JP3658875B2 - 走行車体の自動操向装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、苗植機やトラクタなどの走行車体に用いるものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記の走行車体につき、自動操向が試みられている。これは、目標に向って前進している走行車体が、目標から定められた範囲以上に離れ、既植地、或は、既耕地、又は設けられた線などから走行車体が定められた範囲以上に左右に移動すると、左右１対の車輪が自動的に操縦されて、その向きや位置が修復されるように出来ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来の走行車体は、自動操向でその向きや位置を修正する際、操向を左右の車輪の自動操縦のみで行なっていたので、修正が完了するまでに若干の時間を要し、作業跡の蛇行が大きくなるおそれがあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明は、操縦される左右１対の車輪と駆動される左右１対の車輪を備え、自動操向と手動操向のどちらかを選択して前進する走行車体であって、自動操向で前進中に進路を修正する際には車輪の操縦に併せて左右の車輪が増減速され、その進路修正で正しい進路となる手前で前記車輪の操縦及び前記左右の車輪の増減速のいずれか一方を完了させて自動操向するようになっている走行車体の自動操向装置とした。なお、操縦される車輪が駆動されても良く、操縦される車輪は、前輪後輪を問わない。
【０００５】
【実施例】
つぎに、この発明の実施例を説明する。
走行車体１に苗植装置２が装着されて苗植機となっている（図１、図２）。
走行車体１がつぎのように構成されている。フレーム３の前に主歯車箱４が固定され、その両横に１対の前輪５が配置されている。後フレーム６の両端に１対の後輪歯車箱７が固定され（図３）、その後フレーム６がフレーム３の後に配置されているとともに、それぞれの後輪歯車箱７の外側に後輪８が配置されている。エンジン９がフレーム３に固定され、その回転動力がベルト１０で中間軸１１に到達したのち、ベルト１２でＨＳＴ（油圧式変速機）１３の入力軸１４に導入されている。ＨＳＴ１３の出力軸１５の回転は、主歯車箱４内の主変速機１６で、早い路上走行速又は遅い作業速に変速されたのち、後輪デフ１７および前輪デフ１８に達している。後輪デフロック１９が後輪デフ１７の外側に設けられ、これから左右に突出した軸の差動と、非差動が選択できるようになっている。それぞれの軸の回転は、変速機２０を経由してそれぞれの後輪８に到達し、その伝動経路にサイドクラッチ２１ａとブレーキ２１ｂが直列に設けられている。一方、前輪デフ１８で左右に分かれた回転は、それぞれの前輪５に達している。
【０００６】
１対のスリーブ２２が主歯車箱４から左右に突出し、前輪ケース２３がそれぞれのスリーブ２２の突端に縦軸２４回りに回動するように設けられている。前輪５が固定された前車輪２５がそれぞれの前輪ケース２３に取付けられ、それぞれの縦軸２４回りの回動で走行車体１が操向されるように出来ている。座席２６がエンジン９の上に取付けられ、その前のハンドルポスト２７の上にステアリングホイル２８が設けられている。軸２９（図４）がステアリングホイル２８から下に伸び、その下端のアーム３０がロッド３１でそれぞれの前輪ケース２３に連結し、ステアリングホイル２８で前輪５が操縦されるように出来ている。
【０００７】
ステアリングモータ３２で駆動される軸３２ａに歯車３３が摺動自在に取付けられ、シフタ３４がばね３５で引かれて軸２９に固定されたピニオン歯車３６から歯車３３が離れ、ソレノイド３７が励磁されると歯車３３がピニオン歯車３６に咬むように構成され、ステアリングホイル２８の操作による手動操向と、ステアリングモータ３２による自動操向が選択できるようになっている。
【０００８】
軸２９と一体の雄ねじ２９ａがメタル３８にねじ込まれ、軸２９の回動でメタル３８と一体のピン３８ａがパイプ３９の長孔３９ａに沿って上下するように出来ている。軸４０ａから伸びたホーク４１が上記のピン３８ａに係合し（図５）、ピン３８ａの上下動でステアリング位置センサ（ポテンショメータ）４０から制御装置４２（図７）に対する入力が変化するようになっている。
【０００９】
変速機２０が図６のように構成されている。なお、左右対称のため、その左について説明する。後輪デフ１７に連結された駆動軸４３と、後輪８が連結された従動軸４４が平行に配置され、それぞれに設けた駆動調車４５と従動調車４６に調帯４７が巻き掛けられている。それぞれの調車４５，４６は、固定板４５ａ，４６ａと可動板４５ｂ，４６ｂで構成され、電動シリンダ４７がロッド４７ａを出没すると、カム４８ａ付のリング４８がローラ４９に沿って回動して可動板４５ｂとともに左右に移動し、固定板４５ａと可動板４５ｂの間隔が変化するように出来ている。また、カム５０ａ付のリング５０がリング４８にロッド５１で連結し、リング４８が回動すると、カム５０ａがローラ５２に沿って回動してリング５０が可動板４６ｂとともに左右に移動し、固定板４６ａと可動板４６ｂの間隔が変化して、従動軸４４の回転が増速又は減速するようになっている。電動シリンダ４７は、制御装置４２の出力で作動し、ロッド４７ａの出没がストロークセンサ５３で制御装置４２に入力されるように出来ている。
【００１０】
主変速レバー５４がハンドルポスト２７の左に設けられ、その操作で、主変速機１６の早い路上走行速又は遅い作業速が選択できるようになっている。ＨＳＴレバー５５がその右に設けられ、中間位置で出力軸１５の回転が停止（中立）し、上端を前又は後に移動すると、出力軸１５が正転（前進）又は逆転（後進）し、移動量に応じてその速度が増加するように出来ている。
【００１１】
支柱５６がフレーム３の後部から上に伸び、上下で平行な１対のリンク５７の両端がこれと後の取付枠５８に回動自在に取付けられている。油圧シリンダ５９の前端がフレーム３に取付けられ、ピストンロッド５９ａがこれから斜後上に突出し、上のリンク５７と一体のアーム５７ａにその突端が接続し、ポンプ６０（図３）が吐出した油が油圧シリンダ５９に送られると、ピストンロッド５９ａが伸び出して取付枠５８が上昇し、その油がタンクに戻ると、取付枠５８が下降するように出来ている。
【００１２】
苗植装置２がつぎのように構成されている。歯車箱６１が取付枠５８の下部に取付けられている。３本の植付フレーム６２が歯車箱６１から平行に後に伸び、それぞれの後端の両横に設けられた回転ケース６３が、主変速機１６から出たＰＴＯ軸６４（図３）の動力で回転するようになっている。１対の植付杆６５がそれぞれの回転ケース６３に取付けられ、回転ケース６３が中心の横軸の回りに回転すると、その中の遊星歯車により、同じような姿勢を保って反時計方向に旋回するように出来ている。Ｌ型の苗受板６６が植付フレーム６２に固定され、上記の植付杆６５の先端が下降の初期にその苗取口を通過するようになっている。
【００１３】
１対の支柱６７が歯車箱６１の両横から上に伸び、前上りに傾いた苗載台６８の両端部を、その上端と苗受板６６で左右に移動出来るように支持している。苗載台６８は、６枚のマット苗を横並びに載せ、その下端を苗受板６６の苗取口上に突出してＰＴＯ軸６４の動力で左右に往復駆動される。フロート６９がそれぞれの植付フレーム６２の下に配置され、泥面を滑走して、植付杆６５が苗を移植する位置を予じめ整地するように出来ている。
【００１４】
すなわち、エンジン９の回転動力を前輪５と後輪に伝達してその回転で走行車体１を水田で前進させ、ＰＴＯ軸６４の動力で苗載台６８と植付杆６５を駆動する。すると、フロート６９が泥面を滑走し、その整地跡に植付杆６５が、苗載台６８上のマット苗を欠ぎ取って６条に移植する。この作業中、オペレータは、泥面に作ったマーカライン、既植苗の条、正面の畦上の目標などで苗植機の進路を定めて前進させる。そして苗植機が進路から外れると、ステアリングハンドル２８を操作し、前輪５を縦軸２４の回りに回動させて進路を修復させる（手動操向）。
【００１５】
自動操向装置がつぎのように設けられている。走行車体１の前方の畦７０に超音波発信器７１が設けられている。１対のブラケット７２がそれぞれの支柱６７から外に突出し、それぞれの突端に発信器７３が取付けられ、制御装置４２に入力している。制御装置４２は、超音波発信器７１が発信した音波が、左右の受信器７３で受信された時の時間差で走行車体１の進路のずれを計算し、これが一定の範囲を越えると、ステアリングモータ３２および左右の電動シリンダ４７に出力し、前輪５を縦軸２４回りに操縦し、併せて左右の変速機２０で旋回の内側の後輪８を減速するとともに外側の後輪８を増速してそのずれを修復するように出来ている。
【００１６】
すなわち、自動操向を選択するときは、ハンドルポスト２７上の自動操向スイッチ７４を入れる。すると、後輪デフロック１９が後輪デフ１７の差動を阻止するとともに、ソレノイド３７が歯車３３をピニオン歯車３６に咬み合す。そして、制御装置４２が図８のように作動する。スタートし、自動操向スイッチ７４が「入り」であると、受信器７３（Ｌ，Ｒ）、ステアリング位置センサ４０、ストロークセンサ５３（Ｌ，Ｒ）の値を読込み、受信器７３（Ｌ，Ｒ）からの入力差で走行車体１の方向のずれ角を計算する。そのずれ角が所定値θ0 以下のときは、ステアリング位置センサ４０からの入力が基準値を越えていると、ステアリングモータ３２で軸２９を作動し、その入力を基準値内に戻してリターンに移る。ずれ角が所定値θ0 以上のときは、ステアリングモータ３２に出力し、軸２９で前輪５を操縦し、進路を修正する。上記のずれ角が所定値θ1 以下のときは、ストロークセンサ５３（Ｌ，Ｒ）からの入力が基準値を越えていると、電動シリンダ４７（Ｌ，Ｒ）に出力し、その入力を基準値に戻してリターンに移る。ずれ角が所定値θ1 以上のときは、電動シリンダ４７（Ｌ，Ｒ）に出力し、進路の修正の際の旋回の内側となる後輪８を減速するとともに外側となる後輪８を増速し、リターンに移る。
【００１７】
このように、走行車体１の進路が大きい方の所定値（θ0 又はθ1 ）を越えてずれると、ステアリングモータ３２による前輪５の操縦に併せて後輪８を増減速し、進路の修正がすみやかに行なわれる。図の増減速は、後輪８について行なっているが、前輪５又は前輪５と後輪８の両者が増減速するように構成することができる。また、ステアリングモータ３２で操縦される車輪を後輪８とすることもできる。
【００１８】
上記のように、単１の超音波発信器７１が発信する音波を、走行車体１又は苗植装置２などの移動農機側の左右対称位置で受信し、それぞれの時間差で進路のずれを検出すると、検出精度が高く、自動操縦が安定良く行なわれる。
ステアリングモータ３２その他による方向修正に当り、ずれていた進路が正しい進路となるやや手前で方向修正を完了させ、そのあとは、慣性でもって修正するように構成すると、修正のしすぎによるハンチングが防止される。また、車輪（５，８）の操縦とその増減速を併用するものにおいては、そのいずれか片方を直進位置の手前において完了させることができる。
【００１９】
図の苗植機は、手動操縦に当り、後輪デフロック１９で後輪デフ１７の差動を阻止して用い、畦際その他における急旋回に当っては、旋回中心側の後輪８に対するサイドクラッチ２１ａを切るとともにそのブレーキ２１ｂを掛けるが、自動操縦においては、前輪５の操縦と旋回の中心側となるサイドクラッチ２１ａの「切り」のみを併用し、ブレーキ２１ｂは用いないようにすることができる。すると、ゆるやかな進路の修正が行なわれ、微調整が可能となる。
【００２０】
【効果】
この発明は、自動操縦で走行車体の進路を修正する際、車輪の操縦に併せて左右の車輪に対する強制的な増減速が行なわれ、その進路修正で正しい進路となる手前で前記車輪の操縦及び前記左右の車輪の増減速のいずれか一方を完了させて自動操向するから、ずれた進路がすみやかに修復される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を施した苗植機の側面図
【図２】その平面図
【図３】その１部の伝動機構図
【図４】その１部の拡大した切断側面図
【図５】その背面図
【図６】その１部の拡大した切断平面図
【図７】その制御部のブロック図
【図８】そのフローチャート
【符号の説明】
１ 走行車体
５ 前輪
８ 後輪

Claims (1)

1. 操縦される左右１対の車輪と駆動される左右１対の車輪を備え、自動操向と手動操向のどちらかを選択して前進する走行車体であって、自動操向で前進中に進路を修正する際には車輪の操縦に併せて左右の車輪が増減速され、その進路修正で正しい進路となる手前で前記車輪の操縦及び前記左右の車輪の増減速のいずれか一方を完了させて自動操向するようになっている走行車体の自動操向装置。

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