JP5479038B2

JP5479038B2 - 乗用型田植機

Info

Publication number: JP5479038B2
Application number: JP2009261828A
Authority: JP
Inventors: 和好野波; 昌樹宇山; 耕治嘉本
Original assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Current assignee: MITSUBISHI NOUKI KABUSHIKI KAISHA
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2029-11-17
Also published as: JP2011103805A

Description

本発明は、電動パワーステアリング装置を備える乗用田植機に関する。

ステアリングハンドル操作に応じて機体を操舵する操舵装置に連繋され、ステアリングハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置を備えた乗用型田植機が提案されている。例えば、特許文献１には、電動パワーステアリング装置のアシスト力を、直進作業走行時に小さくし、非直進作業走行時に大きくするようにした乗用型田植機が開示されている。このような乗用田植機によれば、直進性を高くすると共に、旋回時のステアリング操作力を軽減できるという利点がある。

特開平８−３３２９６５号公報

ところで、乗用型田植機を枕地で旋回させる際には、枕地幅を可及的に小さくし、かつ、枕地の荒れを抑えるために、旋回半径を可及的に小さくしつつ、一定の旋回半径を維持することが好ましい。しかしながら、旋回中は、ステアリングハンドルを直進方向に戻そうとする機械的な反力が作用しているので、ステアリングハンドルを所定の切れ角に保持しようとすると、オペレータの操作負担が大きくなるという問題がある。また、旋回時には、作業機操作（昇降操作、植付クラッチ操作など）も複合的に行う必要があるので、ステアリングハンドルを所定の切れ角に保持していると、作業機操作への移行が円滑に行われない惧れがある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、ステアリングハンドル操作に応じて機体を操舵する操舵装置に連繋され、ステアリングハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置を備えた乗用型田植機において、前記操舵装置の切れ角を検出する切れ角検出手段と、前記操舵装置の切れ角が所定の切れ角となり、かつ該所定の切れ角になった状態が所定の保持時間に達したと判断したとき、当該切れ角を保持するように電動パワーステアリング装置のアシスト力を制御する切れ角保持制御手段とを備えることを特徴とする乗用型田植機である。
請求項２の発明は、前記切れ角保持制御を有効にする切れ角保持制御有効モードと、前記切れ角保持制御を無効にする切れ角保持制御無効モードとを選択的に切換えるモード切換手段を備えることを特徴とする乗用型田植機である。
請求項３の発明は、圃場作業状態を検出する圃場作業状態検出手段を備え、前記モード切換手段は、圃場作業状態の検出に応じて切れ角保持制御有効モードへの切換えを自動的に行うことを特徴とする乗用型田植機である。

請求項１の発明によれば、機体旋回に際し、ステアリングハンドルを所定の切れ角に保持することが容易になるので、オペレータの操作負担を軽減できるだけでなく、作業機操作への移行も円滑にすることができる。
また、請求項２の発明によれば、状況や好みに応じて切れ角保持制御の有効／無効を切換えることができる。
また、請求項３の発明によれば、切れ角保持制御を必要とする圃場作業状態において、自動的に切れ角保持制御を有効にすることができる。

乗用型田植機の側面図である。乗用型田植機の概略底面図である。操舵装置及び電動パワーステアリング装置を示す側面図である。操作パネルの正面図である。制御部の入出力を示すブロック図である。電動パワーステアリング装置のメイン制御を示すフローチャートである。操舵アシスト制御を示すフローチャートである。旋回補助制御を示すフローチャートである。直進補助制御を示すフローチャートである。圃場作業状態における乗用型田植機の走行経路を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１において、１は乗用型田植機の走行機体であって、該走行機体１の後部には、昇降リンク機構２を介して植付作業機３が連結されている。図１及び図２に示すように、走行機体１は、左右の前輪４を支持する前側伝動ケース（トランスミッションケース５及びフロントアクスルケース６）と、左右の後輪７を支持する後側伝動ケース（リヤアクスルケース８）と、前側伝動ケースと後側伝動ケースを一体的に連結するメインフレーム９とを備えている。

トランスミッションケース５は、エンジン（図示せず）から入力した動力を変速する。ここで変速された動力は、フロントアクスルケース６を介して左右の前輪４に伝動されると共に、走行伝動軸１０及びリヤアクスルケース８を介して左右の後輪７に伝動され、さらには、植付伝動軸１１を介して植付作業機３に伝動される。

左右の前輪４は、フロントアクスルケース６に操舵可能に支持され、操舵装置１２を介して連動連結されるステアリングハンドル１３の操作に応じて操舵される。図２及び図３に示すように、操舵装置１２は、ステアリングハンドル１３の操作に応じて回転するステアリング操作軸１４と、ステアリング操作軸１４の回転を減速してピットマンアーム軸１５に伝動するステアリング減速機構１６と、ピットマンアーム軸１５に一体的に設けられるピットマンアーム１７と、ピットマンアーム１７を左右の前輪４に連繋させる左右一対のロッド１８とを備えて構成されている。尚、図２において、１９はサイドクラッチ連繋機構であって、該サイドクラッチ連繋機構１９は、ステアリングハンドル１３の旋回操作に応じて、旋回内側のサイドクラッチ（サイドクラッチアーム２０）を自動的に切り操作するように構成されている。

図３に示すように、操舵装置１２には、ステアリングハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置２１が連繋されている。電動パワーステアリング装置２１は、アシスト力を発生させる電動パワステモータ２２、電動パワステモータ２２の発生動力をステアリング操作軸１４に伝動する伝動機構（図示せず）、ステアリング操作軸１４のトルクを検出するトルクセンサ２３、ステアリングハンドル１３（ステアリング操作軸１４）の操作位置や操作速度を検出するハンドルポテンショ２４などを備えて構成されており、トルクセンサ２３及びハンドルポテンショ２４の検出信号に応じて電動パワステモータ２２の駆動を制御することにより、ステアリングハンドル操作をアシストすることが可能になる。

図４に示すように、ステアリングハンドル１３の近傍には、操作パネル２５が構成されている。操作パネル２５には、作業機昇降操作具及び植付クラッチ操作具を兼ねる作業機操作レバー２６、走行主変速機構（図示せず）を変速操作する走行主変速レバー２７、走行副変速機構（図示せず）を変速操作する走行副変速レバー２８、植付作業時にＯＮ操作される植付スイッチ２９などが設けられている。

図１及び図５に示すように、走行機体１は、電動パワーステアリング装置２１を制御する制御部３１を備えている。制御部３１の入力側には、前述したトルクセンサ２３、ハンドルポテンショ２４及び植付スイッチ２９の他に、操舵装置１２の切れ角を検出する操舵ポテンショ（切れ角検出手段）３２、走行副変速レバー２８の変速操作位置を検出する副変速スイッチ３３などが接続される一方、出力側には、前述した電動パワステモータ２２などが接続されている。

図６に示すように、制御部３１は、電動パワーステアリング装置２１を制御するにあたり、３種類の制御を実行する。第一の制御は、電動パワステモータ２２の駆動力でステアリングハンドル操作をアシストする通常の操舵アシスト制御（Ｓ１００）であり、第二の制御は、電動パワステモータ２２の駆動力で旋回中のステアリングハンドル保持操作を補助する旋回補助制御（Ｓ２００：切れ角保持制御手段、モード切換手段、圃場作業状態検出手段）であり、さらに、第三の制御は、電動パワステモータ２２の駆動力で直進中のステアリングハンドル保持操作を補助する直進補助制御（Ｓ３００）である。

本発明の特徴である旋回補助制御は、操舵装置１２の切れ角が所定の切れ角（例えば、最大切れ角）となったとき、当該切れ角（最大切れ角±β）を保持するように電動パワーステアリング装置２１のアシスト力を制御することにより、旋回中のステアリングハンドル保持操作を補助するものである。このような旋回補助制御によれば、機体旋回に際し、ステアリングハンドル１３を所定の切れ角に保持することが容易になるので、オペレータの操作負担を軽減できるだけでなく、作業機操作への移行も円滑にすることができる。

また、本実施形態の旋回補助制御では、上記の切れ角保持制御を有効にする切れ角保持制御有効モードと、切れ角保持制御を無効にする切れ角保持制御無効モードとを選択的に切換えることができるようになっている。このようにすると、状況や好みに応じて切れ角保持制御の有効／無効を切換えることが可能になる。

また、本実施形態の旋回補助制御では、圃場作業状態の検出に応じて切れ角保持制御有効モードへの切換えを自動的に行うようになっている。このようにすると、切れ角保持制御を必要とする圃場作業状態において、自動的に切れ角保持制御を有効にすることが可能になる。尚、切れ角保持制御のモード切換は、上記のように自動で行うことなく、手動で行うようにしてもよい。例えば、操作パネル２５にモード切換スイッチ３０を設け、該スイッチの切換操作に応じて切れ角保持制御のモード切換を行うようにする。

また、直進補助制御は、操舵装置１２の操舵位置が中立位置である場合に、中立位置（中立±α）を保持するように電動パワーステアリング装置２１のアシスト力を制御することにより、直進中のステアリングハンドル保持操作を補助するものである。このような直進補助制御によれば、機体直進に際し、ステアリングハンドル１３を中立位置に保持することが容易になるので、オペレータの操作負担を軽減できる。

次に、操舵アシスト制御、旋回補助制御及び直進補助制御の具体的な制御手順について、図７〜図１０を参照して説明する。

図７に示すように、操舵アシスト制御では、まず、切れ角保持フラグ並びに直進保持フラグがＯＦＦであるか否かを判断する（Ｓ１０１、Ｓ１０２）。ここで、いずれの判断結果もＹＥＳである場合は、続いて、トルクセンサ値が不感帯から外れているか否かを判断する（Ｓ１０３）。ここで、トルクセンサ値が不感帯から外れていると判断した場合は、トルクセンサ値が大きい側に外れているのか（Ｓ１０４）、それとも小さい側に外れているのか（Ｓ１０５）を判断する。そして、トルクセンサ値が大きい側に外れていると判断した場合は、電動パワステモータ２２を操舵速度（ハンドルポテンショ値）に応じて正転方向に駆動し、ステアリングハンドル１３の右操舵をアシストする（Ｓ１０６）。また、トルクセンサ値が小さい側に外れていると判断した場合は、電動パワステモータ２２を操舵速度に応じて逆転方向に駆動し、ステアリングハンドル１３の左操舵をアシストする（Ｓ１０７）。

このような操舵アシスト制御によれば、電動パワステモータ２２の駆動力でステアリングハンドル操作がアシストされることになるが、電動パワステモータ２２は、操舵速度（ハンドル操作速度）に応じて駆動制御されるので、ステアリングハンドル１３が静止した状態、例えば、旋回中の切れ角保持状態や、直進中の中立保持状態では、電動パワーステアリング装置２１によるアシストは行われないことになる。

図８に示すように、旋回補助制御には、モード切換処理（圃場作業状態検出手段、モード切換手段：Ｓ２０１〜Ｓ２０４）と、旋回開始処理（Ｓ２０５〜Ｓ２１０）と、旋回中処理（切れ角保持制御手段：Ｓ２１１〜Ｓ２１６）と、旋回後処理（Ｓ２１７〜Ｓ２２２）とが含まれている。

モード切換処理では、まず、副変速スイッチ３３及び植付スイッチ２９の状態を判断する（Ｓ２０１、Ｓ２０２）。ここで、副変速スイッチ３３が作業走行状態で、かつ、植付スイッチ２９がＯＮ状態の場合は、圃場作業状態であると判断して以降の処理を実行するが、それ以外の状態であると判断の場合は、切れ角保持フラグをＯＦＦにした後（Ｓ２０３）、直ちに上位ルーチンに復帰する。また、圃場作業状態と判断した場合であっても、操舵装置１２が中立位置（±α内）にある場合は（Ｓ２０４）、切れ角保持フラグをＯＦＦにし（Ｓ２０３）、上位ルーチンに復帰するようになっている。

旋回開始処理では、まず、切れ角保持フラグがＯＦＦであるか否かを判断し（Ｓ２０５）、この判断結果がＹＥＳの場合は、操舵装置１２の切れ角が所定の切れ角（例えば、最大切れ角）になったか否かを判断する（Ｓ２０６）。この判断結果がＮＯの場合は、旋回保持時間（旋回操作判定時間）をクリアし（Ｓ２０７）、上位ルーチンに復帰するが、判断結果がＹＥＳの場合は、旋回保持時間をカウントすると共に（Ｓ２０８）、旋回保持時間が所定時間に達したか否かを判断する（Ｓ２０９）。そして、この判断結果がＹＥＳになったとき、切れ角保持フラグをＯＮにする（Ｓ２１０）。

旋回中処理は、ステップＳ２０５の判断結果がＮＯで、かつ、ステップＳ２１１の判断結果がＹＥＳの場合、つまり、切れ角保持フラグがＯＮで、かつ、操舵装置１２の切れ角が所定の切れ角の±β内にある場合に実行される処理であり、まず、操舵装置１２が右切り状態であるか否かを判断する（Ｓ２１２）。この判断結果がＹＥＳの場合は、トルクセンサ値が不感帯外であるか否かを判断し（Ｓ２１３）、該判断結果がＹＥＳの場合は、操舵装置１２の切れ角を所定の切れ角（例えば、右最大切れ角）に保持すべく、電動パワステモータ２２を正転駆動させる（Ｓ２１４）。また、操舵装置１２が左切り状態である場合も、トルクセンサ値が不感帯外であるか否かを判断し（Ｓ２１５）、該判断結果がＹＥＳの場合は、操舵装置１２の切れ角を所定の切れ角（例えば、左最大切れ角）に保持すべく、電動パワステモータ２２を逆転駆動させる（Ｓ２１６）。

旋回後処理は、ステップＳ２１１の判断結果がＮＯの場合に実行される処理であり、まず、旋回保持時間をクリアした後（Ｓ２１７）、トルクセンサ値が不感帯外であるか否かを判断する（Ｓ２１８）。この判断結果がＹＥＳの場合は、トルクセンサ値が大きい側に外れているのか（Ｓ２１９）、それとも小さい側に外れているのか（Ｓ２２０）を判断する。そして、トルクセンサ値が大きい側に外れていると判断した場合は、電動パワステモータ２２を一定速度で正転方向に駆動し（Ｓ２２１）、また、トルクセンサ値が小さい側に外れていると判断した場合は、電動パワステモータ２２を一定速度で逆転方向に駆動する（Ｓ２２２）。これにより、一定の操作力でステアリングハンドル１３を中立位置まで戻し操作することが可能となる。

図９に示すように、直進補助制御には、モード切換処理（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）と、直進開始処理（Ｓ３０５〜Ｓ３１０）と、直進中処理（Ｓ３１１〜Ｓ３１６）とが含まれている。

モード切換処理では、まず、副変速スイッチ３３及び植付スイッチ２９の状態を判断する（Ｓ３０１、Ｓ３０２）。ここで、副変速スイッチ３３が作業走行状態で、かつ、植付スイッチ２９がＯＮ状態の場合は、圃場作業状態であると判断して以降の処理を実行するが、それ以外の状態であると判断の場合は、直進保持フラグをＯＦＦすると共に（Ｓ３０３）、保持時間（直進操作判定時間）をクリアした後（Ｓ３０４）、上位ルーチンに復帰する。

直進開始処理では、まず、直進保持フラグがＯＦＦであるか否かを判断し（Ｓ３０５）、この判断結果がＹＥＳの場合は、操舵装置１２の操作位置が中立位置の±α内にあるか否かを判断する（Ｓ３０６）。この判断結果がＮＯの場合は、保持時間をクリアし（Ｓ３０７）、上位ルーチンに復帰するが、判断結果がＹＥＳの場合は、保持時間をカウントすると共に（Ｓ３０８）、保持時間が所定時間に達したか否かを判断する（Ｓ３０９）。そして、この判断結果がＹＥＳになったとき、直進保持フラグをＯＮにする（Ｓ３１０）。

直進中処理は、ステップＳ３０５の判断結果がＮＯで、かつ、ステップＳ３１１の判断結果がＹＥＳの場合、つまり、直進保持フラグがＯＮで、かつ、トルクセンサ値が不感帯内にある場合に実行される処理であり、ステップＳ３１１がＮＯとなった場合は、ステップＳ３０３を実行し、通常の操舵アシスト制御に移行する。一方、ステップＳ３１１がＹＥＳの場合は、操舵装置１２の操舵位置が中立位置の±γ（γ＜α）内にあるか否かを判断し（Ｓ３１２）、この判断結果がＹＥＳである場合は、操舵装置１２が中立位置に対して右切り状態であるか否か（Ｓ３１３）、あるいは、左切り状態であるか否かを判断する（Ｓ３１４）。ここで、操舵装置１２が右切り状態である場合は、操舵装置１２を中立位置に保持すべく、電動パワステモータ２２を逆転駆動させる一方（Ｓ３１５）、操舵装置１２が左切り状態である場合は、操舵装置１２を中立位置に保持すべく、電動パワステモータ２２を正転駆動させる（Ｓ３１６）。

叙述の如く構成された本実施形態によれば、ステアリングハンドル操作に応じて機体を操舵する操舵装置１２に連繋され、ステアリングハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置２１を備えた乗用型田植機において、操舵装置１２の切れ角を検出し、操舵装置１２の切れ角が所定の切れ角となったとき、当該切れ角を保持するように電動パワーステアリング装置２１のアシスト力を制御するので、機体旋回に際し、ステアリングハンドル１３を所定の切れ角に保持することが容易になり、その結果、オペレータの操作負担を軽減できるだけでなく、作業機操作への移行も円滑にすることができる。

また、切れ角保持制御を有効にする切れ角保持制御有効モードと、切れ角保持制御を無効にする切れ角保持制御無効モードとを選択的に切換えるので、状況や好みに応じて切れ角保持制御の有効／無効を切換えることができる。

また、圃場作業状態を検出し、圃場作業状態の検出に応じて切れ角保持制御有効モードへの切換えを自動的に行うので、切れ角保持制御を必要とする圃場作業状態において、自動的に切れ角保持制御を有効にすることができる。

１走行機体
４前輪
１２操舵装置
１３ステアリングハンドル
２１電動パワーステアリング装置
２２電動パワステモータ
２３トルクセンサ
３１制御部

Claims

ステアリングハンドル操作に応じて機体を操舵する操舵装置に連繋され、ステアリングハンドル操作をアシストする電動パワーステアリング装置を備えた乗用型田植機において、
前記操舵装置の切れ角を検出する切れ角検出手段と、
前記操舵装置の切れ角が所定の切れ角となり、かつ該所定の切れ角になった状態が所定の保持時間に達したと判断したとき、当該切れ角を保持するように電動パワーステアリング装置のアシスト力を制御する切れ角保持制御手段と
を備えることを特徴とする乗用型田植機。
前記切れ角保持制御を有効にする切れ角保持制御有効モードと、前記切れ角保持制御を無効にする切れ角保持制御無効モードとを選択的に切換えるモード切換手段を備えることを特徴とする請求項１記載の乗用型田植機。
圃場作業状態を検出する圃場作業状態検出手段を備え、
前記モード切換手段は、圃場作業状態の検出に応じて切れ角保持制御有効モードへの切換えを自動的に行うことを特徴とする請求項２記載の乗用型田植機。