JP4089115B2

JP4089115B2 - 作業車両の操向制御装置

Info

Publication number: JP4089115B2
Application number: JP2000026519A
Authority: JP
Inventors: 良孝谷; 勉渡部
Original assignee: Iseki and Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2020-02-03
Also published as: JP2001213343A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は作業車両の操向制御装置に関するものであり、特に、トラクタや田植機等の操向制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の此種作業車両では、ステアリングハンドルや操向レバー等の操向操作部の操作に対して操向輪の作動量を変更し、車両を該操向操作部の操作量に対して操向輪の作動量が小さい第１操向状態と、該操向操作部の操作量に対して操向輪の作動量が前記第１操向状態よりも大きい第２操向状態とに切換可能に構成したものが知られている。
【０００３】
例えば、ステアリングハンドルの回転操作に応じて操向用油圧アクチュエータへ圧力油を送るパワーステアリング操向ユニットと、該パワーステアリング操向ユニットから前記操向用油圧アクチュエータへ送られる圧力油の流量を調整する制御弁とを備え、ステアリングハンドルの操作に対して前記操向用油圧アクチュエータの作動速度を変更する操向制御装置を有したものが知られている。
【０００４】
該操向制御装置は、作業時に直進状態であるとき、即ち、前記ステアリングハンドルが中立位置を中心とする所定角の範囲内で操作されている状態では、ステアリングハンドルの回転操作による操向用油圧アクチュエータの作動速度を遅くし、操向輪の作動量を小さくして車両の直進性を維持する。そして、旋回動作が開始されたとき、即ち、前記ステアリングハンドルが所定角以上に回転操作されたときは、ステアリングハンドルの操作量を検出して前記制御弁が切り換わり、操向用油圧アクチュエータへの圧力油の流量を増大することにより、ステアリングハンドルの回転操作による操向用油圧アクチュエータの作動速度を速くし、操向輪の作動量を大きくして車両の旋回性を向上させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の操向制御装置はステアリング操作の検出タイミングが遅く、旋回動作の当初は前記制御弁が切り換わらないため、オペレータの意図する操向輪の俊敏な作動量増加が困難であった。一方、ステアリング操作の検出感度を敏感に調整し過ぎると、直進耕耘中での僅かなステアリング操作によって前記制御弁が切り換わり、操向輪の作動量が急激に大きくなって過敏なステアリング特性となり操作性が悪化する。また、運転席近傍のメータパネル等にスイッチ等を設け、該スイッチを手動で切り換えることによって操向輪の作動量を切り換えることも考えられるが、オペレータが一方の手でスイッチを入り切りしながら、他方の手でステアリングハンドルを操作することになり、操作性が悪く且つ安全性の面でも問題がある。
【０００６】
そこで、操向制御装置を備えた作業車両に於いて、オペレータの意図により車両の旋回に先立って、操向輪の作動量が増加する状態に切り換えるとともに、この切り換え操作を容易且つ安全に行えるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、操向操作部の操作に対して操向輪の作動量を変更し、車両を前記操向操作部の操向量に対して操向輪の作動量が小さい第１操向状態と、前記操向操作部の操作量に対して操向輪の作動量が前記第１操向状態よりも大きい第２操向状態とに切り換え可能に構成した作業車両に於いて、該車両には旋回動作を検出する手段と、前記第１操向状態と第２操向状態とを任意に切り換える設定部とを備えるとともに、前記第１操向状態中に前記設定部の操作があったときは、旋回動作の検出動作を行わずに第２操向状態に切り換える制御手段を備えた作業車両の操向制御装置提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に従って詳述する。図１は作業車両の一例としてトラクタ１０を示し、車両の前部にエンジン１１を搭載し、車両の後部にリンク機構１２を介してロータリ作業機１３が連結されている。前記リンク機構１２はトップリンク１４と左右のロワリンク１５，１５とからなり、ミッションケース１６の後上部に回動可能に設けられた左右のリフトアーム１７，１７の先端部と左右のロワリンク１５，１５とが、夫々リフトロッド１８，１８を介して連結されている。
【０００９】
そして、ミッションケース１６の上部に内蔵されたリフトシリンダ１９の伸縮により、前記リフトアーム１７，１７が上下に回動すれば、リフトロッド１８，１８を介してロワリンク１５，１５が上下動する。斯くして、前記ロータリ作業機１３が上下に昇降する。また、前記リフトアーム１７の回動基部には作業機の高さを検出する手段であるリフトアーム角センサ２０が設けられ、このリフトアーム角センサ２０にてリフトアーム１７の回動角を検出し、ロータリ作業機１３の昇降高さを演算する。
【００１０】
一方、運転席２１の近くには、前記ロータリ作業機１３の昇降高さを設定するポジションレバー２２や、変速装置の変速位置を切り換える変速レバー２３を設けてある。また、運転席２１の前方にハンドルポスト３０を設け、このハンドルポスト３０内にステアリングシャフト３１を回転自在に内装し、該ステアリングシャフト３１の上端部に操向操作部であるステアリングハンドル３２を取り付けるとともに、該ステアリングシャフト３１の下端部にパワーステアリング操向ユニット３３を装着してある。更に、前記ステアリングハンドル３２の下方には、足元の右側に左右独立して作動するブレーキペダル２４，２４を設け、左側にクラッチペダル２５を配置してある。尚、２６は操向輪である前輪、２７は後輪である。
【００１１】
図２及び図３に示すように、車両の前部フレーム２８には操向用油圧アクチュエータである操向シリンダ３４が一体的に固定され、該操向シリンダ３４の左右に突出したピストンロッド３４ａ，３４ａの先端部と、前輪２６，２６のナックルアーム３５，３５とを、タイロッド３６，３６にて接続する。尚、２９は前輪２６，２６を支持するフロントアクスルケースである。
【００１２】
図４は前記ハンドルポスト３０の内部を示し、ステアリングシャフト３１の下端部にパワーステアリング操向ユニット３３を装着してあり、該パワーステアリング操向ユニット３３の後面部に設けられている油圧ポートを覆うように方向制御弁３７を取り付けてある。３８はステアリングハンドル３２の操作量を検出して車両の旋回動作を検出する手段としてのステアリング切れ角センサであり、３９は後述する操向制御の入り切り手段である操向制御スイッチである。
【００１３】
また、前記クラッチペダル２５の回動ボス２５ａにアーム４０を突設し、このアーム４０の後部に操向制御の予告スイッチ４１を設ける。該予告スイッチ４１はモーメンタリスイッチを使用し、前記クラッチペダル２５を踏み込んだときは前記アーム４０に押圧されて予告スイッチ４１がオンとなり、前記クラッチペダル２５の踏み込みが解除されたときは前記アーム４０が離反して予告スイッチ４１がオフとなる。該予告スイッチは、後述するように第１操向状態と第２操向状態とを任意に切り換える設定部となる。尚、前記予告スイッチ４１の取り付け位置は、クラッチペダル２５の回動基部近傍に限定されるべきではなく、左右のブレーキペダル２４またはアクセルペダル（図示せず）の回動基部に設けてもよい。或いは、予告スイッチ専用のペダルやウインカレバーのような自動復帰型のレバーであってもよい。
【００１４】
次に、図５乃至図８に従って、本発明の操向制御装置の構成について説明する。図５及び図６に示すように、前記エンジン１１にてメインポンプ４２及びサブポンプ４３が駆動され、前記メインポンプ４２の吐出油はＬ／Ｃフィルタ４４を通ってリフトシリンダ１９へ供給されるとともに、前輪増速クラッチ４５や左右ブレーキシリンダ４６，４７等、他の油圧機器に送られる。コントローラ７０からリフト用電磁制御弁４８の上昇ソレノイド４９または下降ソレノイド５０に指令信号が送られると、該電磁制御弁４８が切り換わって前記リフトシリンダ１９が伸縮し、リフトアーム１７が上下に回動して前記ロータリ作業機１３が昇降する。このとき、前記リフトアーム角センサ２０の検出信号がコントローラ７０に入力され、該コントローラ７０にて作業機の高さを算出する。
【００１５】
そして、コントローラ７０から前輪増速用電磁制御弁５１のソレノイド５２に指令信号が送られると、該電磁制御弁５１が切り換わって前輪増速クラッチ４５が入り側に作動し、前輪２６の周速度が後輪２７の周速度の略２倍に増速される。また、コントローラ７０から左ブレーキ用電磁制御弁５３のソレノイド５４に指令信号が送られると、左ブレーキシリンダ４６が駆動されて左側の後輪２７にブレーキが掛かり、右ブレーキ用電磁制御弁５５のソレノイド５６に指令信号が送られると、右ブレーキシリンダ４７が駆動されて右側の後輪２７にブレーキが掛かる。
【００１６】
一方、サブポンプ４３の吐出油はパワーステアリング操向ユニット３３へ送られ、ステアリングハンドル３２の回転操作量に応じて操向シリンダ３４に供給される。前記パワーステアリング操向ユニット３３と操向シリンダ３４との間には操向状態を切り換えるための電磁制御弁５７が介装されており、該電磁制御弁５７がノーマル位置（イ）では操向シリンダ３４に送られる圧力油の一部をタンク５８に分岐して、操向シリンダ３４への供給量を小にしている。従って、操向シリンダ３４の作動速度が比較的遅く、前記ステアリングハンドル３２の回転操作に対する前輪２６の作動量が小さい（切れ角変化が緩慢）第１操向状態となっている。
【００１７】
これに対して、制御手段であるコントローラ７０から該電磁制御弁５７のソレノイド５９に指令信号が送られると、該電磁制御弁５７が（ロ）位置に切り換わって、パワーステアリング操向ユニット３３からの圧力油が全量操向シリンダ３４に供給される。従って、操向シリンダ３４の作動速度が速くなり、前記ステアリングハンドル３２の回転操作に対する前輪２６の作動量が前記第１操向状態よりも大きい（切れ角変化が俊敏）第２操向状態となる。
【００１８】
尚、６０は旋回制御スイッチであり、該旋回制御スイッチ６０がオンのときは、ステアリング切れ角センサ３８の検出信号から旋回動作を判別し、旋回時にリフトアーム１７を上昇してロータリ作業機１３を所定高さに上昇させるとともに、ブレーキシリンダ４６または４７を駆動して旋回内側のブレーキを作動させて、小回り旋回可能な旋回制御モードとなる。また、６１は前輪増速制御スイッチであり、該前輪増速制御スイッチ６１がオンのときは、旋回時に前輪増速クラッチ４５を入り側に作動して前輪２６の周速度を増速させる前輪増速制御モードとなる。更に、前記操向制御スイッチ３９がオンのときは、旋回時に前記電磁制御弁５７を自動的に（ロ）位置に切り換えて、前記第１操向状態から前輪２６の切れ角変化が大きい第２操向状態となる。
【００１９】
図７は変形例を示し、前記電磁制御弁５７に代えてパイロット制御弁５７Ａを設け、該パイロット制御弁５７Ａのパイロットポート５９Ａに前記前輪増速クラッチ４５からの分岐油路６２を接続する。斯かる構成の場合は、旋回時に前輪増速用電磁制御弁５１が切り換わって前輪増速クラッチ４５が入り側に作動するのに連動して、該パイロット制御弁５７Ａが（ロ）位置に切り換わり、パワーステアリング操向ユニット３３からの圧力油が全量操向シリンダ３４に供給される。即ち、旋回時に前輪２６が増速されると同時に、前輪２６の切れ角変化が俊敏である第２操向状態となる。このように、パイロット制御弁５７Ａを使用することにより、メカ式の構成でコントローラ７０の負担を減らすことができる。尚、前輪増速クラッチ４５へ供給する圧力油が低圧であっても、該パイロット制御弁５７Ａを切り換えるパイロット圧としては十分な作動圧を有する。
【００２０】
ここで、旋回時に車速を自動的に減速して安全性を確保する制御が知られており、通常は旋回時にエンジン回転数を低下させる方式が採られている。しかし、この方式ではエンジン回転数の低下に伴って油圧ポンプの吐出量も少なくなり、油圧機器の作動が円滑に行われなくなる虞がある。例えば、旋回時にパワーステアリング操向ユニット３３から操向シリンダ３４に供給される圧力油の流量が減少して、ステアリングハンドル３２の操作に引っかかり感が生じたり、或いは、ステアリング操作不能に陥る。
【００２１】
これを防止するために、図８に示すように、エンジン１１にて駆動されるメインポンプ４２の吐出油が、パワーステアリング操向ユニット３３と前後進切換クラッチ６３等に供給されている場合、前後進切り換え用の電磁制御弁６４の前段に切換弁６５を設ける。直進走行時は該切換弁６５が（ハ）位置にあって圧力油を全量通過させるため、前後進切換クラッチ６３が全圧で入り状態となるが、旋回時は該切換弁６５が（ニ）位置に切り換わって圧力油の流量を減少させるため、前後進切換クラッチ６３が滑り状態となる。従って、エンジン回転数を低下させることなく、旋回時は前後進切換クラッチ６３の伝達力が減少して車速が自動的に減速される。
【００２２】
尚、図示は省略するが、前記パワーステアリング操向ユニット３３の後段に設けられている電磁制御弁５７に、前後進切換クラッチ６３へ圧力油を供給するポートを追加し、該ポートの前記（ロ）位置に絞りを設けて圧力油を前後進切換クラッチ６３へ供給すれば、旋回時には操向シリンダ３４への供給量が増加されて前輪２６の切れ角変化が俊敏となるとともに、前後進切換クラッチ６３への流量が減少して前後進切換クラッチ６３が滑り状態となって車速が低下する。
【００２３】
次に、図９乃至図１１に従って、本発明の操向制御装置の動作について説明する。先ず、各種スイッチやセンサ類の読み込みを行い（Step1）、初期状態ではステアリングハンドル３２の回転操作に対する前輪２６の作動量が小さい第１操向状態となる。操向制御スイッチ３９がオンとなったとき（時間ｔ₁）から、前記第１操向状態と第２操向状態とに任意に切り換え可能な操向制御モードとなる（Step2）。
【００２４】
操向制御モードでは、第１操向状態と第２操向状態とを任意に切り換える設定部である前記予告スイッチ４１がオンでなければ（Step3→5）、ステアリング切れ角センサ３８の検出信号から車両の旋回動作を監視し、ステアリングハンドル３２が中立位置を中心とする所定角の範囲から外れた場合は旋回動作が開始されたときと見做して（Step5→6）、図１１（ａ）または（ｂ）に示すように、旋回動作開始（時間ｔ₃）に連動して前記パワステ用ソレノイド５９に指令信号を出力する（Step6）。従って、前記電磁制御弁５７が（ロ）位置に切り換わり、パワーステアリング操向ユニット３３から送られる圧力油の全量が操向シリンダ３４へ供給されるので、操向シリンダ３４の作動量が大となり、ステアリングハンドル３２の回転操作に対する前輪２６の作動量が大である第２操向状態に切り換わる。
【００２５】
ここで、操向制御モード中のStep3に於いて、オペレータが意図的に前記クラッチペダル２５を軽く１回踏み込めば予告スイッチ４１がオンとなり、フラグＳが設定された後に（Step3→4）、このオン信号によりコントローラ７０から前記ソレノイド５９に指令信号が出力される（Step4→6）。即ち、図１２（ａ）または（ｂ）に示すように、オペレータがクラッチペダル２５を軽く踏み込んで予告スイッチ４１をオンすることにより（時間ｔ₂）、ステアリングハンドル３２が旋回動作開始位置（時間ｔ₃）に至る以前に前記電磁制御弁５７が（ロ）位置に切り換わる。
【００２６】
斯くして、旋回開始動作に先立ってオペレータが意図的に予告スイッチ４１を作動させることにより、操向状態が直ちに切り換わって、ステアリングハンドル３２の回転操作に対する前輪２６の作動量が大である第２操向状態となり、車両の旋回性が著しく向上する。即ち、前記第１操向状態中に予告スイッチ４１の作動があったときは、旋回動作の検出に優先して、即ち、該旋回動作の検出動作を行わずに第２操向状態に切り換わる。
【００２７】
次に、前記第２操向状態を解除する手順について説明する。前記予告スイッチ４１の作動なしで旋回動作開始と同時に操向制御が開始されている場合はフラグＳがなく（Step7→8）、且つ、旋回中にクラッチペダル２５の踏み込み操作がない場合は、図１１（ａ）に示すように、ステアリングハンドル３２が中立位置を中心とする所定角の範囲に戻って旋回動作が終了したとき（時間ｔ₆）に、コントローラ７０からの指令信号が停止されて前記ソレノイド５９がオフとなり（Step8→9→13）、第２操向状態から第１操向状態に切り換わった後にフラグＳをクリアする（Step14）。即ち、第１操向状態中に旋回動作の検出により第２操向状態に切り換わり、更に、第２操向状態中に旋回動作を終了したときは、予告スイッチ４１の作動がなくても該予告スイッチ４１の作動に優先して第１操向状態に切り換わる。
【００２８】
しかし、旋回動作が終了する以前に、前記Step8に於いて、図１１（ｂ）に示すように、クラッチペダル２５を１回軽く踏み込んで予告スイッチ４１がオンとなったとき（時間ｔ₄）は、直ちにコントローラ７０からの指令信号が停止されて前記ソレノイド５９がオフとなり（Step8→13）、第１操向状態に切り換わる。即ち、第１操向状態中に旋回動作の検出により第２操向状態に切り換わり、更に、第２操向状態中に旋回動作を終了する以前に予告スイッチ４１の作動があったときは、旋回動作の検出に優先して第１操向状態に切り換わる。
【００２９】
これに対して、予告スイッチ４１の作動にて操向制御が開始されている場合はフラグＳがあり（Step7→10）、且つ、図１２（ａ）に示すように、旋回動作が開始された（時間ｔ₃）後に、ステアリングハンドル３２が中立位置を中心とする所定角の範囲に戻って旋回動作が終了する以前に（時間ｔ₅）に、コントローラ７０からの指令信号が停止されて前記ソレノイド５９がオフとなり（Step11→12→13）、第２操向状態から第１操向状態に切り換わった後にフラグＳをクリアする（Step14）。即ち、第１操向状態中に前記予告スイッチ４１の作動により第２操向状態に切り換わり、更に、旋回動作があったときは、予告スイッチ４１の作動がなくても、旋回動作が終了する以前に（時間ｔ₅）に第１操向状態に切り換わる。
【００３０】
しかし、旋回動作が終了する以前に、前記Step10に於いて、図１２（ｂ）に示すように、クラッチペダル２５を再度軽く踏み込んで予告スイッチ４１がオンとなったとき（時間ｔ₄）は、直ちにコントローラ７０からの指令信号が停止されて前記ソレノイド５９がオフとなり（Step10→13）、第１操向状態に切り換わる。即ち、第１操向状態中に前記予告スイッチ４１の作動により第２操向状態に切り換わった場合は、旋回動作の有無に拘わらず、旋回動作の検出に優先して第１操向状態に切り換わる。
【００３１】
このように、予告スイッチ４１の作動にて操向制御が開始されている場合は、旋回動作が終了するとき（時間ｔ₆）即ちステアリングハンドル３２が戻されて旋回中の片ブレーキ動作や前輪増速動作が終了するときではなく、それよりやや早いタイミング（時間ｔ₅）にて第２操向状態から第１操向状態に切り換わることにより、直線走行に近づいたときに早目に前輪２６の作動量が小さくなって、隣接の条合わせ等が容易となる。尚、前記Step12に於いて、旋回中にクラッチペダル２５の踏み込み操作がない場合の操向状態の切り換えタイミングを、旋回動作が終了したとき（時間ｔ₆）にしてもよい。
【００３２】
尚、前記操向制御スイッチ３９のオンにて操向制御が開始されると、先ず第１操向状態となるが、その後は予告スイッチ４１の作動状態に拘わらず前記操向制御スイッチ３９をオフすることによって、操向制御をキャンセルすることができる。例えば、第１操向状態でオペレータが誤って予告スイッチ４１をオンした場合は第２操向状態に切り換わるが、このときは、クラッチペダル２５を踏み込んで再度予告スイッチ４１をオンするか、前記操向制御スイッチ３９をオフすることにより、第１操向状態に復帰して安全を確保することができる。
【００３３】
而して、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は上記一実施の形態に詳述したように、請求項１記載の発明は第１操向状態と第２操向状態とに切り換え可能に構成した作業車両に於いて、第１操向状態中に設定部の操作があったときは、旋回動作の検出に優先して、即ち、該旋回動作の検出動作を行わずに第２操向状態に切り換わるため、直ちに操向輪の作動量が大きくなって車両の旋回性が著しく向上する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施の形態を示すものである。
【図１】トラクタの側面図。
【図２】フロントアクスルケースに取り付けた操向シリンダの平面図。
【図３】フロントアクスルケースに取り付けた操向シリンダの一部切欠正面図。
【図４】ハンドルポストの一部切欠側面図。
【図５】制御回路図。
【図６】ブロック図。
【図７】変形例を示す制御回路図。
【図８】他の一例を示す制御回路図。
【図９】フローチャート、その１。
【図１０】フローチャート、その２。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）はタイミングチャート、その１。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）はタイミングチャート、その２。
【符号の説明】
１０トラクタ
２１運転席
２５クラッチペダル
２６前輪
３２ステアリングハンドル
３３パワーステアリング操向ユニット
３４操向シリンダ
３８ステアリング切れ角センサ
３９操向制御スイッチ
４１予告スイッチ
５７電磁制御弁

Claims

操向操作部の操作に対して操向輪の作動量を変更し、車両を前記操向操作部の操向量に対して操向輪の作動量が小さい第１操向状態と、前記操向操作部の操作量に対して操向輪の作動量が前記第１操向状態よりも大きい第２操向状態とに切り換え可能に構成した作業車両に於いて、該車両には旋回動作を検出する手段と、前記第１操向状態と第２操向状態とを任意に切り換える設定部とを備えるとともに、前記第１操向状態中に前記設定部の操作があったときは、旋回動作の検出動作を行わずに第２操向状態に切り換える制御手段を備えたことを特徴とする作業車両の操向制御装置。