JP3692679B2 - Turning control device for work vehicle - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、農業用、建設用、或は運搬用の作業車両の旋回時の制御装置の構成に関する。
【0002】
【従来の技術、及びその課題】
従来、オペレータの操向操作をパワーステアリング装置を介して操向輪へ伝達するとともに、この操向輪の操向量を変更可能な操向量変更手段を有する作業車両があった。例えば、特開平7−323848号公報に示された農用トラクタは、パワーステアリング装置に入力するステアリング軸の途中にこの軸の回転数を変更する変速ギヤを設け、操作レバーによってこの変速ギヤを切り替える構成となっている。これにより、作業時には、変速ギヤを切り替えて少ないステアリングハンドル操作で前輪を大きく操向可能にし、作業の省力化を図っている。
【0003】
しかしながら、前記トラクタで、圃場作業を行っていると常に少ないステアリング操作で前輪が操向されるので、旋回終了時の条合わせや旋回半径の大きな旋回時に緩やかに操向操作をしても、トラクタがふらついて操向し難いという課題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】
この発明は、以上のような課題に対し、次のような手段を講じた。即ち、請求項1の発明では、オペレータの操向操作量に対する操向輪2の操向量を変更可能な操向量変更手段3を有する作業車両において、前記オペレータの操向操作、或は操向輪2の操向作動に基づき操向量及び操向速度を判定する制御部20と、操向量変更手段3の作動状態を切り替える切替手段3L(3R)と、車両が高速走行状態か否かを検出するセンサ28を設け、前記センサ28により車両が高速走行状態では無い状態が検出され、且つ前記制御部20により操向量及び操向速度が所定値を超えたと判定されると、前記切替手段3L(3R)によりオペレータの操作量に対する操向輪2の操向量を増大することを特徴とする作業車両の旋回制御装置とした。
また請求項2の発明では、車両の旋回時に、車体に連結した作業機22を上昇させる油圧シリンダ40と、オペレータの操向操作量に対する操向輪2の操向量を変更可能な操向量変更手段3を有する作業車両において、前記オペレータの操向操作、或は操向輪2の操向作動に基づき操向量及び操向速度を判定する制御部20と、操向量変更手段3の作動状態を切り替える切替手段3L(3R)と、車両が高速走行状態か否かを検出するセンサ28を設け、前記センサ28により車両が高速走行状態では無い状態が検出され、且つ前記制御部20により操向量が所定量以上になったと判定されると、前記シリンダ40を駆動して作業機22を上昇すると共に、更に前記作業機22が上昇駆動され且つ前記操向速度が所定速度を超えたと判定されると前記切替手段3L(3R)によりオペレータの操作量に対する操向輪2の操向量を増大することを特徴とする作業車両の旋回制御装置とした。
【0005】
【発明の作用、効果】
以上のように構成した請求項1と請求項2の作業車両の旋回制御装置は、作業中の旋回でも大回り旋回と、小回り旋回とを操向速度により判別して、操向操作速度が所定速度を超えるとき、即ち小回り旋回時にだけ、切替手段3L(3R)により操向量変更手段3の作動状態を変更してオペレータの操向操作量に対する操向輪2の操向量を増大する。これにより、小回り旋回、大回り旋回をランダムに必要とする作業や、また、旋回終了時に作業車両の進行方向を調整するときにその都度、オペレータ自身の操向量変更手段の切り替えを必要としないので車両の操作性を向上し、作業時間の短縮化を図ることができる。
また請求項2の作業車両の旋回制御装置では、作業機22を上昇した条件下で操向輪2の操向量を増大する構成としているので、作業車両にロータリ作業機22等、対地作業機を連結している場合は、着地状態のまま小回り旋回を行なうことが無くなり、車両の操作性を損なうことが無い。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を、作業車両である農用トラクタ(以下トラクタ10)について説明する。
トラクタ10には、ボンネット11内部にエンジン12を設け、このエンジン12よりクラッチハウジング、ミッションケース13、リヤミッションケース14を一体に連結して主枠を構成している。また、車体の前部左右に操向輪である前輪2,2を設け、後部左右に後輪16,16を設け、エンジン12の回転動力を、変速装置で減速して後輪16,16、あるいは前後輪2,2,16,16へ伝達する構成となっている。
【0007】
前記エンジン12後方にはステアリングポスト17を設け、これにステアリングハンドル18を突出して設けている。そして、ステアリングハンドル18の回転操作により後述するパワーステアリング装置1を介して前輪2,2を操向する構成となっている。また、この前輪2,2には、前輪切角センサ4を設け、オペレータの操向量を角度として検出するとともに、後述する制御部であるコントローラ20では、単位時間あたりの操舵角度を検出することで操向操作速度を演算する構成となっている。
【0008】
ステアリングハンドル18の後方には、操縦席21を設け、この操縦席21の側方には作業機22の昇降位置を変更するポジションレバー23や、前記変速装置を切り替える変速レバー24を突出して設けている。このポジションレバー23の回動基部には、オペレータの操作位置を検出するポテンショメータ25を設け、このレバー23の操作角度に応じてリフトアーム42,42を回動し作業機22を昇降する構成となっている。また、変速レバー24の回動基部には、この変速レバー24が高速位置に操作されると「入」となる高速位置検出スイッチ28を設けている。
【0009】
更に、操縦席21の側方には、この発明の旋回制御装置の作動を「入」「切」する制御スイッチ26を設け、操縦席21下方のリヤミッションケース14には車体の前後左右の傾斜を検出する傾斜検出手段であるスロープセンサ27を設けている。そして、前記センサ25…やスイッチ26,28は、操縦席21下方に設けたコントローラ20に接続されている。
【0010】
トラクタ10の後部について説明する。前記リヤミッションケース14の後上部には、作業機昇降用シリンダ40を内蔵するシリンダーケース41を設け、前記シリンダ40のピストンを伸縮することでケース41の両側部に設けたリフトアーム42,42を上下回動する構成となっている。また、リヤミッションケース14後部には、トップリンク43と左右ロアリンク44,44とからなる三点リンク機構を設け、これに作業機22を連結する構成となっている。
【0011】
図例の作業機22は、ロータリ作業機であってトラクタ10の背面から突出するPTO軸45からユニバーサルジョイント46を介して動力を作業機22側へ伝達し、耕耘爪47…を有する耕耘軸48を回転することで、圃場を耕起する構成となっている。
前記パワーステアリング装置1は、前輪2,2を操向するパワーステアリング用シリンダ32とこれを駆動する油圧回路などから構成されている。詳細に説明すると、前記ステアリングハンドル18の回転操作は、ステアリング軸19を介して操舵ユニット30に入力している。そして、ステアリング軸19の回転に応じて、ポンプ31の油圧力が分流弁9を介して操舵ユニット30へ入力され、このポンプ31の油圧力をパワーステアリング用シリンダ32へ伝達する構成となっている。このパワーステアリング用シリンダ32のピストン先端部は、右側の前輪2のナックルアーム33に接続され、更にこのナックルアーム33と左側の前輪2のナックルアーム34とをタイロッド35で連結して左右前輪2,2を操向する構成となっている。また、前記分流弁9にて分岐された回路は、操向量変更手段である切替制御弁3に接続され、この切替制御弁3の出力側回路を操舵ユニット31とパワーステアリング用シリンダ32のとの間の油圧回路に接続している。そして、切替制御弁3のソレノイド3Lを励磁すると、油圧室36Lに切り替わり前輪2,2の切角が左側に切れ、また切替制御弁3のコイル3Rに励磁すると、油圧室36Rに切り替わり前輪2,2の切角が右側に切れる構成となっている。
【0012】
以上のように、ポンプ31から吐出された圧油を分流弁9にて分岐して、操舵ユニット30と切替制御弁3から並列してパワーステアリング用シリンダ32へ流入可能に設けたので、オペレータのステアリング操作は、常にパワーステアリング用シリンダ32へ伝達され、また切替制御弁3の切り替わり時は、前輪2,2の操向量をオペレ−タの操作量に対して増大可能に操向する構成となっている。
【0013】
前記コントローラ20は、各種センサやスイッチの信号を処理するCPUと、前記信号を一時記憶するRAMと、この発明の旋回制御装置の制御プログラムを格納したROM等を有する構成となっており、入力部には、制御スイッチ26と前輪切角センサ4とポテンショメータ25と高速位置検出スイッチ28とスロープセンサ27とが接続されている。また、出力部には、リフトアーム42,42を昇降する切替制御弁のソレノイド50,51と、パワーステアリング用シリンダ32への油量を送る切替制御弁3のソレノイド3L,3Rが接続されている。
【0014】
次に、この発明の旋回制御装置の作用について図2、3のフローチャートに基づいて説明する。
最初に図2により旋回制御装置の作動可能条件について説明する。トラクタ10の電源系統を「入」とすると、コントローラ20は、各種センサやスイッチ類の接続状態や設定状態を読み込む(STEP1)。そして、前記制御スイッチ26が「入」であるかを判定し(STEP2)、続けて高速位置検出スイッチ28「切」であるかを判定し(STEP3)し、更にスロープセンサ27の検出角度が一定以上の傾斜角度以下であるかどうかを判定して(STEP4)、これらの判定がすべてYESであるときに、この旋回制御装置が作動可能となる。これにより、高速走行状態や急傾斜地で旋回制御の作動が行われてトラクタ10が転倒しないように図られている。
【0015】
尚、STEP3での速度検出スイッチ28の別形態としては、ドップラ式の対地センサ、或いは車輪の駆動軸の回転により高速走行状態を検出する構成としてもよい。これにより、変速位置が低速位置で、下りの傾斜地やエンジン回転数アップ等により高速走行となる状態を検出することができる。
つぎに、図3に基づいて旋回制御装置の作動について説明する。
【0016】
まず、STEP1で前輪2,2の操向方向と、この操向角度が一定角度以上かどうか、即ちトラクタ10が旋回状態にはいったかどうかが判定される。ここでYESであればSTEP2へ進み、前記切替制御弁のソレノイド50に通電出力を行って作業機22を上昇する。これと共に、前輪2,2の操向速度を演算して、この速度が小回り旋回、即ち急旋回と想定される設定速度以上かどうかを判定する(STEP3)。ここでYESでれば、前記切替制御弁3のソレノイド3R,或はソレノイド3Lに通電を行って、操向中の前輪2,2を更に同じ方向へ切れるように油室36R、或は油室36Lに切り替える。
【0017】
このときの前輪2,2の切角度(θw)とステアリングハンドル18の操作角度(θs)の対応関係は、例えば図6のグラフ(実線)のように設定する。ここでは、ステアリングハンドル18の一回転(角度2π)に対応する前輪切れ角度までに操向速度を演算し、この間に前記所定速度を超えた検出結果を検出したときには、その後のステアリングハンドル18の操作は、約1.5回転(角度3π)で前輪2,2をロック位置まで操向する構成としている。これにより、通常時のステアリング操作(一点鎖線)のときよりも少ないステアリング操作で、前輪2,2を大きく切ることができるので、旋回時のステアリング操作時間と操作量が軽減される。また、旋回を小回り旋回と大回り旋回がランダムに必要とされる圃場を作業しても、小回り旋回時にだけ旋回制御装置が作動するので、不必要時に前輪2,2が過剰に操向してトラクタ10の操作性を損なうことが無い。
【0018】
また、STEP4で前輪2,2の切れ角が増大した状態は、旋回を終えてステアリングハンドル18を直進状態に戻し、前輪切角センサ4が中立域復帰を検出するとき、(図7では、ステアリング角度が2πに対応する位置)前記切替制御弁3の切替手段となるソレノイド3L(3R)への通電を停止して、通常のパワーステアリングの作動状態に戻す。
【0019】
尚、前記オペレータの操作速度を検出するときには、ステアリングハンドル18の回転軸19にステアリング切角センサを設け、これにより操作角度を検出して、コントローラにより操作速度を演算する構成とする。また、前記切替制御弁3に替えて比例圧力制御弁や可変オリフィスを設け、図7のグラフにように旋回時の前輪2,2の切角度を無段階に増加する構成としても良い。これにより、前記切替制御弁3が切り替わって急激に前輪2,2が切れるときの衝撃や、操作時の違和感を緩和してトラクタ10の操作性を向上することができる。
【0020】
また、前述したように切替制御弁3等の油圧機構による操向量変更手段に替えて、図8のようにギヤ式の操向量変更手段に構成しても良い。ここでは、前記ステアリング軸19と操舵ユニット30の間に同軸19の回転速を変速するシンクロメッシュギヤ式変速装置3’を設け、高速ギヤ54と低速ギヤ55とを有するシンクロクラッチ56を切替手段である電気モータ5’により同軸16方向にスライドして、ステアリング軸19の回転を変速して操舵ユニット30へ入力する構成としている。即ち、通常操向時にはシンクロクラッチ56を図例下側へスライドして、前記ステアリング軸19の回転を、ギヤ組54−入力軸57と伝達して操舵ユニット30へ入力する。また、コントローラ20により急旋回と想定される所定速度以上の操作速度を検出したときには、シンクロクラッチ56を図例上側へスライドして、前記ステアリング軸19の回転を、ギヤ組55−増速軸58−入力軸57と伝達して操舵ユニット30へ入力する。
【0021】
これにより、小回り旋回時には、通常時のステアリング操作のときよりも少ないステアリング操作で、前輪2,2を大きく切ることができるので、操作時間と操作量が軽減される。また、旋回を小回り旋回と大回り旋回がランダムに必要とされる圃場を作業しても、小回り旋回時にだけ旋回制御装置が作動するので、不必要時に前輪2,2が過剰に操向してトラクタ10の操作性を損なうことが無い。また、油圧機構による構成と比較してこのギヤ式旋回制御装置は、部品設置スペースをコンパクトに構成することができ、また部品点数の削減により生産コストを抑制することができる。
【0022】
尚、特許請求の範囲に実施の形態の構成に対応する部材の符号を付すが、この符号により、この発明をこの実施の形態に限るものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】パワーステアリングの油圧回路図。
【図2】パワーステアリングの作動可能状態を示すフローチャート。
【図3】パワーステアリングの作動を示すフローチャート。
【図4】コントローラの接続を示すブロック図。
【図5】トラクタの全体側面図。
【図6】この発明のステアリング操作角度と前輪の切角の関係を示す図。
【図7】切替手段を無段階に構成したときのステアリング操作角度と前輪の切角の関係を示す図。
【図8】作動比変更手段をギヤ式に構成し電気モータにより切り替えたときのコントローラの接続を示すブロック図。
【符号の説明】
1 パワーステアリング装置
2 前輪
3 切替制御弁
4 前輪切角センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a control device during turning of a work vehicle for agriculture, construction, or transportation.
[0002]
[Prior art and problems]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a work vehicle that transmits a steering operation of an operator to a steering wheel via a power steering device and has steering amount change means that can change the steering amount of the steering wheel. For example, the agricultural tractor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-323848 is provided with a transmission gear that changes the rotational speed of the shaft in the middle of the steering shaft that is input to the power steering device, and the transmission gear is switched by an operation lever. It has become. As a result, during work, the front gear can be greatly steered with a small steering handle operation by switching the transmission gear, thereby saving work.
[0003]
However, since the front wheels are always steered with a small amount of steering operation when performing farm work with the tractor, the tractor can be operated even if the steering operation is moderately performed at the time of finishing the turning or turning with a large turning radius. However, there was a problem that it was difficult to steer.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has taken the following measures for the above problems. That is, according to the first aspect of the present invention, in the work vehicle having the steering
According to the second aspect of the present invention, when the vehicle turns, the
[0005]
[Operation and effect of the invention]
The turning control device for a work vehicle according to claim 1 and claim 2 configured as described above discriminates a large turning and a small turning even during a turn based on a steering speed , and the steering operation speed is a predetermined speed. when exceeding, i.e. maneuverability during turning only, and changes the more the operating state of the steering amount changing
Further, in the turning control device for the work vehicle according to the second aspect, since the steering amount of the steered
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with respect to an agricultural tractor (hereinafter referred to as tractor 10) which is a work vehicle.
The tractor 10 is provided with an
[0007]
A steering post 17 is provided behind the
[0008]
A
[0009]
Further, a
[0010]
The rear part of the tractor 10 will be described. A
[0011]
The working
The power steering device 1 includes a
[0012]
As described above, the pressure oil discharged from the
[0013]
The
[0014]
Next, the operation of the turning control device of the present invention will be described based on the flowcharts of FIGS.
First, the operable conditions of the turning control device will be described with reference to FIG. When the power supply system of the tractor 10 is set to “ON”, the
[0015]
In addition, as another form of the
Next, the operation of the turning control device will be described with reference to FIG.
[0016]
First, in STEP 1, it is determined whether or not the steering direction of the
[0017]
At this time, the correspondence relationship between the turning angle (θw) of the
[0018]
Further, the state in which the turning angle of the
[0019]
When detecting the operation speed of the operator, a steering angle sensor is provided on the
[0020]
Further, instead of the steering amount changing means using the hydraulic mechanism such as the switching
[0021]
As a result, when turning slightly, the
[0022]
In addition, although the code | symbol of the member corresponding to the structure of embodiment is attached | subjected to a claim, this invention is not limited to this embodiment by this code | symbol.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a hydraulic circuit diagram of a power steering.
FIG. 2 is a flowchart showing a power steering operable state.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of power steering.
FIG. 4 is a block diagram showing connection of a controller.
FIG. 5 is an overall side view of the tractor.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a steering operation angle and a front wheel turning angle according to the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a steering operation angle and a front wheel turning angle when a switching unit is configured in a stepless manner.
FIG. 8 is a block diagram showing connection of a controller when the operation ratio changing means is configured as a gear type and is switched by an electric motor.
[Explanation of symbols]
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