JP3918223B2

JP3918223B2 - トラクタの操向制御装置

Info

Publication number: JP3918223B2
Application number: JP08651797A
Authority: JP
Inventors: 利二島本; 敏行堀; 武史玉田; 勉渡部
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 1997-04-04
Filing date: 1997-04-04
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2017-04-04
Also published as: JPH10278832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラクタの操向制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術、及びその課題】
従来、トラクタには、作業中の旋回や操向を容易に行うために操向操作部の操作量に対する操向輪（前輪）の操向量を変更可能な操向装置を有するものがあった。例えば、特開平８−２６１２６号公報には圃場での旋回時に、ステアリングハンドルの操向量に対して前輪の切れ角量を大きく変更する移動農機の旋回装置が示されている。そして、前記公報に示されている旋回装置は、変速レバーの操作位置を検出して、この操作位置が高速側へ操作されると旋回装置の作動を「切」とする構成としている。
【０００３】
しかしながら、上記公報による技術では、旋回装置が「入」の状態では常に前輪の切れ角量が一定であるために、トラクタでの作業でも薬液散布作業のように低速（約０．２ｋｍ／時）で作業を行うときには、ステアリングハンドルの操作量に対して前輪の切れ角度が小さすぎると、旋回操作が煩わしく、また逆に代掻き作業のように高速（約８〜１０ｋｍ／時）で作業を行う場合は、ステアリングハンドルの操作量に対して前輪の切れ角度が大きすぎると車体が大きくふらついて、車体の操向性が悪くなる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、以上のような課題を解消するために、次のような技術手段を講じた。即ち、操向操作部（１）の操作量に対する操向用油圧シリンダ（４８）の駆動量を変更することで、前輪（２，２）の操向量を変更可能な操向装置（３）を有するトラクタにおいて、このトラクタに車速を検出する車速検出手段（４）を設け、前記操向用油圧シリンダ（４８）へ連通する油路に、同油路の開度を変更する制御弁（４６，４６）を設けると共に、前記車速検出手段（４）の検出による車速が高速である程、前記シリンダ（４８）へ通じる油路の開度を変更して前記操向操作装置（３）による前輪の操向量を小さく変化させる構成とし、さらに、前記左右一対の操向輪である前輪（２，２）は、エンジン（１２）の下方に設けられていて左右方向に回動自在な前輪車軸ケース（３７）に設ける構成とし、該前輪車軸ケース（３７）の上部には前輪（２，２）にかかる荷重を検出する歪みセンサ（７）を設け、該歪みセンサ（７）による前輪（２，２）の負荷荷重の検出値が小回り旋回をしたときに車体がふらつかない程度の設定値以上の場合においては、前記制御弁（４６，４６）への通電を行わない構成とし、トラクタの後部に装着する作業機（３３）を昇降させるリフトアーム（３０，３０）角度が一定以上下降している場合においても、前記制御弁（４６，４６）への通電を行わない構成としたことを特徴とするトラクタの操向制御装置とした。
【０００５】
【発明の作用効果】
以上のように構成したトラクタの操向制御装置は、車速検出手段４により車両の車速を検出し、車速値が高速である程、これに応じて操向操作部１の操作量に対する前輪２，２の操向量を小さく変化する構成としたので、作業に適した前輪２，２の操向量を得ることができる。従って、トラクタの操作性が向上すると共に、高速作業時の車体のふらつきが無くなり安全な作業をおこなうことができる。
また、歪みセンサ７による前輪２，２の負荷荷重の検出値が小回り旋回をしたときに車体がふらつかない程度の設定値以上の場合においては、制御弁４６，４６への通電を行わない構成とし、トラクタの後部に装着する作業機３３を昇降させるリフトアーム３０，３０角度が一定以上下降している場合においても、制御弁４６，４６への通電を行わない構成としているので、安定した旋回を行うことができるようになる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の課題、及び解決手段は以上の如くであり、作業車両の一例として農用トラクタ（以下、トラクタ１０）について説明する。
トラクタ１０は、機体前部のボンネット１１内部にエンジン１２を載置し、このエンジン１２からクラッチハウジング、ミッションケース１３等を一体的に連結して設けている。そして、エンジン１２の下方に前輪車軸ケース３７を左右方向に回動自在に支持し、これに左右一対の操向輪である前輪２，２を設け、ミッションケース１３の後部には左右一対の後輪１５，１５を設けている。前記車軸ケース３７の上部には前輪２，２にかかる荷重を検出する手段である歪みセンサ７を設けている。そして、前記エンジン１２の回転動力を、クラッチハウジング内の主クラッチ１６で断続し、ミッションケース１３内の前後進切換装置１７で正転、或いは逆転に切り替えて車体の進行方向を変更し、さらに主変速装置１８，副変速装置１９で適宜減速し、後輪１５，１５へ伝達する構成となっている。また副変速装置１９から出力した回転動力は、前輪駆動軸２０へも伝達して、前輪駆動伝達装置２１を介して前輪２，２も伝達可能な構成となっている。車体の下部には、車速検出手段である対地式ドップラセンサ４を設け、トラクタ１０の車速を検出する構成となっている。
【０００７】
前記ボンネット１１の後方には、ステアリングポスト２２を設け、この上部に操向操作部であるステアリングハンドル１を突出して設けている。このステアリングハンドル１の回動操作は、後述する操向装置であるパワーステアリング装置３を経由して前記前輪２，２を繰向する構成となっている。また、このステアリングハンドル１の下方には前後進切換レバー２５を設け、前記前後進切換装置１７を切り替えて車体の進行方向を前進後進に切り替える構成となっている。
【０００８】
トラクタ１０の操縦席２６の近傍について説明すると、この操縦席２６側方には、走行用変速レバー２７、作業機昇降用のポジションレバー２４を設けている。そして、変速レバー２７の回動基部にはポテンショメータ２７ｐを設け、オペレータの変速操作位置を検出する構成となっている。そして、変速レバー２７を前方へ操作すると前記変速装置１８，１９を油圧シリンダや多板式油圧クラッチ等のアクチュエータを介して、低速側へ切り替え、変速レバー２７を後方へ操作するにしたがい高速位置に変速する構成となっている。また、ポジションレバー２４の回動基部にもポテンショメータ２４ｐを設け、この操作角度と後述するリフトアーム設定角度が一致するように作業機３３の昇降高さを変更する構成となっている。また、変速レバー２７の後方にはこの発明の操向制御装置の作動を入り切りする制御入切スイッチ３４を設けている。そして、これらの検出装置２４ｐ，２７ｐやスイッチ３４は操縦席２６下方に設けた制御部であるコントローラ３５に接続されている。
【０００９】
また、トラクタ１０のミッションケース１３後上部には、油圧シリンダ２８を内装するシリンダーケース２９を設け、油圧シリンダ２８のピストンの伸縮によりケース２９側部に設けたリフトアーム３０，３０を回動する構成となっている。また、このリフトアーム３０の片側にはこの回動角度を検出するリフトアーム角センサ３０ｐを設けている。そして、ミッショッンケース１３の後部にはトップリンク３１と左右ロアリンク３２，３２とからなる３点リンク機構を設け、これに作業機３３を連結し、ミッションケース１３の背面から突出するＰＴＯ軸３８の回転を作業機３３の入力軸に伝達して駆動する構成となっている。
【００１０】
前記パワーステアリング装置３について図４に即して説明すると、油圧ポンプ４０から送り出された圧油は、減圧弁４１を介して操舵ユニット４２へ入力される。この操舵ユニット４２は、ステアリングハンドル１の回転操作を伝達して回転されるジロータ４３を備え、この回転方向によって操舵弁４４が切り替えられ、油圧ポンプ４０からの圧油を入力して操舵ユニット４２の左側、或いは右側へ通じる油路４５Ｌ，４５Ｒから出力する構成となっている。この操舵ユニット４２から出力された左右油路４５Ｌ，４５Ｒの回路下手側には、油量調整手段である比例圧力制御弁４６，４６設けている。この比例圧力制御弁４６は、油路４５Ｌ，４５Ｒの一部を常時開放した構成となっており、前記コントローラ３５からの指令により油路４５Ｌ，４５Ｒを更に大きく開放する構成となっている。このように、操舵ユニット４２から出力した圧油の量を調整して前輪２，２の操向量を操作する構成としたので、操舵ユニット４２の入力前の圧油の量を調整する構成と比較して、オペレータは、常に一定の力で前輪２，２を操向することができる。また、通常時に比例圧力制御弁４６で調整された圧油の一部は、分岐回路５により潤滑油としてクラッチ１６やタンクＴへ分流されている。
【００１１】
前記比例圧力制御弁４５，４５の更に回路下手側には、チェックバルブ４７，４７を介して前輪操向用の油圧シリンダ４８を設けている。そして、この油圧シリンダ４８のピストンの左右夫々を前輪２，２のナックルアーム４９，４９に接続している。また、片側のナックルアーム４９には、旋回検出手段である前輪切角センサ５０を設け、この検出角度をコントローラ３５へ入力する構成となっている。これにより、コントローラ３５では、周期的に前輪切角度を検出して単位時間当たりの前輪切角速度を演算する構成となっている。
【００１２】
前記コントローラ３５は、演算処理部であるＣＰＵと、操向制御装置の制御プログラムを格納するＲＯＭと、各種センサ値や制御状態を記憶するＲＡＭ等を有する構成であり、この入力部には、制御入切スイッチ３４、ドップラセンサ４、変速レバー２７のポテンショメータ２７ｐ、前輪切角センサ５０、歪みセンサ７を接続して設けている。また、出力部には、前記前輪操向用の２つの比例圧力制御弁４６，４６のソレノイド４６ｓ，４６ｓ、作業機昇降用の油圧シリンダ２８を作動する切替制御弁のソレノイド３６，３６を接続して設けている。
【００１３】
以上のように構成したトラクタの操向装置では、オペレータがステアリングハンドル１を回動すると、前輪操向用の油圧シリンダ４８に作動油が流入して前輪２，２が操向されるのであるが、コントローラ３５が比例圧力制御弁４６，４６のソレノイド４６ｓ，４６ｓに通電する電流値を変更することにより油圧シリンダ４８に流入する作動油の量が制御されて、ステアリングハンドル１の操向量に対する前輪２，２の操向量を変更することができるようになっている。
【００１４】
次に、このトラクタ１０の操向制御装置の作用について、図６に示したフローチャートに沿って説明する。
最初にトラクタ１０の電源オンと共にコントローラ３５は、各種スイッチやセンサの状態を読み込み（ＳＴＥＰ１）、前記ドップラセンサ４の検出結果からトラクタ１０の車速を演算する（ＳＴＥＰ２）。次に前輪切角センサ５０の値から、操向速度を演算する（ＳＴＥＰ３）。そして、この操向速度が小回り旋回と想定される一定速度以上かどうかを判定する（ＳＴＥＰ４）。この判定がＹＥＳであれば、制御入切スイッチ３４が入であるか、前記歪みセンサ７の値より前輪負担荷重が小回り旋回をしたときに車体がふらつかない程度の設定値以下かどうか、リフトアーム角度が一定以上上昇しているかどうか、更に旋回が継続している程度に前輪２，２が切れている状態であるかどうかを判定し（ＳＴＥＰ５〜８）、これらの判定がすべてＹＥＳであれば、前記車速値に応じて比例圧力制御弁４６，４６のソレノイド４６ｓ，４６ｓに通電を開始する。即ち車速が低速であるときには油路４５Ｌ，４５Ｒを大きく開放し、車速が高速であるときには油路の開放度を狭くする。また、この制御の作動は、ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ８までの判定がＹＥＳの間は継続され、このなかの判定が１つでもＮＯであれば、比例圧力制御弁４６，４６への通電が停止され、通常のステアリング操作に戻る。
【００１５】
以上のように構成した旋回制御装置は、横軸にステアリングハンドルの操作角度を取り、縦軸に前輪２，２の切角度を取ると図１のような軌跡を描く。ここでは、ステアリングハンドル１の略中立位置に前輪２，２を操向しない不感帯の領域を設け、この領域内で前記操向速度の演算と、トラクタ１０の車速を検出している。そして、トラクタ１０の車速が低速のとき、例えば、０．２ｋｍ／ｈ程にはステアリングハンドル１を１回転する間に前輪２，２をロック位置まで操向する状態としている。これにより、小回り旋回が可能となり作業の迅速化を図ることができる。そして、車速が速くなるほどこの前輪２，２の作動量を変化させて、車速が高速、８ｋｍ／ｈ程になるとステアリングハンドル１を２回転する間に前輪２，２の操向量をロック位置にまで作動する構成となっている。これにより、旋回時にトラクタ１０を大きくふらつかせることが無くなる。
【００１６】
また、ＳＴＥＰ６で、前輪２，２の負担過重を検出してこの負担過重が大きいときには制御の作動を牽制する構成としているので、トラクタ１０にフロントローダを装着した時や、フロントウエイトを過剰に装着したときに前輪２，２が急速に切れて車体をふらつかせることが無くなる。
尚、前記車速検出手段の別形態としては、前記変速レバー２７のポテンショメータ２７ｐにより変速レバー２７の操作位置を検出してこれに対応して前記比例圧力制御４６，４６の開放度を設定する構成としても良い。また、車速は前輪２，２、或いは後輪１５，１５を駆動する軸やギヤの回転数を検出することで、間接的に車速を検出する構成としてもよい。
【００１７】
また、操向装置の別形態としては、前述の様な比例圧力制御弁を有さないパワーステアリング装置を設け、このパワーステアリング装置へ入力するステアリングハンドル１の回転数を増減速して前輪２，２の操向量を変更しても良い。また、インテグラル式のパワーステリング装置を有するトラクタでは、図７のように、この前輪２，２のピットマンアーム５５と、前輪２，２のナックルアーム５６を連結するドラックロッド５７とピットマンアーム５５との支点をスライドする構成としてもよい。ここでは、ピットマンアーム５５に、このアーム長手方向に長穴を設け、この長穴にドラックロッド５７の一端を連結し、この連結点を油圧シリンダ５８のピストンの伸縮により変化する構成としている。即ち、車速が早いときには、ピットマンアーム５５の回動支点と前記ドラックロッド５７の連結支点の距離を近づけて（図中一点鎖線）アーム比を小さくし、ステアリングハンドル１の操作量に対し前輪２，２の操向量を小さくする。
【００１８】
また、車速が遅いときには、ピットマンアーム５５の回動支点と前記ドラックロッド５７の連結支点の距離を長くし、アーム比を大きくして、ステアリングハンドル１の操作量に対し前輪２，２の操向量を大きくする構成としている。これにより、作業に適した前輪２，２の操向量を得ることができ、トラクタの操作性を向上すると共に、安全な作業をおこなうことができる。
【００１９】
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】車速に応じた前輪の切れ角を示すグラフ。
【図２】トラクタの全体側面図。
【図３】トラクタの伝動機構線図。
【図４】パワーステアリング装置の油圧回路図。
【図５】コントローラの接続を示す図。
【図６】フローチャート図。
【図７】操向装置の別形態を示す図。
【符号の説明】
１ステアリングハンドル
２前輪
３パワーステアリング装置
４ドップラセンサ
７歪みセンサ
１０トラクタ
１２エンジン
３０リフトアーム
３３作業機
３７前輪車軸ケース
４６制御弁

Claims

操向操作部（１）の操作量に対する操向用油圧シリンダ（４８）の駆動量を変更することで、前輪（２，２）の操向量を変更可能な操向装置（３）を有するトラクタにおいて、このトラクタに車速を検出する車速検出手段（４）を設け、前記操向用油圧シリンダ（４８）へ連通する油路に、同油路の開度を変更する制御弁（４６，４６）を設けると共に、前記車速検出手段（４）の検出による車速が高速である程、前記シリンダ（４８）へ通じる油路の開度を変更して前記操向操作装置（３）による前輪の操向量を小さく変化させる構成とし、さらに、前記左右一対の操向輪である前輪（２，２）は、エンジン（１２）の下方に設けられていて左右方向に回動自在な前輪車軸ケース（３７）に設ける構成とし、該前輪車軸ケース（３７）の上部には前輪（２，２）にかかる荷重を検出する歪みセンサ（７）を設け、該歪みセンサ（７）による前輪（２，２）の負荷荷重の検出値が小回り旋回をしたときに車体がふらつかない程度の設定値以上の場合においては、前記制御弁（４６，４６）への通電を行わない構成とし、トラクタの後部に装着する作業機（３３）を昇降させるリフトアーム（３０，３０）角度が一定以上下降している場合においても、前記制御弁（４６，４６）への通電を行わない構成としたことを特徴とするトラクタの操向制御装置。