JP4159432B2 - 作業車 - Google Patents

Description

本発明は、走行車体の走行方向を検出する走行向き検出手段を備えるとともに、前記走行向き検出手段による検出情報に基いて走行車体の操向装置を操作する自動操向制御を実行する制御手段を備えてある作業車に関する。

上記作業車は、走行地面の凹凸などによって走行車体の走行向きが設定走行向きから外れても、走行向き検出手段及び制御手段による作用により、走行向きの修正を自動的に行なわせながら走行できるものである。

この種の作業車として、従来、たとえば特許文献１に示されるように、直進方向を制御する方向センサ５、自動直進制御装置（ＣＰＵ）を介して操縦ハンドル１７又は操向クラッチ等を操作する左右の操向出力系Ｌ，Ｒを備え、方向センサ５の検出が基準の領域内にあるように操向出力系Ｌ，Ｒを出力して、走行車体３の直進方向を制御するものがあった。

特公平８−１１００３号公報 （ 第２頁、第３、６図 ）

上記作業車にあっては、従来、制御を入りと切りに切り換えたり、自動と手動に切り換えるスイッチなどの切り換え手段を設け、この切り換え手段を人為的に操作することにより、操向装置が自動的に操作されて走行車体が自動操向される状態と、操向装置を人為的に操作して走行車体を人為操向する状態とに切り換えるようになっていた。
このため、従来、たとえば自動操向させながら走行している際、前方に障害物を発見してこれを人為操向によって避けるには、人為操向が可能となるように切り換え手段を操作する専用の切り換え手間が必要になっていた。

本発明の目的は、自動操向を人為操向に特別な手間を掛けないで切り換えることができる作業車を提供することにある。

本発明にあっては、ステアリングハンドルのハンドル支軸に連動するメータリングポンプと、メータリングポンプと油圧回路で接続しているコントロールバルブと、コントロールバルブの切換えにより油圧回路を介してポンプと接続され、左右前輪を駆動操向するパワーシリンダを備えた操向装置を設けるとともに、前記ハンドル支軸にギヤ連動機構を介して連動する電動式のステアリングモータを設け、走行車体の走行方向を検出する走行向き検出手段を備えるとともに、前記走行向き検出手段による検出情報に基いて前記ステアリングモータを制御して前記操向装置を操作する自動操向制御を実行する制御手段を備えてある作業車において、前記ステアリングモータと連係させて該ステアリングモータの電流値を検出し、この検出結果を制御手段に出力する操向検出手段を備え、前記制御手段を、前記ステアリングモータによる自動操向制御が行なわれている際に前記ステアリングハンドルが人為回転操作されたときのステアリングモータの電流値が、ステアリングハンドルが操作されない場合に必要な電流上限値として設定した設定電流上限値を超えたことを前記操向検出手段により検出されると、この検出情報を基に前記自動操向制御を停止するとともに前記操向装置の人為操作を許容するように構成してある。

すなわち、操向装置が制御手段によりステアリングモータが駆動制御される自動操向制御によって操作される状態にあっても、操向装置をステアリングハンドルでステアリングモータの駆動抵抗が増大するように人為的に操作すると、ステアリングハンドルが人為回転操作されたときのステアリングモータの電流値が、ステアリングハンドルが操作されない場合に必要な電流上限値として設定した設定電流上限値を超えたことを操向検出手段によって検出されるとこの検出情報を基に、制御手段が自動操向制御を停止するとともに操向装置の人為操作を許容する。すなわち、走行車体を人為的に操向操作するべくステアリングハンドルの操作により操向装置を人為操作すると、ステアリングモータの電流値を検出情報としてこれを基に、操向装置が制御手段によって自動的に操作される自動操向状態から、操向装置を人為的に操作できる人為操向状態に切り換わる。

従って、本発明によれば、操向装置を人為操作するだけで自動操向が人為操向に切り換わり、たとえば自動操向させながら走行していても、操向装置を操作するだけで直ちに走行向きを変更して障害物を確実に避けて走行できるなど有利に走行できる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、左右一対の操向自在な前車輪１及び左右一対の後車輪２を原動部のエンジン３からの駆動力によって駆動して自走し、原動部の後方に位置するステアリングハンドル４、運転座席５などが備えられた運転部を有した走行車体の後部を形成するミッションケース６の後部に、左右一対のリフトアーム７をリフトシリンダ８によって上下に揺動操作できるようにして設けるとともに動力取り出し軸９を設けて、農用トラクタを構成してある。

この農用トラクタは、車体の後部にリフトアーム７を介して畝立て装置や耕耘装置を昇降操作自在に連結して畝立て機や耕耘機を構成するなど、各種の作業装置を車体後部に昇降操作自在に連結するとともに作業装置に動力取り出し軸９から動力伝達するように構成して各種の農作業機を構成するものである。

図２に示すように、左右前輪１のナックルアーム１ａにパワーシリンダ１０を連動させ、このパワーシリンダ１０のコントロールバルブ１１に油圧回路１２で接続しているメインポンプ１３を前記エンジン３によって駆動されるように構成し、前記コントロールバルブ１１に油圧回路１４で接続しているメータリングポンプ１５を前記ステアリングハンドル４の回転自在なハンドル支軸４ａに連動させて、走行車体の操向装置１６を構成してある。

すなわち、この操向装置１６は、ステアリングハンドル４を回転操作することにより、ステアリングハンドル４と共に回転するハンドル支軸４ａによってメータリングポンプ１５が操作され、これにより、コントロールバルブ１１が操作されてメインポンプ１３からの圧油をパワーシリンダ１０に供給し、このパワーシリンダ１０が駆動されて左右前輪１，１をステアリングハンドル４の回転操作方向に応じた操向方向に、かつ、ステアリングハンドル４の操作量に応じた切れ角度で揺動操作し、走行車体をステアリングハンドル４の回転操作方向に対応する走行方向に、ステアリングハンドル４の操作量に応じた切れ角で走行していくように操向操作する。

図１に示すように、前記走行車体に走行向き検出手段２０を設け、図２に示すように、この走行向き検出手段２０を連係させた制御手段２１を、前記ハンドル支軸４ａにギヤ連動機構２２を介して出力軸２３ａが連動している電動式ステアリングモータ２３の駆動回路２４に連係させることによって前記操向装置１６に連係させてある。前記制御手段２１には、前記ステアリングモータ２３に連係させた操向検出手段２５、前記パワーシリンダ１０に設けた前輪操向検出センサ２６、運転部に設けた走行方向設定手段２７も連係させてある。

前輪操向検出センサ２６は、パワーシリンダ１０に連動させたストロークセンサで成り、パワーシリンダ１０の伸縮ストロークを検出してこの検出結果を電気信号にして制御手段２１に出力し、この制御手段２１に左右前輪１，１の操向向き及び切れ角を検出ストロークに基いて検出させる。

走行向き検出手段２０は、ジャイロ特性を利用した方位センサを利用して成り、基準方位と、走行車体の実際の走行方位とに基いて走行車体の走行向きを検出し、この検出結果を電気信号にして制御手段２１に出力する。

ステアリングモータ２３は、駆動操作されると、出力軸２３ａによってギヤ連動機構２０を介してハンドル支軸４ａを回動操作してメータリングポンプ１５を回動操作することにより、操向装置１６を操作する。

操向検出手段２５は、電流計で成り、ステアリングモータ２３の電流値を計測してこの計測結果を制御手段２１に出力し、ステアリングモータ２３による操向操作が行なわれている際に操向装置１６の人為操作が行なわれた否かを制御手段２１に検出させる。
すなわち、ステアリングモータ２３が操向装置１６を操作している際、操向装置１６をステアリングモータ２３による操作方向とは逆の操作方向に操作するようにステアリングハンドル４が回転操作されると、ハンドル支軸４ａの駆動力がギヤ連動機構２２を介して入力軸２３ａに伝達されてステアリングモータ２３の駆動抵抗が増大し、ステアリングモータ２３の電流値は、ステアリングハンドル４が操作されない場合に必要な電流上限値として設定した設定電流上限値を超える。これにより、操向検出手段２５による計測電流値が設定電流上限値を超えたことを検出することにより、ステアリングモータ２３による操向操作が行なわれている際に操向装置１６の人為操作が行なわれたと検出することができる。

走行方向設定手段２７は、ポテンショメータや液晶パネルなどを利用して成り、それらの操作部を人為的に操作することによって、自動操向制御によって維持させるべき走行車体の走行向きを変更自在に設定し、設定走行向きを電気信号にして制御手段２１に出力する。

制御手段２１は、マイクロコンピュータを利用して構成してあり、図３に示す如く各検出手段２０，２５及び前輪操向検出センサ２６による検出情報、走行方向設定手段２７による設定走行向きに基いて操向装置１６を操作する。

すなわち、ステップ１に示すように、操向検出手段２５による検出情報に基いて操向装置１６の人為操作が行なわれているか否かを判断し、ステップ２に示すように、走行向き検出手段２０による検出情報と、走行方向設定手段２７による設定走行向きとを基に、走行車体の走行方向が設定走行向きから外れたか否かを判断し、操向装置１６の人為操作が行なわれていないと判断し、かつ、車体走行方向が設定走行向きから外れていると判断した場合、ステップ３に示すように、走行向き検出手段２０による検出情報を基に、車体走行向きの外れている方向が右向きか否かを判断し、外れ方向が右向きであると判断した場合、ステップ４に示すように、駆動回路２４に前輪1を左向きに操向させるべき信号を出力し、前輪操向検出センサ２６による検出情報に基いて前輪１の切れ角が操作すべき所定の切れ角になったか否かを検出しながら、走行向き検出手段２０による検出走行向きが設定走行向きになるようにステアリングモータ２３を左操向側に駆動操作する。ステップ３において、外れ方向が右向きでないと判断した場合、すなわち、外れ方向が左向きである場合、ステップ５に示すように、駆動回路２４に前輪１を右向きに操向させるべき信号を出力し、前輪操向検出センサ２６による検出情報に基いて前輪１の切れ角が操作すべき所定の切れ角になったか否かを検出しながら、走行向き検出手段２０による検出走行向きが設定走行向きになるようにステアリングモータ２３を右操向側に駆動操作する。ステアリングモータ２３を左操向側に駆動操作する場合も、右操向側に駆動操作する場合も、ステップ１，６に示すように、操向検出手段２５による検出情報を基に操向装置１６の人為操作が行なわれたと判断した場合、駆動回路２４にステアリングモータ２３をニュートラル状態にさせるべき信号を出力し、操向装置１６の操作を停止するように、かつ、操向装置１６の人為操作を許容するようにステアリングモータ２３をステアリングハンドル４によって回転操作できる自由状態に操作する。
ステップ２において車体走行方向が直進走行向きから外れていないと判断した場合、ステップ６に示すように、駆動回路２４にステアリングモータ２３をニュートラル状態にさせるべき信号を出力し、操向装置１６の操作を停止するように、かつ、操向装置１６の人為操作を許容するようにステアリングモータ２３をステアリングハンドル４によって回転操作できる自由状態に操作する。

つまり、制御手段２１をオンにして走行すると、制御手段２１は、走行向き検出手段２０による検出情報、及び、走行方向設定手段２７による設定情報を基に、走行向き検出手段２０による検出走行向きが走行方向設定手段２７による設定走行向きになるようにステアリングモータ２３を介して操向装置１６を操作する自動操向制御を実行する。これにより、走行地面の凹凸などによって走行車体の走行向きが設定走行向きから変化しても、設定走行向きに戻るように自動的に操向操作され、走行地面の凹凸にかかわらず作業跡が所定方向に極力直線状に向かったものになるようにして作業することができる。
このように自動操向させながら走行している際、たとえば障害物を発見した場合、ステアリングハンドル４を操作すると、操向検出手段２５によって検出されてこの検出結果を基に、制御手段２１がステアリングモータ２３を自由状態に操作して走行向き検出手段２０による検出結果に基いて操向装置１６を操作する自動操向制御を停止するとともに操向装置１４の人為操作を許容し、自動操向を人為操向に切り換える手間を掛けずに、操向装置１６を人為操作して走行車体を人為的に操向操作し、障害物を避けて走行していくことができる。

〔別実施形態〕
上記実施形態の如く、走行向き検出手段２０として、ジャイロ特性を利用の方位センサを利用して検出するように構成したものの他、検出対象物に対して照射するレーザ光線を利用して検出するように構成したものなど、検出方式が各種異なるものを採用して実施してもよい。

本発明は、農用トラクタ、畝立て機、耕耘機の他、田植機など各種の作業を行なう車輌に適用できる。従って、これら農用トラクタ、畝立て機、耕耘機の他、田植機などを総称して作業車と呼称する。

農用トラクタ全体の側面図 ブロック図 操向制御のフロー図

符号の説明

１６ 操向装置
２０ 走行向き検出手段
２１ 制御手段
２５ 操向検出手段

Claims (1)

1. ステアリングハンドルのハンドル支軸に連動するメータリングポンプと、メータリングポンプと油圧回路で接続しているコントロールバルブと、コントロールバルブの切換えにより油圧回路を介してポンプと接続され、左右前輪を駆動操向するパワーシリンダを備えた操向装置を設けるとともに、前記ハンドル支軸にギヤ連動機構を介して連動する電動式のステアリングモータを設け、走行車体の走行方向を検出する走行向き検出手段を備えるとともに、前記走行向き検出手段による検出情報に基いて前記ステアリングモータを制御して前記操向装置を操作する自動操向制御を実行する制御手段を備えてある作業車であって、
   前記ステアリングモータと連係させて該ステアリングモータの電流値を検出し、この検出結果を制御手段に出力する操向検出手段を備え、前記制御手段を、前記ステアリングモータによる自動操向制御が行なわれている際に前記ステアリングハンドルが人為回転操作されたときのステアリングモータの電流値が、ステアリングハンドルが操作されない場合に必要な電流上限値として設定した設定電流上限値を超えたことを前記操向検出手段により検出されると、この検出情報を基に前記自動操向制御を停止するとともに前記操向装置の人為操作を許容するように構成してある作業車。

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