JP3646323B2 - トラクターの旋回制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、トラクタ−の旋回制御装置に関し、畦際等での機体の旋回操作を容易にして作業者に掛かる精神的及び肉体的負担を軽減させようとするものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、ステアリングハンドルを回して、これが所定角度以上に操作されると自動的にリフトア−ムが回動され、あるいは後輪内側のブレ−キが効くように連動構成されたもの、あるいはこれらが同時に作動するように連動構成されたものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、係る従来装置にあっては、ステアリングハンドルとリフトア−ムを上昇させる制御バルブとが機械的に連動されていたり、あるいはステアリングハンドルと後輪片側ブレ−キ装置とが機械的に連動された構成であったから、ステアリングハンドルを所定角度回動操作すると、リフトア−ムを上昇させたくないときでも作業機が自動的に上昇し、あるいはブレ−キを掛けたくないときでも旋回内側のブレ−キが掛かってしまい、後輪で圃場を荒らしてしまうといった不具合を有していた。
【０００４】
特に、畦際や枕地では、作業機の上げ下げに伴う凹凸が多く発生することから車輪が凹部に落ち込んだり、反対に凸部に乗り上げたりすることが多く、機体を直進させようとステアリングハンドルをしっかり握っていても、これらの凹凸によってステアリングハンドルを大きく取られることがあり、トラクタ−の直進性を維持することが困難であった。
【０００５】
このようなとき、ステアリングハンドルの操舵角が大きいと、ステアリングハンドル操作と連動して作業機が上昇する「オ−トリフト制御」やステアリングハンドル操作と連動して後輪片側ブレ−キが効く「オ−トブレ−キ制御」が不測に作動することがあった。
【０００６】
【課題を解決するための技術手段】
この発明は前記した問題点に鑑みて提案するものであって、このため、次のような技術的手段を講じた。即ち、請求項１の発明は、ステアリングハンドル操作と連動してリフトアームが昇降回動するオートリフト機構を有するトラクターにおいて、このトラクターの左右傾斜を検知する傾斜センサを設け、さらにこの傾斜センサの検出値の変化率の大小を判別する判別部を設け、この変化率が設定値より大きい場合にはオートリフトの作動を停止させる制御手段を設けたことを特徴とするトラクターの旋回制御装置とした。
【０００７】
【実施例】
以下、図面に基づきこの発明の実施例を説明する。まず、構成から説明すると、１はトラクタ−で前輪２と後輪３を備え、機体前部に搭載したエンジン５の回転動力をミッションケ−ス６内の変速装置を介して適宜減速し、これを前輪２と後輪３とに伝えるように構成している。
【０００８】
ミッションケ−ス６の上部には油圧シリンダケ−ス８が搭載され、その左右両側部には作業機昇降用のリフトア−ム９、９が回動自由に枢着されている。油圧シリンダケ−ス８内の単動式油圧シリンダ−１０に作動油が供給あるいは排出されるとリフトア−ム９、９が上昇しあるいは下降する。図２に示す符号１２は上げ、中立、下げの３位置を有する油圧制御弁である。１３、１３は左右後輪３、３の後車軸上に設置されたブレ−キ装置であって油圧で作動し、後述するようにマイコンからなるコントロ−ラ１５からの指令により、あるいはブレ−キペダル１６、１６をオペレ−タが直接踏み込むことにより、作動油がブレ−キ装置１３、１３のシリンダ−１７、１７内に流入してブレ−キ装置１３、１３が作動する。１８ａ、１８ｂは前記油圧制御弁１２の上昇用と下降用のソレノイドである。
【０００９】
２０はステアリングハンドルであり、その回動基部には操舵角センサ２２が設けられ、ステアリングハンドル２０の操舵量と単位時間当たりの操作速度を検出すべく構成している。この実施例では、操舵角センサ２２はアナログセンサを利用したが、操舵角度に比例してパルス信号を出力させる方式のものを用いても良い。
【００１０】
２３は前記ブレ−キ装置１３を作動させるための切替弁であって、左旋回用と右旋回用のソレノイド２３ａ、２３ｂが択一的に励磁されることによってブレ−キ用シリンダ−１７、１７に至る油路が切り替えられ、右側若しくは左側のブレ−キ装置１３が作動する。図２において符号２４は分流弁、２５は油圧ポンプである。
【００１１】
なお、この実施例では、ステアリングハンドル２０を所定角度以上に回動操作するか、所定の操作速度以上でステアリングハンドル２０を操作した場合には作業機が上昇するように連動された「オ−トリフト制御」と、ステアリングハンドル２０を所定角度以上回動操作したときに後輪３の片側ブレ−キ装置１３が作動する「オ−トブレ−キ制御」が共に作動するように構成されている。
【００１２】
作業機が上昇するタイミングとブレ−キが効くタイミングは略同時でも良いが、ブレ−キが効くタイミングが、作業機の上昇するタイミングよりやや遅い方が圃場の荒れが少なくて望ましい。なお、このトラクタ−１は機体後部に連結した作業機を左右方向にロ−リング制御することもできるものであって、そのための機構を説明すると、リフトア−ム９とロワ−リンク２７とを接続するリフトロッド２８のうち、片側のリフトロッドが油圧シリンダ−２８ｒで構成されており、この油圧シリンダ−２８ｒを伸縮させて作業機であるロ−タリ耕耘装置２９の左右傾斜姿勢をコントロ−ルできるようにしている。
【００１３】
油圧シリンダ−２８ｒの横側部には、油圧シリンダ−２８ｒの長さを検出するストロ−クセンサ３０が設けられ、トラクタ−１の油圧シリンダケ−ス８の横側部には機体の左右傾斜を検出する傾斜センサ３２が設けられている。操縦席の近傍に設けた傾斜設定器３３によってロ−タリ耕耘装置２９の傾斜角度を設定すると、傾斜センサ３２、ストロ−クセンサ３０の検出値及び傾斜設定器３３の設定値から油圧シリンダ−２８ｒの目標位置を演算し、コントロ−ラ１５からの指令によって伸長用ソレノイド３５あるいは短縮用ソレノイド３６が励磁され、油圧シリンダ−２８ｒが設定長さに伸縮制御される。
【００１４】
次に、トラクタ−１の後部に連結されているロ−タリ耕耘装置２９について概略の構成を説明すると、このロ−タリ耕耘装置２９は、耕耘部３８と、耕耘部３８の上方を覆う主カバ−４０と、主カバ−４０の後部に枢着されたリヤカバ−４２等からなり、主カバ−４０の後上部にはリヤカバ−４２の前後揺動角度から耕深を検出するデプスセンサ４４が設けられている。デプスセンサ４４と耕深設定器４５は共に前記コントロ−ラ１５に接続されており、耕深設定器４５で設定した深さに耕深が維持されるように前記上昇用ソレノイド１８ａ又は下降用ソレノイド１８ｂが励磁される。
【００１５】
なお、図１に記載されたトラクタ−の他の構成について簡単に説明を加えると、４７はポジションレバ−、４８はポジションレバ−４７の回動基部に取り付けられたポジション設定器、４９はリフトア−ム９の基部に取り付けられたリフトア−ム角センサ、５０はロワ−リンク、５１はトップリンク、５２は自在継手である。
【００１６】
図３はコントロ−ラ１５に接続される各種スイッチ類や設定器、検出器類、及び同コントロ−ラ１５の出力側に接続される各種ソレノイド等の関係について説明したブロック図であって、このコントロ−ラ１５の入力ポ−ト側には、操舵角センサ２２、ポジション設定器４８、リフトア−ム角センサ４９、耕深設定器４５、デプスセンサ４４、傾斜設定器３３、ストロ−クセンサ３０、傾斜センサ３２が接続され、コントロ−ラ１５の出力ポ−ト側には、上昇用ソレノイド１８ａ、下降用ソレノイド１８ｂ、伸長用ソレノイド３５、短縮用ソレノイド３６、左旋回ブレ−キ用ソレノイド２３ａ、右旋回ブレ−キ用ソレノイド２３ｂが接続されている。
【００１７】
次に図４のフロ−チャ−トに基づいて作用を説明する。このフロ−チャ−トで説明される制御プログラムはコントロ−ラ１５の記憶装置内に組み込まれているものであって、傾斜センサ３２の変化率によってオ−トリフト制御を作動させるか、停止させるように構成されている。まず、最初にコントロ−ラ１５にセンサや設定器の状態が読み込まれ（ステップＳ１）、更に、操舵角センサ２２の単位時間当たりの変化速度が算出される（ステップＳ２）。このとき、操舵角センサ２２の操舵角が大きい場合、例えば旋回操作に伴ってステアリングハンドル２０を２回転（７２０度）以上回すような場合には、ステアリングハンドル２０の操作速度が小さくてもオ−トリフト制御を作動させる（ステップＳ３、Ｓ８）。
【００１８】
そして、それ以外の場合には、操舵角センサ２２の角度に関する検出値と操作速度に関する検出値とをオ−トリフト制御判定のための演算式に代入し（ステップＳ４）、オ−トリフト制御に移行する場合には、更に傾斜センサ３２の変化率を算出する（ステップＳ５、Ｓ６）。そして、傾斜センサ３２が検出する傾斜信号の変化する割合（率）が小さい場合には、凹凸変化が少ないものであるから、この場合は、オ−トリフト制御を行わせる（ステップＳ８）。
【００１９】
反対に、変化率が大きい場合には、畦際や枕地のように凹凸の多い荒れ地を直進走行しているときと判断されるので、このような場所ではオ−トリフト制御を停止させる（ステップＳ９）。このように、上記の例によれば、圃場が荒れた枕地のような所でステアリングハンドル２０を頻繁に左右に回動操作しても、傾斜センサ３２がその機体の激しい揺れを検出することになって、コントロ−ラ１５から上昇用ソレノイド１８ａに対する上昇指令がカットされ、このため、軌道修正のためにハンドル２０を回す度に作業機が上昇するようなことがなく、耕耘作業等を良好に行うことができるものである。
【００２０】
以上がオ−トリフト制御に関する作用の説明であり、次に図５乃至図１０に基づいてオ−トブレ−キ制御について説明する。図５は傾斜センサ３２の出力信号の変化の様子を示し、図６はステアリングハンドル２０操舵角と不感帯幅との関係について説明したものである。図７のフロ−チャ−トについて説明すると、最初に初期設定がなされた後、傾斜センサ３２の検出値が読み込まれ（ステップ♯２）、サンプリングした傾斜センサ３２の検出値の分散値Ｖが算出される（ステップ♯３）。そして、操舵角センサ２２の検出値θｈが入力され（ステップ♯４）、同時に求めた分散値Ｖと予め設定されている許容分散値Ｖｍａｘとの比較がなされる（ステップ♯５）。分散値が許容値Ｖｍａｘ以下の場合には、不感帯幅θを狭いものθｍｉｎにセットし（ステップ♯６）、分散値が許容値Ｖｍａｘを越えるときには、不感帯幅を大きなものθｍａｘにセットする（ステップ♯９）。なお、この実施例では、不感帯幅をステアリング操舵角で表すようにしており、狭いときの不感帯幅は直進位置から±１８０度の範囲、広いときの不感帯幅は直進位置から±２７０度の範囲としている。
【００２１】
そして、ステップ♯７において、検出したステアリング操舵角θｈの絶対値と不感帯幅θとの大小関係を比較し、その絶対値が設定した不感帯幅を越えるときには後輪片側のブレ−キ装置１３を効かせ（ステップ♯１０）、越えないときにはブレ−キ出力をカットする（ステップ♯８）ようにしている。この結果、不感帯幅θが狭いときには、ステアリングハンドル２０を±１８０度の範囲内で回動操作しても旋回内側のブレ−キ装置１３が作動することがなく、それを越えたときのみブレ−キ装置１３が作動するものである。
【００２２】
また、不感帯幅が広いときには、±２７０度の範囲までステアリングハンドル２０を回動操作してもブレ−キ装置１３が効くことはなく、それ以上になったときにブレ−キ装置１３が作動する。この実施例では圃場内での通常の耕耘作業は不感帯幅を狭くし、枕地のように荒れた場所では不感帯幅を拡げて作業を行わせるようにしているのである。しかも、この不感帯幅の切替は、手動操作によらず、傾斜センサ３２の信号を拾ってコントロ−ラ１５からの指令で自動的に切り替えられるものであるから、作業者には何ら負担が掛からず、操作が楽であり、また、作業中にオ−トブレ−キが作動してしまうような不具合は全く生じないのである。
【００２３】
図８乃至図１０に示す実施例は前記の不感帯幅調節に代えて、ブレ−キ制動力自体を変えるようにしたものである。この場合、図９に示すように、枕地では圃場内の耕耘作業に比べて制動力を弱めに設定するようにしている。次に図１０のフロ−チャ−トについて説明する。ステップＴ５において分散値Ｖと許容分散値Ｖｍａｘとの比較がなされ、求めた分散値Ｖが許容分散値Ｖｍａｘを越えたときには、ブレ−キ制動力を弱め（ステップＴ７）、逆に分散値Ｖが許容分散値Ｖｍａｘ以下であるときには、ブレ−キ制動力を強める（ステップＴ６）ようにしている。
【００２４】
なお、この実施例ではブレ−キ制動力の切り替えを２段切替方式としたが、それ以上に切り替えられるように構成しても良い。更に、その制動力のカ−ブは１次関数でなく、２次関数的に変化するようなものを用いても良い。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は前記の如く、ステアリングハンドル操作と連動してリフトアームが昇降回動するオートリフト機構を有するトラクターにおいて、このトラクターの左右傾斜を検知する傾斜センサを設け、さらにこの傾斜センサの検出値の変化率の大小を判別する判別部を設け、この変化率が設定値より大きい場合にはオートリフトの作動を停止させる制御手段を設けたものであるから、機体の左右傾斜が頻繁に変わる荒地のような場所で作業をしているときにステアリングハンドルが激しく左右に振られてもオートリフトが誤って作動することがなく、操作性、作業性が著しく改善され、この結果、作業者に掛かる精神的、肉体的負担は軽くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタ−全体の側面図である。
【図２】油圧回路図である。
【図３】制御ブロック図である。
【図４】オ−トリフト制御のフロ−チャ−トである。
【図５】傾斜センサの出力信号の変化を図示したグラフである。
【図６】ステアリング操舵角と不感帯幅との関係を示したグラフである。
【図７】オ−トブレ−キ制御に関するフロ−チャ−トである。
【図８】傾斜センサの出力信号の変化を図示したグラフである。
【図９】ステアリング操舵角とブレ−キ制動力との関係を図示したグラフである。
【図１０】オ−トブレ−キ制御に関するフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
１ トラクタ−
２ 前輪
３ 後輪
５ エンジン
６ ミッションケ−ス
８ 油圧シリンダケ−ス
９ リフトア−ム
１３ ブレ−キ装置
１５ コントロ−ラ
２０ ステアリングハンドル
２２ 操舵角センサ

Claims (1)

1. ステアリングハンドル操作と連動してリフトアームが昇降回動するオートリフト機構を有するトラクターにおいて、このトラクターの左右傾斜を検知する傾斜センサを設け、さらにこの傾斜センサの検出値の変化率の大小を判別する判別部を設け、この変化率が設定値より大きい場合にはオートリフトの作動を停止させる制御手段を設けたことを特徴とするトラクターの旋回制御装置。

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