータ２７０によって、それぞれ、動作するように構成されている。

即ち、前記車輌本機１は、人為操作されるＰＴＯ入切操作部材１６０と、前記ＰＴＯ入切操作部材１６０の操作位置を検出する操作側ＰＴＯ入切センサ１６０ａと、前記ＰＴＯクラッチアクチュエータ２６０と、前記ＰＴＯクラッチ装置８１の作動状態を検出する作動側ＰＴＯ入切センサ８１ａと、人為操作されるＰＴＯ変速操作部材１７０と、前記ＰＴＯ変速操作部材１７０の操作位置を検出する操作側ＰＴＯ変速センサ１７０ａと、前記ＰＴＯ変速アクチュエータ２７０と、前記ＰＴＯ変速装置８２の作動状態を検出する作動側ＰＴＯ変速センサ８２ａとを有している。

そして、前記制御装置１００は、前記作動側ＰＴＯ入切センサ８１ａによって検出される前記ＰＴＯクラッチ装置８１の作動状態が前記操作側ＰＴＯ入切センサ１６０ａによって検出される前記ＰＴＯ入切操作部材１６０の操作状態に応じて変化するように、前記ＰＴＯクラッチアクチュエータ２６０の作動制御を行い、さらに、前記作動側ＰＴＯ変速センサ８２ａによって検出される前記ＰＴＯ変速装置８２の作動状態が前記操作側ＰＴＯ変速センサ１７０ａによって検出される前記ＰＴＯ変速操作部材１７０の操作状態に応じて変化するように、前記ＰＴＯ変速アクチュエータ２７０の作動制御を行うようになっている。

前記作業機３００は、前記ＰＴＯ軸９５を介して前記エンジン５０から作動的に伝達される回転動力を入力し得る状態で車輌本機１に対して昇降可能且つ左右方向傾転可能にリンク機構３８０を介して連結されており、前記作業車輌に備えられる昇降アクチュエータ３２０（図３及び図４参照）によって昇降され、且つ、傾斜アクチュエータ４２０（図３及び図４参照）によって左右方向に傾動されるようになっている。

図５に、前記リンク機構３８０近傍の部分拡大図を示す。
本実施の形態においては、図１及び図５に示すように、前記リンク機構３８０は、トップリンク３８１と左右一対のロワーリンク３８２とを有している。

図４に示すように、本実施の形態においては、前記昇降アクチュエータ３２０は、昇降油圧シリンダ３３０と、前記昇降油圧シリンダ３３０に対して作動油を給排する給排ラインに介挿されたリフトバルブユニット３４０とを有している。

図４に示すように、前記昇降油圧シリンダ３３０は、昇降シリンダ本体３３１と、前記昇降シリンダ本体３３１に往復動自在に収容された昇降ピストン３３２とを有している。

図１及び図５示すように、前記油圧ピストン３３２はリフトアーム３８５及びリフトロッド３８６を介して前記ロワーリンク３８２に作動連結されており、前記昇降ピストン３３２の伸縮動作に応じて前記作業機３００が昇降するようになっている。

図４に示すように、前記リフトバルブユニット３４０は、バルブブロック３５０と、前記バルブブロック３５０に収容された上昇用電磁弁３６０Ｕ及び下降用電磁弁３６０Ｄとを有している。

図４に示すように、前記バルブブロック３５０には、前記第２油圧ポンプ５３からの圧油を受け入れるインレットポート３５１と、前記インレットポート３５１を介して受け入れた圧油のうちの余剰油を排出する余剰油排出ポート３５２と、前記昇降用油圧シリンダ装置３３０に対して作動油を給排する給排ポート３５３と、前記昇降用油圧シリンダ装置３３０から排出される作動油をドレンするドレンポート３５４とが設けられている。

前記上昇用電磁弁３６０Ｕは前記制御装置１００によって作動制御されており、前記インレットポート３５１を介して受け入れた圧油を前記給排ポート３５３に供給する状態及び前記圧油の前記給排ポート３５３への供給を遮断する状態を選択的に現出させると共に、前記圧油を前記給排ポート３５３に供給する状態においては開口幅（即ち、前記圧油の供給量）を前記制御装置１００から付加される制御電圧値又は制御電流値の大きさに応じて変化させ得るようになっている。

前記下降用電磁弁３６０Ｄも前記制御装置１００によって作動制御されており、前記給排ポート３５３を介して流入する前記昇降用油圧シリンダ装置３３０からの圧油を前記ドレンポート３５４から排出させる状態及び前記圧油の前記ドレンポート３５４への流れを遮断する状態を選択的に現出させると共に、前記圧油を前記ドレンポート３５４から排出させる状態においては開口幅（即ち、前記圧油の排出量）を前記制御装置１００から付加される制御電圧値又は制御電流値の大きさに応じて変化させ得るようになっている。
なお、図３中の符号３６２は、前記インレットポート３５１を介して受け入れた圧油のうちの余剰油を前記余剰油排出ポート３５２へ流す分流弁である。

本実施の形態においては、図４に示すように、前記リフトバルブユニット３５０の前記給排ポート３５３と前記油圧シリンダ装置３３０とを流体接続する給排ラインには、下降防止バルブ機構３７０が介挿されている。

前記下降防止バルブ機構３７０は、前記給排ラインに介挿された下降防止弁３７１と、下降防止電磁弁３７２とを備えている。

前記下降防止弁３７１は、パイロット圧に応じて、前記給排ポート３５３から前記油圧シリンダ装置３３０への圧油の流れを許容しつつ逆向きの流れを防止する下降防止状態と、前記油圧シリンダ装置３３０から前記給排ポート３５３への作動油の流れを許容する下降状態とを選択的にとり得るように構成されている。

前記下降防止電磁弁３７２は、人為操作に応じて、前記下降防止弁３７１のパイロット圧を維持する状態及び解放する状態を選択的にとり得るように構成されている。

なお、本実施の形態においては、図４に示すように、さらに、前記下降防止弁３７１及び前記昇降用油圧シリンダ装置３３０の間にスローリターン弁３７５が介挿されている。

前記スローリターン弁３７５は、前記給排ポート３５３から前記油圧シリンダ装置３３０への作動油の流れを許容しつつ逆向きの流れを防止する第１流路３７６と、前記給排ポート３５３及び前記昇降用油圧シリンダ装置３３０の間を可変絞りを介して流体接続する第２流路３７７とを有しており、前記可変絞りによる絞り量は人為操作によって変更可能とされている。

なお、図４中の符号５３０は前記圧油ライン５１０の油圧を設定するメインリリーフ弁であり、符号５４０は前記昇降油圧シリンダ３３０の作動油が異常高圧となることを防止する安全弁である。

図４に示すように、本実施の形態においては、前記傾斜アクチュエータ４２０は、前記作業機３００を左右方向に傾動させる傾斜油圧シリンダ４３０と、前記傾斜油圧シリンダ４３０に対して作動油を給排する給排ラインに介挿された傾斜用電磁比例弁４４０とを備えている。

前記傾斜油圧シリンダ４３０は、左右一対の前記リフトロッド３８６の一方に介挿され、作動油の給排制御に応じて伸縮することで前記作業機３００の前記車輌本機１に対する左右方向相対角度を変更させ得るように構成されている。

図４に示すように、前記傾斜油圧シリンダ４３０は、傾斜シリンダ本体４３１と、前記傾斜シリンダ本体４３１に往復動自在に収容された傾斜ピストン４３２とを有している。

前記傾動用電磁比例弁４４０は前記制御装置１００によって作動制御されており、圧油源として作用する前記第２油圧ポンプ５３からの圧油を前記傾斜シリンダ本体４３１の第１室へ供給し且つ前記傾斜シリンダ本体４３１の第２室から圧油を排出させて前記傾斜ピストン４３２を伸張させるピストン伸張状態、前記第２油圧ポンプ５３からの圧油を前記第２室へ供給し且つ前記第１室から圧油を排出させて前記傾斜ピストン４３２を短縮させるピストン短縮状態、並びに、前記第１室及び前記第２室を閉鎖して前記傾斜ピストン４３２をその状態に保持する中立状態を現出させ得るようになっている。

前記傾動用電磁比例弁４４０は、印可される制御電圧又は制御電流値の大きさに応じて、前記傾斜油圧シリンダに対する圧油の給排油量を調整可能とされている。

前記作業機３００の昇降は、前記作業車輌に備えられる手動昇降操作部材１８１、ワンタッチ昇降操作部材１８２及び上昇位置設定部材１８３への操作によって行われる。

詳しくは、図３に示すように、前記作業車輌には、前記作業機３０の昇降位置を検出する昇降センサ３１０が備えられている。
例えば、図５に示す前記リフトアーム３８５の回動角度を検出するリフト角センサが前記昇降センサ３１０として好適に用いられる。

前記手動昇降操作部材１８１は前記作業機３００を任意の昇降位置に位置させる為の操作部材である。
即ち、前記手動昇降操作部材１８１が操作されると、前記制御装置１００は、前記作業機３００が、センサ１８１ａによって検出される前記手動昇降操作部材１８１の操作位置に応じた高さに位置するように前記昇降用電磁弁３６０Ｕ及び前記下降用電磁弁３６０Ｄを作動させる。

前記ワンタッチ昇降操作部材１８２はワンタッチ操作で前記作業機３００を所定の上げ位置又は下げ位置に位置させる為の部材である。
即ち、前記ワンタッチ昇降操作部材１８２が上昇操作されると、前記制御装置１００は、前記作業機３００が前記上昇位置設定部材１８３によって設定されている高さまで上昇するように前記上昇用電磁弁３６０Ｕを作動させる。

前記ワンタッチ昇降操作部材１８２が下降操作されると、前記制御装置１００は、前記作業機３００が前記手動昇降操作部材１８１の操作位置によって画される下降位置まで下降するように前記下降用電磁弁３６０Ｄを作動させる。
即ち、本実施の形態においては、前記手動昇降操作部材１８１が下降位置設定部材としても作用するようになっている。
なお、図３中の符号１８２ａは前記ワンタッチ昇降操作部材の操作状態を検出するセンサであり、符号１８３ａは前記上昇位置設定部材１８３の操作位置を検出するセンサである。

前記作業機３００の左右方向の傾転は、前記作業車輌に備えられる手動傾斜操作部材１９１への操作によって行われる。

図３に示すように、前記作業車輌には、前記作業機３００の前記車輌本体１に対する相対傾斜位置を検出する作業機傾斜センサ（３Ｐセンサ）３１５ｂが備えられている。
例えば、前記傾斜油圧シリンダ４３０における前記傾斜ピストン４３２の伸縮長さを検出するストロークセンサが前記作業機傾斜センサ３１５ｂとして好適に用いられる。

前記制御装置１００は、前記作業機傾斜センサ３１５ｂによって検出される前記作業機３００の傾斜状態が、センサ１９１ａによって検出される前記手動傾斜操作部材１９１の操作状態に応じたものとなるように、前記傾斜電磁比例弁４４０の作動制御を行う。

前記作業車輌は、前記作業機の実位置が目標位置に一致するように（所定の不感帯内に入るように）前記作業機の位置を変動させるアクチュエータを作動させる自動位置合わせ制御を実行するように構成されている。

本実施の形態に係る前記作業車輌は、前記自動位置合わせ制御として、自動耕深制御及び自動傾き制御を行えるように構成されている。

まず、自動耕深制御について説明する。
本実施の形態においては、前記作業車輌は、前記作業機３００としてロータリー耕耘機を備えている。
前記自動耕深制御は、前記作業機３００の実耕深位置を目標耕深位置に追従させるものである。

詳しくは、図３に示すように、前記作業車輌には、自動耕深制御選択部材１８５と、耕深位置設定部材１８６と、前記作業機の耕深位置を検出する耕深位置検出センサ３１１とが設けられる。

前記制御装置１００は、センサ１８５ａからの検出信号に基づき前記自動耕深制御選択部材１８５のＯＮ操作を認識すると自動耕深制御モードを起動する。
前記自動耕深制御モードは、前記耕深位置検出センサ３１１によって検出される前記作業機３００の実耕深位置と耕深位置設定部材１８６によって設定された目標耕深位置との間の偏差が所定の不感帯幅内に収まるように、前記昇降アクチュエータ３２０の作動制御を行う。

なお、図３中の符号１８６ａは前記耕深位置設定部材１８６の操作位置を検出するセンサである。
また、前記ロータリー耕耘機における耕耘上面カバーに対する耕耘リヤカバの回動角度を検出するリヤカバーセンサが、前記耕深位置検出センサ３１１として好適に用いられる。

前述の通り、本実施の形態においては、前記昇降アクチュエータ３２０は、昇降油圧シリンダ３３０と、前記上昇用電磁弁３６０Ｕ及び前記下降用電磁弁３６０Ｄを含むリフトバルブユニット３５０とを有している。

斯かる構成においては、前記上昇用電磁弁３６０Ｕ及び前記下降用電磁弁３６０Ｄに印可する制御電流値又は制御電圧値の大きさが前記昇降油圧シリンダ３３０の作動量に比例する。
従って、前記制御装置１００は、実耕深位置及び目標耕深位置の偏差の大きさに応じて、対応する電磁弁に印可すべき前記制御電流値又は前記制御電圧値を算出する。

さらに、本実施の形態においては、実耕深位置をより迅速に目標耕深位置を基準とした所定不感帯幅内に位置させる為に、前記制御装置１００は、前記偏差に角速度に応じた補正を加えて補正偏差を算出し、前記補正偏差に基づき前記制御電流値又は前記制御電圧値を算出するように構成されている。

例えば、実耕深位置が目標耕深位置に対して上方へ「ａ１」だけ位置ズレしている場合において、角速度の方向が上向きであるとする。この場合には、角速度の大きさに応じた補正値を加算して得られる補正偏差に基づき前記制御電流値又は前記制御電圧値を算出する。

これとは逆に、角速度の方向が下向きである場合には、角速度の大きさに応じた補正値を前記偏差「ａ１」から減算して得られる補正値に基づき前記制御電流値又は前記制御電圧値を算出する。

なお、前記制御装置１００は、前記作業車輌に備えられる前記車輌本機１の角速度を検出する角速度センサ４５０（図３参照）からの検出信号によって角速度を認識する。

次に、自動傾き制御について説明する。
図３に示すように、前記作業車輌には、自動傾き制御選択部材１９５と、傾き設定ダイヤル等の傾き設定部材１９６と、前記作業機の左右方向の傾きを検出する傾斜センサ３１５とが備えられている。
なお、図３中の符号１９５ａは前記自動傾き制御選択部材１９５の操作状態を検出するセンサであり、符号１９６ａは前記傾き設定部材１９６の操作位置を検出するセンサである。

前記傾斜センサ３１５は、例えば、前記車輌本機１の左右傾斜角度を検出する本機傾斜センサ３１５ａと、前記作業機傾斜センサ３１５ｂとを含み得る。
この場合、前記制御装置１００は、前記本機傾斜センサ３１５ａからの検出信号に基づく前記車輌本機１の傾斜角度と前記作業機傾斜センサ３１５ｂからの検出信号に基づく前記車輌本機１に対する前記作業機３００の相対傾斜角度とによって、前記作業機３００の左右傾斜角度を認識する。

前記自動傾き制御は、前記車輌本機１の左右方向傾斜角度に拘わらず前記作業機３００の左右方向傾斜角度を水平状態に保持することを基準とする水平制御と、前記作業機３００の左右方向傾斜角度を前記車輌本機１に平行に保持することを基準とする傾斜地制御とを含み得る。

詳しくは、前記制御装置１００は、前記自動傾き制御選択部材１９５によって水平制御が選択されると水平制御モードを起動し、前記自動傾き制御選択部材１９５によって傾斜地制御が選択されると傾斜地制御モードを起動する。

前記水平制御モードは、前記傾斜センサ３１５によって検出される前記作業機３００の実傾きと水平状態を基準にした前記傾き設定部材１９６による設定傾斜角度によって画される目標傾きとの間の偏差が所定の不感帯幅内に収まるように、前記傾斜アクチュエータ４２０の作動制御を行う。

前記傾斜地制御モードは、前記傾斜センサ３１５によって検出される前記作業機３００実傾きと前記車輌本機１に対する平行状態を基準にした前記傾き設定部材１９６による設定傾斜角度によって画される目標傾きとの間の偏差が所定の不感帯幅内に収まるように、前記傾斜アクチュエータ４２０の作動制御を行う。

前述の通り、本実施の形態においては、前記傾斜アクチュエータ４２０は、前記傾斜油圧シリンダ４３０及び前記傾斜用電磁比例弁４４０を有している。

斯かる構成においては、前記電磁比例弁４４０に印可する制御電流値又は制御電圧値の大きさが前記傾斜油圧シリンダの作動量に比例する。
従って、前記制御装置１００は、実傾き及び目標傾きの間の角度偏差の大きさに応じて、前記制御電流値又は前記制御電圧値を算出する。

さらに、本実施の形態においては、目標傾きを基準とした所定不感帯幅内に実傾きをより迅速に位置させる為に、前記制御装置１００は、前記角度偏差に角速度に応じた補正を加えて補正角度偏差を算出し、前記補正角度偏差に基づき前記制御電流値又は前記制御電圧値を算出するように構成されている。

例えば、実傾き及び目標傾きの角度偏差が、左右方向一方側が上方に位置する方向に「ｂ１」であると仮定する。即ち、前記作業機３００の左右方向一方側が目標傾きに対して「ｂ１」だけ上方へ位置ズレしていると仮定する。

この場合において、前記角速度センサ４５０によって検出される角速度の方向が、左右方向一方側が上方へ移動する方向である場合には、前記制御装置１００は、実際の前記角度偏差「ｂ１」に角速度の大きさに応じた補正値を加算して補正角度偏差を算出し、前記補正角度偏差に基づき制御電流値又は制御電圧値を算出する。

これとは逆に、前記角速度センサ４５０によって検出される角速度の方向が、左右方向一方側が下方へ移動する方向である場合には、前記制御装置１００は、実際の前記角度偏差「ｂ１」から角速度の大きさに応じた補正値を減算して補正角度偏差を算出し、前記補正角度偏差に基づき制御電流値又は制御電圧値を算出する。

さらに、本実施の形態に係る前記作業車輌１は、自動位置合わせ制御の際に、本機傾き変動補正制御を行うように構成されている。
以下、本機傾き変動補正制御モードが自動傾き制御の際に適用された場合を例に、説明する。

図６に、自動傾き制御のフローチャートを示す。
前記制御装置１００は、前記自動傾き制御選択部材１９５への人為操作に応じて、対応する自動傾き制御モード（水平制御モード又は傾斜地制御モード）を起動する。
なお、自動傾き制御モードは、前記自動傾き制御選択部材１９５への解除操作によって解除され得る。

前記自動傾き制御モードが起動されると、前記制御装置１００は、目標傾斜角度となる、前記傾き設定部材１９６による設定値を読み込み（ステップＳ１）、前記傾斜センサ３１５（前記本機傾斜センサ３１５ａ及び前記ストロークセンサ３１５ｂ）及び前記角速度センサ４５０から検出信号を読み込む（ステップＳ２）。

ここで、前記制御装置１００は、本機傾き変動補正制御を実行するか否かを判断する（ステップＳ３）。
即ち、前記制御装置１００は、本機傾き変動補正制御選択部材２００（図３参照）への人為操作に応じて、標準制御モード又は本機傾き変動補正制御モードの何れかを選択的に起動する。

本機傾き変動補正制御が選択されていない場合、即ち、ステップＳ３においてＮＯの場合、前記制御装置１００は、標準制御モードを起動する（ステップＳ１０）。
図７に、標準制御モードのフローチャートを示す。

標準制御モードにおいて、前記制御装置１００は、前記作業機３００の実傾きと目標傾きとの角度偏差を算出する（ステップＳ１１）。

前記制御装置１００は、ステップＳ１１にて算出した角度偏差、又は、前記角度偏差に角速度に応じた補正を加えた前記補正角度偏差が所定閾値内に収まるように、前記傾斜アクチュエータを作動する（ステップＳ１２）。
即ち、角度偏差又は補正角度偏差が所定閾値内に収まっている場合には前記傾斜アクチュエータをその状態に維持し、角度偏差又は補正角度偏差が所定閾値から外れてる場合には偏差の大きさに応じた制御電流値又は制御電圧値で前記傾斜アクチュエータ４２０を作動する。

一方、本機傾き変動補正制御が選択されている場合、即ち、ステップＳ３においてＹＳＥの場合、前記制御装置１００は、本機傾き変動補正制御モードを起動する（ステップＳ２０）。
図８に、本機傾き変動補正制御モードのフローチャートを示す。

本機傾き変動補正制御モードにおいて、前記制御装置１００は、前記車輌本機１の傾きの時系列データをフーリエ変換して、本機傾き変動に関する周波数を算出する（ステップＳ２１）。

即ち、本実施の形態においては、前記制御装置１００は、前記本機傾斜センサ３１５ａによって検出される本機の傾きを、本機傾きの時系列データとして記憶している。
前記制御装置１００は、ステップＳ２１において、前記本機傾きの時系列データの所定時間分をフーリエ変換して、本機傾き変動の周波数を算出する。

なお、本機傾き変動の周波数は、例えば、前記本機１の傾きの時系列データの所定時間分をフーリエ変換して得られる種々の周波数成分を含む変換式（以下、原変換式という）を偶数回（例えば２回）微分して偶数回微分変換式を算出し、偶数回微分変換式を原変換式で除することによって得られる係数ωに基づき判断することができる。
即ち、例えば、予め、前記制御装置１００に、係数ωと係数ωに対応する本機傾き変動周波数との関係を示す変換データを記憶させておき、前記変換データと前記計算方法によって算出される係数ωとに基づき、その時点での本機傾き変動周波数を得ることができる。
なお、前記変換データは、実験及び経験に基づき作成される。

次に、前記制御装置１００は、前記作業機傾斜センサ３１５ｂによって検出される作業機３００の実傾きに対する補正係数（補正ゲイン）を算出する（ステップＳ２２）。

この補正係数の算出は、前記制御装置１００に予め記憶されている本機傾き変動周波数／作業機傾き用補正係数に関する補正データを用いて行われる。
図９に、本機傾き変動周波数／作業機傾き用補正係数に関する補正データの一例を示す。

即ち、前記車輌本機１の傾き変動の周波数が高い場合、つまり、前記車輌本機１が短い時間間隔で左右傾斜を繰り返している場合には、前記作業機傾斜センサ３１５ｂに作用する遠心力が大きくなり、前記作業機３００の現実の傾きと前記作業機傾斜センサ３１５ｂによって検出される傾きとの差異が大きくなる。
これに対し、前記車輌本機１の傾き変動の周波数が低い場合、つまり、前記車輌本機１の左右傾斜の繰り返し間隔が長い場合には、前記作業機傾斜センサ３１５ｂにはそれほど遠心力は作用せず、前記作業機３００の現実の傾きと前記作業機傾斜センサ３１５ｂによって検出される傾きとの差異は小さくなる。

この点に鑑み、本機傾き変動周波数／作業機傾き用補正係数に関する補正データは、前記車輌本機１の傾き変動の周波数が高くなるほど、補正係数（補正ゲイン）が「１（補正無し）」より小さい値となるように、設定される。

図９においては、前記車輌本機１の傾き変動の周波数が０．７Ｈｚの際には補正係数（補正ゲイン）が０．２５とされ、前記周波数が０．４Ｈｚの際には補正係数（補正ゲイン）が０．４とされ、前記周波数が１以下では補正係数（補正ゲイン）が１（補正無し）とされている。
なお、前記補正データは、実験及び／又は経験値に基づき設定される。

その後、前記制御装置１００は、前記補正係数（補正ゲイン）を用いて、前記作業機傾斜センサ３１５ｂによって検出される作業機実傾きを補正して、作業機３００の補正傾きを算出する。
例えば、前記作業機傾斜センサ３１５ｂの信号に基づく作業機実傾きが進行方向を向いて左側が下方となる方向に１０°の場合において、ステップＳ２２で取得された補正係数（補正ゲイン）が０．４であるとすると、作業機３００の補正傾きは４°（＝１０°×０．４）となる。

前記制御装置１００は、前記作業機３００の補正傾きと前記傾き設定部材１９６によって設定されている目標傾きとの角度偏差を算出し（ステップＳ２４）、この角度偏差に応じた制御電流値又は制御電圧値で前記傾斜アクチュエータ４２０を作動させる（ステップＳ２５）。

なお、ステップＳ２５において、前記作業機３００の補正傾きに対して、前述した角速度に応じた補正を加えて、補正角度偏差を算出し、この補正角度偏差に応じた制御電流値又は制御電圧値で前記傾斜アクチュエータ４２０を作動させることも可能である。

本実施の形態に係る前記作業車輌によれば、左右方向の遠心力の影響を可及的に低減させた状態で前記作業機３００の自動位置合わせ制御を行うことができ、ハンチング動作を有効に防止しつつ、前記作業機３００を目標位置に迅速且つ正確に追従させることができる。

なお、本実施の形態においては、本機傾き変動補正制御モードが自動傾き制御の際に適用された場合を例に説明したが、本機傾き変動補正制御モードを自動耕深制御に適用することも可能である。

１車輌本機
１００制御装置
１８６耕深位置設定部材（位置設定部材）
１９６傾き設定部材（位置設定部材）
３００作業機
３１１耕深位置検出センサ（位置検出部材）
３１５傾斜センサ（位置検出部材）
３１５ａ本機傾斜センサ
３１５ｂ作業機傾斜センサ
３２０昇降アクチュエータ
３３０昇降油圧シリンダ
４２０傾斜アクチュエータ
４３０傾斜油圧シリンダ

Claims

車輌本機と、前記車輌本機の左右傾斜角度を検出する本機傾斜センサと、前記車輌本機に相対移動可能に連結された作業機と、前記作業機を前記車輌本機に対して相対移動させるアクチュエータと、前記作業機の目標位置を設定する位置設定部材と、前記作業機の実位置を検出する位置検出部材と、前記位置検出部材によって検出される前記作業機の実位置が前記位置設定部材によって設定される目標位置に対して所定閾値内に収まるように前記アクチュエータの作動制御を行う制御装置とを備えた作業車輌であって、
前記制御装置は、前記本機傾斜センサから入力される前記車輌本機の傾きを時系列データとして記憶し、前記時系列データの所定時間分をフーリエ変換して車輌本機傾き変動周波数を算出し、予め記憶されている本機傾き変動周波数及び作業機用補正係数に関する補正データと前記車輌本機傾き変動周波数とによって画される作業機用補正係数を用いて前記位置検出部材から入力された最新の実位置を補正して補正実位置を算出し、前記補正実位置と前記目標位置との偏差が所定閾値内に収まるように前記傾斜アクチュエータを作動させる本機傾き変動補正制御を行うことを特徴とする作業車輌。
前記アクチュエータは、伸縮動作に応じて前記作業機を前記車輌本機に対して左右方向に傾動させる傾斜油圧シリンダを有し、
前記位置検出部材は、前記傾斜油圧シリンダの伸縮長さを検出するストロークセンサを有し、
前記位置設定部材は、前記作業機の左右傾斜角度を設定する傾き設定部材を有し、
前記制御装置は、前記本機傾斜センサ及び前記ストロークセンサからの信号に基づく前記作業機の実傾斜角度を前記実位置とし且つ前記傾き設定部材によって設定される目標傾斜角度を前記目標位置として前記傾斜油圧シリンダを作動させる自動傾き制御を行う際に、前記本機傾き変動補正制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の作業車輌。
前記作業機はロータリー耕耘機とされ、
前記アクチュエータは、伸縮動作に応じて前記作業機を前記車輌本機に対して昇降させる昇降油圧シリンダを有し、
前記位置検出部材は、前記作業機の耕深位置を検出する耕深位置検出センサを有し、
前記位置設定部材は、前記作業機の耕深位置を設定する耕深位置設定部材を有し、
前記制御装置は、前記耕深位置検出センサからの信号に基づく前記作業機の耕深位置を前記実位置とし且つ前記耕深位置設定部材によって設定される耕深位置を前記目標位置として前記昇降油圧シリンダを作動させる自動耕深制御を行う際に、前記本機傾き変動補正制御を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車輌。