JP3401423B2 - 水田作業機の制動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、左右の後輪夫々に
対してサイドブレーキを備えた田植機等の水田作業機に
係り、詳しくは、旋回時に旋回内側の後輪のブレーキを
併用することにより、より小回りできたり泥押しが軽減
するとか、或いは安定して回れるといった具合に、枕地
での旋回状態を改善させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、水田作業機は泥土中を走るもの
であることから前後輪共に駆動する四輪駆動型に構成さ
れており、湿田でも良好に走行できるようになってい
る。そして、その四輪駆動構造を活かして、スイッチバ
ックせず１回の回行操作で枕地での小回りが行えるよう
に、旋回内側の後輪にブレーキを掛けながら旋回するこ
とも試されている（例えば、先に出願した特願平９−２
５６６６７号において提案している）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】旋回内側の後輪を制動
しながら旋回すると、その旋回内側後輪の接地点を中心
にしたピボットターンのように、非常に小さな旋回半径
でターンできるのであるが、圃場条件によってはその利
点が得られないことがある。つまり、比較的硬い圃場に
おいては上記利点が得られ易いが、湿田等の柔らかい圃
場では、制動によって旋回内側後輪が容易に制動ロック
されて引きずりながらターンする状態になり、所期した
小回りができないばかりでなく、旋回内側後輪による泥
押しが顕著になって枕地を荒らしてしまう不都合が生じ
ていたのである。

【０００４】従って、枕地で小回りするには、設定角度
以上に前輪が操舵されると単純に旋回内側後輪にブレー
キを掛ければ良いというだけでは、圃場条件によっては
満足できないので、さらなる改善の余地があった。本発
明は、圃場条件等が異なっても、旋回内側後輪を制動し
て小回りさせる特徴を活かせるようにして、より枕地で
の旋回性能が向上した水田作業機を提供する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

〔構成〕 第１発明は、左右の後輪夫々に対して備えられたサイド
ブレーキと、これら左右のサイドブレーキの夫々を独立
に操作可能な一対のアクチュエータと、前輪の操舵角を
検出可能な切れ角センサとを備え、前輪の操舵角が第１
設定角度以上であり、かつ、この第１設定角度よりも大
きい角度である第２設定角度未満であるときには、旋回
内側の後輪に対するサイドブレーキを制動ロック作動さ
せ、かつ、前輪の操舵角が第２設定角度以上であるとき
には、旋回内側の後輪に対するサ イドブレーキを半ブレ
ーキ作動させるように、切れ角センサと各アクチュエー
タとを連係させてあることを特徴とする。

【０００６】第２発明は、左右の後輪夫々に対して備え
られたサイドブレーキと、これら左右のサイドブレーキ
の夫々を独立に操作可能な一対のアクチュエータと、前
輪の操舵角を検出可能な切れ角センサとを備え、前輪が
設定角度以上に操舵されるに伴って、旋回内側の後輪に
対するサイドブレーキを所定時間に亘って制動ロック作
動状態に維持してから半ブレーキ作動状態に制御するよ
うに、切れ角センサと各アクチュエータとを連係させて
あることを特徴とする。

【０００７】〔作用〕 請求項１の構成によれば、第１設定角以上で第２設定角
未満に前輪が操舵されてやや急な旋回操作がされると旋
回内側後輪が制動ロックされ、第２設定角以上の急旋回
操作がされると旋回内側後輪を半ブレーキ操作にするも
の、すなわち、旋回半径をより小さくさせるための操作
を行うと、却って制動力を弱めるのである。この理由は
次のようである。

【０００８】すなわち、湿田等で小回りするべく大きく
ステアリング操作を行ったにも拘わらずに、所期する小
回り状態が得られないことがあると、一般に、操縦者は
さらにステアリングを切り操作する傾向にあるが、泥押
しが顕著になるだけで一向に小回りできないことが多
い。この場合、ステアリング操作量が大きくなるとそれ
までロックさせていた旋回内側後輪の制動力を緩めるこ
とにより、小回り状態が得られという操作を行うのは高
度な操縦技術であり、熟練が必要である。

【０００９】故に、第２設定角以上の大きな前輪操舵を
行うに伴って、旋回内側後輪が自動的に半ブレーキ状態
になれば、操縦の熟練、未熟を問わずに湿田での小回り
が行えるようになる。つまり、単に前輪切れ角を大きく
する通常の簡単な操向操作を行うだけで、従来よりも小
回りできるようになる。

【００１０】請求項２の構成によれば、次のような作用
がある。例えば１０条植え田植機を枕地で旋回させる場
合、植付け幅が広いので、単なる旋回を行うと予定植付
け条が既植え条に重複するので、先ず９０度旋回してか
ら畦に沿う等して少し横に走り、それから９０度旋回す
るという具合に、２回に分けて旋回操作することにな
る。この場合、１回目の旋回では、急なステアリング操
作を行って旋回内側後輪を制動させて小回りした後に、
直進走行させるべく一旦ステアリングを戻す操作を行う
ことになる。

【００１１】直進状態にステアリングを戻し操作すると
きには、殆ど旋回が終了している状態であるから、その
戻し操作時にも旋回内側後輪が制動ロックされている
と、所期する１回目の旋回角度（９０度等）以上に回り
過ぎ易いので、旋回終了付近では寧ろ小回り状態でない
方が操向操作がし易いことが判ってきた。従って、制動
ロック状態にある旋回内側後輪を所定時間後には自動的
に半ブレーキ状態にすることにより、前述したステアリ
ング戻し時には少し旋回半径が大きくなり、シビアなス
テアリング操作が不要になる分、横走り状態に移行し易
いのである。

【００１２】 〔効果〕 請求項１に記載の制動制御装置では、人間工学的な見地
に基づいて、ステアリング操作が増大すると制動ロック
から半ブレーキに制動力を弱める制御により、単に前輪
切れ角を大きくする通常の簡単な操向操作を行うだけ
で、操縦の熟練、未熟を問わずに湿田での小回りが行え
るようになった。

【００１３】請求項２に記載の制動制御装置では、８条
や１０条等の多条植用水田作業機における枕地旋回挙動
に適した制動旋回操作が自動的に現出され、旋回操作が
簡単化されながら従来よりも小回りできるようになっ
た。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図１に四輪駆動型の４条植え田
植機が示され、１は機体、２は昇降リンク機構、３は植
付部、２７はエンジン、５はベルト伝動機構、６は前部
ミッション、７は前輪、８は後輪、９は植付機構、１０
はフィードケース、３３は運転部である。伝動系として
は、エンジン動力が入力される前部ミッション６から前
輪７を駆動するとともに、そこから後方に延びる伝動軸
１１で後部ミッション１２を駆動して後輪８を駆動す
る。又、前部ミッション６から後方に延出されたＰＴＯ
伝動軸１３により、連動軸１４を介してフィードケース
１０に入力して植付機構９を駆動する。

【００１５】次に、後部ミッション１２、及びそれを囲
繞する後車軸ケースＡについて説明する。図１〜図３に
示すように、後部ミッション１２は、走行用の伝動軸１
１に連動連結された機体前方に向く中央入力軸４、左右
の後車軸１５，１５、入力軸４の回転を減速して後車軸
１５に伝達するギヤ減速機構１６、左右のサイドクラッ
チ・ブレーキＢ，Ｂ等から構成され、これらを覆う後車
軸ケースＡは、ギヤ減速機構１６が後輪８に近い位置に
配置されることから、正面視で略下向きコ字状に形成さ
れている。

【００１６】入力軸４はベベルギヤ機構１７を介してカ
ウンタ軸１８に連動されており、このカウンタ軸１８
と、左右の減速機構１６の減速入力軸１９とに亘って左
右のサイドクラッチ・ブレーキＢ，Ｂが構成されてい
る。すなわち、カウンタ軸１８にスプライン外嵌される
インナクラッチボディー２０、カウンタ軸１８に遊転外
嵌される操作フランジ２４、及びスリーブ２３、減速入
力軸１９にスプライン外嵌されるアウタクラッチボディ
ー２２、スリーブ２３とインナクラッチボディー２０と
の間に介装される複数の皿バネ２５等からサイドクラッ
チ・ブレーキＢを構成する。

【００１７】第１ケースＡｏ及び第２ケースＡｕの下横
長ケース部分２９とアウタクラッチボディー２２とに亘
って多板ブレーキ部３８が、かつ、インナ及びアウタク
ラッチボディー２０，２２に亘って多板クラッチ部３９
が夫々形成されている。通常は、皿バネ２５の付勢力に
よって多板クラッチ部３９が伝動接続状態に、かつ、操
作フランジ２４が中央入力軸４側に寄って多板ブレーキ
３８が非制動状態に夫々維持され、インナ及びアウタク
ラッチボディー２０，２２が一体回転してカウンタ軸１
８と入力軸１９とが一体回転するクラッチ入り状態が現
出されている。

【００１８】そして、軸心Ｘ回りに切換レバー２１を揺
動操作して操作フランジ２４を減速機構側に若干量スラ
イドすると、皿バネ２５に抗してインナクラッチボディ
ー２０を減速機構側に動かして多板クラッチ部３９が伝
動断絶状態に、かつ、多板ブレーキ３８が非制動状態に
なり、後輪８が空回り可能なサイドクラッチ切り状態が
現出される。さらに、操作フランジ２４を減速機構側に
スライドすると、操作フランジ２４が多板ブレーキ部３
８を押圧してアウタクラッチボディー２２にブレーキを
掛ける制動状態に、かつ、多板クラッチ部３９が伝動断
絶状態になり、後輪８が制動されるサイドブレーキ状態
が現出されるのである。尚、制動力は操作フランジ２４
を動かす切換レバー２１への操作力の大小によって強弱
変化するものである。

【００１９】左右のギヤ減速機構１６は、減速入力軸１
９と後車軸１５と、これらの間の中間軸２６とに亘る２
段の平ギヤ機構で構成されている。後車軸ケースＡは、
ギヤ減速機構１６を収容する左右の減速ケース部３０，
３０と、これら左右の減速ケース部３０，３０に亘り、
かつ、中央入力軸４を備えた横長ケース部２９とを備え
たコ字状を呈している。

【００２０】図４、図５に示すように、切換レバー２１
の支持軸２１ａに取付けられた左右の操作アーム２１
Ｌ，２１Ｒを、左右の油圧式操作シリンダ（アクチュエ
ータの一例）４１Ｌ，４１Ｒで駆動操作可能とし、その
電磁比例制御弁４２Ｌ，４２Ｒを制御装置４３に接続す
るとともに、運転部３３の右側に備えられた左右一対の
操作ペダル（ブレーキ操作具の一例）３７Ｌ，３７Ｒの
踏込み操作角度を検出する左右のペダルポテンショメー
タ４４，４４を制御装置４３に接続してある。又、図４
に示すように、ピットマンアーム４５の左右への揺動角
度を検出するポテンショメータ４６を設けて、前輪７，
７の操舵角を検出可能な切れ角センサとしてあり、この
切れ角センサ４６も制御装置４３に接続する。

【００２１】制御装置４３には、操作ペダル３７Ｌ，３
７Ｒの人為操作によって左右のサイドクラッチ・ブレー
キＢを制動ロック作動させる人為制動状態と、前輪７が
設定角度以上に操舵されるに伴って旋回内側の後輪８に
対するサイドブレーキ３８を半ブレーキ作動するよう
に、切れ角センサ４６と各制御弁４２Ｌ，４２Ｒとを連
係する自動制動状態との各状態を現出可能とする機能を
有している。そして、制御装置４３には、優先作動手段
Ｃ、制動力漸変手段Ｄ、制動力変更手段Ｅ、制動力時限
手段Ｆの各制御手段が備えてある。

【００２２】優先作動手段Ｃは、前輪７の操舵角が予め
制御装置４３の記憶部に設定された設定角度を越えた場
合には、人為制動状態に優先して自動制動状態を現出さ
せるものである。すなわち、モード選択スイッチ４７を
第１モード位置に切換えると優先作動手段Ｃが作動する
状態になり、前輪７の操舵角が設定角度に相当するピッ
トマンアーム４５の中央からの揺動角度がθ以上になる
と、そのときに操作ペダル３７Ｌ（又は３７Ｒ）の操作
の有無を問わずに、旋回内側後輪８に対するサイドブレ
ーキ３８が半ブレーキ状態となるように、制御弁４２Ｌ
（又は４２Ｒ）が自動的に操作される。

【００２３】ここで、半ブレーキとは、後輪８が制動ロ
ックされてしまう完全制動状態ではない制動状態のこと
であり、緩く制動し続けることや間欠的に制動する状態
も含むものである。例えば、制動ロックするに必要な操
作シリンダ４１Ｌ（又は４１Ｒ）のパワーを引出すとき
の制御弁４２Ｌ（又は４２Ｒ）の開き量の半分に設定す
ることにより、半ブレーキ状態を現出させるという手段
でも良い。

【００２４】制動力漸変手段Ｄは、自動制動状態におけ
る前輪７の操舵角が前記設定角度を越えた場合におい
て、その設定角度からの操舵角が小さいときには旋回内
側の後輪８に作用する制動力が小さく、操舵角が大きい
ときに旋回内側の後輪８に作用する制動力が大きくなる
ように、切れ角センサ４６と各制御弁４２Ｌ（又は４２
Ｒ）とを連係させるものである。この制動力漸変手段Ｄ
は、モード選択スイッチ４７を第２モード位置に切換え
ることで実行可能な状態となる。

【００２５】例えば、制動ロック状態のときの制御弁の
開度を１００％に、かつ、非制動状態のときの制御弁の
開度を０％として、ピットマンアーム４５の中央からの
揺動角度が丁度θのときには制御弁４２Ｌ（又は４２
Ｒ）の開度が２５％に、かつ、限度角αまで操舵したと
きには制御弁４２Ｌ（又は４２Ｒ）の開度が７５％にな
り、θとαとの間では２５％〜７５％間で線型又は非線
型に変化するように設定するのである。

【００２６】制動力変更手段Ｅは、前輪７の操舵角が第
１設定角度以上であり、かつ、この第１設定角度よりも
大きい角度である第２設定角度未満であるときには、旋
回内側の後輪８に対するサイドブレーキ３８を制動ロッ
ク作動させ、かつ、前輪７の操舵角が第２設定角度以上
であるときには、旋回内側の後輪８に対するサイドブレ
ーキ３８を半ブレーキ作動させるように、切れ角センサ
４６と各アクチュエータ４１Ｌ，４１Ｒとを連係させる
ものである。この制動力変更手段Ｅは、モード選択スイ
ッチ４７を第３モード位置に切換えることで実行可能な
状態となる。

【００２７】つまり、ピットマンアーム４５の揺動角度
がθであるときが前輪７の操舵角が第２設定角に相当
し、ピットマンアーム４５の揺動角度がθよりも小さい
βのときが前輪７の操舵角が第１設定角に相当してお
り、ピットマンアーム４５の揺動角がβ以上でθ未満の
ときには、制御弁４２Ｌ（又は４２Ｒ）を全開としてサ
イドブレーキ３８を制動ロックさせ、ピットマンアーム
４５の揺動角がθ以上であるときには、制御弁４２Ｌ
（又は４２Ｒ）を半開としてサイドブレーキ３８を前述
した半ブレーキ状態に操作するのである。

【００２８】制動力時限手段Ｆは、前輪７が設定角度以
上に操舵されるに伴って、旋回内側の後輪８に対するサ
イドブレーキ３８を所定時間に亘って制動ロック作動状
態に維持してから半ブレーキ作動状態に制御するよう
に、切れ角センサ４６と各操作シリンダ４１Ｌ，４１Ｒ
とを連係させるものである。この制動力時限手段Ｆは、
モード選択スイッチ４７を第４モード位置に切換えるこ
とで実行可能な状態となる。

【００２９】つまり、ピットマンアーム４５の揺動角度
がθ以上になると、旋回内側後輪８のサイドブレーキ３
８を、枕地で約４５度（この角度は圃場に応じて適宜に
設定する）旋回するに必要な時間に亘って制御弁４２Ｌ
（又は４２Ｒ）を全開として制動ロックさせ、その後制
御弁４２Ｌ（又は４２Ｒ）を半開としてサイドブレーキ
３８を半ブレーキ状態に移行させるのである。これは、
主に８条や１０条といった多条植え用の田植機における
枕地での旋回のときに使用するモードである。

【００３０】すなわち、図１０に示すように、多条植え
用田植機では、植付け幅が広く、枕地で単に１８０度旋
回すると植付け条が左右に重複してしまうことを避ける
ために、先ず９０度旋回して畦に沿った姿勢で少し横走
りし、それから再び９０度旋回して条合わせする、とい
った操向操作を行うことになる。この最初の９０度旋回
のときには、迅速に前輪７を最大切れ角又はその付近に
操舵し、機体が９０度回行する少し手前の時点で、一旦
ステアリングを直進状態に戻して畦に沿わす操作を行
う。

【００３１】この畦への沿わし操作のときにも旋回内側
後輪８が制動ロック状態であると、曲がり過ぎるとか後
輪８を引きずって曲がり難い等、微妙な操向操作が行い
難い傾向にあるので、そのときには半ブレーキ状態とし
た方が、旋回後半における走行方向の合わせ操作がし易
いのであり、その状況に適した実際のブレーキング状態
が自動的に現出できるように、制動力時限手段Ｆが機能
するのである。

【００３２】そして、モード切換えスイッチ４７をマニ
ュアル位置に切換えると、操作ペダル３７Ｌ（又は３７
Ｒ）の踏力に応じた制動力が発生する人為操作状態とな
り、移動走行時等ではこのモードにしておく。この人為
操作状態において、操作ペダル３７Ｌ（又は３７Ｒ）を
力強く目一杯踏み込み操作すれば、後輪８を制動ロック
できるのであり、これは前述した人為制動状態のことで
ある。

【００３３】次に、制御装置４３に備えたコントロール
部４８によって生み出される種々の半ブレーキ状態の例
を説明する。

【００３４】−半ブレーキ形態その１− 旋回内側後輪８を間欠的に制動するものであり、制御弁
４１Ｌ（又は４１Ｒ）へ、ピットマンアーム４５の揺動
角がθ以上になると、図６に示すようなパルス電流を供
給し、断続的にサイドブレーキ３８をＯＮ／ＯＦＦさせ
るものである。このときの電流のピーク値は、制動ロッ
クさせるに必要な電流値でも良く、ロックしない強い制
動力が生じるための電流値でも良い。この手段では、後
輪８による泥の持ち上げを抑制できるとか、ワイヤー操
作によって人為的な半ブレーキ操作が難しいときに有効
である。

【００３５】−半ブレーキ形態その２− 前述した間欠制動手段における、１周期の間における通
電時間割合を、θを越えたピットマンアーム４５の揺動
角度が大きい程多くするように制御するものでも良い。
つまり、図７の実線に示すように、１パルスに要する１
周期時間Ｔにおける通電時間ｔ１（ｔ２は消電時間）
を、１周期時間Ｔは一定にしながら前輪７切れ角の増大
に伴って増大させ、制動力を強くするのである。この手
段は、制動力漸変手段Ｄの別手段として有効である。
尚、１パルス中の通電時間割合ｔ１／Ｔを図７の仮想線
で示すように設定すれば、制動力変更手段Ｅによる制御
が行えるものとなり、第２設定角度よりも大なる角度範
囲では、切れ角増大に連れて制動力が増加するもので
も、制動力が一定でもどちらでも良い。

【００３６】−半ブレーキ形態その３− 図８に示すように、サイドブレーキ３８を操作する操作
アーム２１Ｌ（又は２１Ｒ）を、電動モータ４９で回転
するカム５０で駆動揺動操作することにより、後輪８に
生じる制動力を、図９に示すような曲線で繰り返し増減
する手段でも良い。

【００３７】以上述べた半ブレーキ作動は、片側の操作
ペダル３７Ｌ（又は３７Ｒ）を操作したときに得られる
ものであり、移動走行時等において、両操作ペダル３７
Ｌ，３７Ｒを同時操作した場合には、モード切換えスイ
ッチ４７の切換え位置如何に拘わらずに、踏み操作され
ているときには制動力が発生し続ける連続制動状態が現
出されるように、制御装置４３が機能するのである。

【００３８】〔別実施形態〕 図１１、図１２に示すように、切換レバー２１の支持軸
２１ａに取付けられた左右の操作アーム２１Ｌ，２１Ｒ
と、運転部３３の右側に備えられた左右一対の操作ペダ
ル（ブレーキ操作具の一例）３７Ｌ，３７Ｒとをロッド
４０Ｌ，４０Ｒで連動連結してあり、左右のサイドクラ
ッチ・ブレーキＢ，Ｂを独立操作自在に構成してある。
そして、各操作ペダル３７Ｌ，３７Ｒに形成されたアー
ム部３７ａ，３７ａに後方から接当することで、左右の
操作ペダル３７Ｌ，３７Ｒを各別に駆動操作可能な油圧
式の操作シリンダ４１Ｌ，４１Ｒを備えてある。

【００３９】図１２に示すように、各操作シリンダ４１
Ｌ，４１Ｒ用の制御弁４２Ｌ，４２Ｒと、制御スイッチ
５１とを制御装置５２に接続してあり、制御スイッチ５
１をＯＦＦ操作すると、操作シリンダ４１Ｌ，４１Ｒが
作動せず、人力で制動操作する人為制動状態となる。制
御スイッチ５１をＯＮ操作すると、前輪７が設定角度以
上に操舵されるに伴って旋回内側の後輪８に対するサイ
ドブレーキ３８を半ブレーキ作動するように、切れ角セ
ンサ４６と各制御弁４２Ｌ，４２Ｒとを連係する自動制
動状態になる。

【００４０】尚、この自動制動状態の場合では、その作
動中に操作ペダル３７Ｌ，３７Ｒの人為踏み込み操作が
可能であり、又、前述した制動力漸変手段Ｄ、制動力変
更手段Ｅ、制動力時限手段Ｆを制御装置５２に備えるこ
とも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】田植機の側面図

【図２】後部ミッションの構造を示す平面図

【図３】後部ミッションの内部構造を示す断面図

【図４】サイドブレーキの操作構造を示す平面図

【図５】制動旋回の制御ブロック図

【図６】間欠制動力を発生させるパルス電流波形を示す
図

【図７】前輪切れ角増大に伴うパルス電流波形の変化グ
ラフを示す図

【図８】電動カムによる制動力の調節構造を示す図

【図９】図８の手段による制動力波形を示す図

【図１０】多条植え田植機における枕地での旋回状況を
示す平面図

【図１１】サイドブレーキの別操作構造を示す平面図

【図１２】図１１に示すサイドブレーキの操作系におけ
る制御ブロック図

【符号の説明】

７ 前輪 ８ 後輪 ３７Ｌ，３７Ｒ ブレーキ操作具 ３８ サイドブレーキ ４１Ｌ，４１Ｒ アクチュエータ ４６ 切れ角センサ Ｃ 優先作動手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A01C 11/02 A01B 69/00 B60K 17/34 - 17/348 B62D 11/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右の後輪夫々に対して備えられたサイ
   ドブレーキと、これら左右のサイドブレーキの夫々を独
   立に操作可能な一対のアクチュエータと、前輪の操舵角
   を検出可能な切れ角センサとを備え、前記前輪の操舵角
   が第１設定角度以上であり、かつ、この第１設定角度よ
   りも大きい角度である第２設定角度未満であるときに
   は、旋回内側の後輪に対する前記サイドブレーキを制動
   ロック作動させ、かつ、前記前輪の操舵角が前記第２設
   定角度以上であるときには、旋回内側の後輪に対する前
   記サイドブレーキを半ブレーキ作動させるように、前記
   切れ角センサと前記アクチュエータとを連係させてある
   水田作業機の制動制御装置。
2. 【請求項２】 左右の後輪夫々に対して備えられたサイ
   ドブレーキと、これら左右のサイドブレーキの夫々を独
   立に操作可能な一対のアクチュエータと、前輪の操舵角
   を検出可能な切れ角センサとを備え、前記前輪が設定角
   度以上に操舵されるに伴って、旋回内側の後輪に対する
   サイドブレーキを所定時間に亘って制動ロック作動状態
   に維持してから半ブレーキ作動状態に制御するように、
   前記切れ角センサと前記アクチュエータとを連係させて
   ある水田作業機の制動制御装置。