JPH0310550B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば芝刈作業車等の作業車を傾斜
地を自動走行させる場合等にその直進走行性が良
好に維持可能な自動デフロツク装置、詳しくは、
各別にステアリング操作可能に構成された前後輪
と、この前輪または後輪の差動回転を停止解除自
在に構成されたデフロツク構成とを備えた作業車
の自動デフロツク装置に関する。

〔従来の技術〕

上記この種の作業車においては、傾斜地や走行
地面状態が悪い不整地等を走行すると、車輪のス
リツプ等のために左右の車輪に回転差を生じて、
その直進走行性が悪くなるばかりか、スリツプし
た車輪によつて地面状態をさらに悪くしたり、作
業跡を傷めてしまう不都合があるため、車輪の差
動回転を強制停止させるデフロツク機構を備えさ
せてあつた。

そして、常時デフロツクを作動させたままでス
テアリング操作すると、左右いずれか一方の車輪
がスリツプすることとなり、逆に、デフロツクし
たために走行地面を傷めることとなる不都合が新
たに発生するため、本出願人は、傾斜地のように
スリツプし易い地面を走行する場合であつて、ス
テアリング操作量が少ない場合にのみ自動的にデ
フロツク機構を作動させる手段を先に提案してあ
る（特願昭58−246744号（特開昭60−135325号参
照））。

一方、上記作業車が走行中に障害物を回避した
り、走行コースに対する車体の位置修正を行う場
合や幅寄せ時等には、車体の向きを変えることな
く平行移動できる前後輪を同一方向にステアリン
グ操作する平行ステアリング形式が有効であり、
また方向転換等では、前後輪を相対的に逆方向に
ステアリング操作して小さい旋回半径で旋回可能
な旋回ステアリング形式が有効であることから、
前後輪のいずれをもステアリング操作可能に構成
してある。

そして、上記平行ステアリング形式では、左右
前後の各車輪が全て同一方向に向くため、回転差
を発生しないのでスリツプしにくく、傾斜地では
特に有効なステアリング手段となるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来手段では、ステアリン
グ形式に拘らず、ステアリング操作量が大きくな
るとデフロツクが解除される構成であつたため、
上記平行ステアリング形式のようにデフロツクを
解除する必要が無い場合であつても、デフロツク
が自動的に解除されてしまい、逆にスリツプし易
くなるといる不都合があつた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであ
つて、その目的は、傾斜地等の走行地面状態が悪
い走行地での走行性能を改善することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成すべく、本発明による作業車の
自動デフロツク装置は、前記前輪および後輪が同
一方向にステアリング操作された状態で、かつ、
前記前輪および後輪の夫々が機体前後方向中心線
に対して斜めに交差する斜め方向直進走行状態
で、前記デフロツク機構による車輪の差動回転の
停止状態を維持するように、制御する手段を設け
てある点に特徴を有し、その作用ならびに効果は
以下の通りである。

〔作用〕

すなわち、前後輪が同一方向にステアリング操
作される平行ステアリング形式では、車輪の回転
差が生じないので、その操作量に拘らず、常時デ
フロツクが作動するように制御するのである。

〔発明の効果〕

上記特徴故に、下記に如き優れた効果が発揮さ
れるに至つた。

即ち、前後輪を同一方向にステアリング操作す
る平行ステアリング形式では、常時デフロツクが
作動することとなり、左右車輪の駆動力を等しく
してステアリング操作できる。従つて、平行ステ
アリング形式による斜め方向の平行移動を含む直
進走行性を良好に維持しながら、かつ、スリツプ
発生の無い状態で駆動力を増すことが可能とな
り、特に傾斜地での走行性能が大幅に改善でき
た。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第４図および第５図に示すように、車体Ｖ下部
の機体フレーム１後方側にシート２、ハンドル
Ｈ、およびミツシヨンケースＭを、前方側にはエ
ンジンＥを、夫々設け、前記機体フレーム１下部
に車輪３としての前後駆動車輪３Ｆ，３Ｒを設
け、前記前後輪３Ｆ，３Ｒの中間部にデイスク型
刈刃を内装した芝刈装置４を上下動自在に懸架し
て、もつて、４輪駆動式作業車としての芝刈作業
車を構成してある。

そして、第３図に示すように、前記エンジンＥ
の出力は、ミツシヨンケースＭ部に設けた油圧式
無段変速装置HSTに伝達され、変速用ペダル９
あるいは自動変速用アクチユエータとして減速機
付モータ１０によつて変速操作され、前記前後輪
３Ｆ，３Ｒの各差動装置３ａ，３ｂに伝達される
とともに、芝刈装置４にも伝達され、前記前後輪
３Ｆ，３Ｒおよび芝刈装置４を同時に駆動自在に
構成してある。

前記変速装置HSTの変速操作を行うに、第７
図に示すように、変速装置HSTの変速操作軸１
４に一体回動すべく取付けた操作アーム４０を、
中継揺動アーム１３と一体回動するＶ字状溝を有
するカム４１の係合作動により揺動操作するよう
構成し、前記中継揺動アーム１３と変速用ペダル
９とを押引ロツド１１を介して連動連結するとと
もに、自動変速制御用アクチユエータとしての前
記モータ１０を、押引ロツド１２並びに、変速用
ペダル９による人為操作を許容する多板型の摩擦
式伝動機構Ｄを介して前記中継揺動アーム１３に
連動連結してあり、モータ１０による自動変速制
御を可能にしながら変速用ペダル９によつて人為
的に変速操作できるように構成してある。尚、前
記変速用ペダル９あるいはモータ１０による変速
操作位置は、前記変速装置HSTの変速操作軸１
４に回転に連動するポテンシヨメータR₃によつ
て検出し、制御装置Ｉにフイードバツクするよう
にしてある。

前記前後輪３Ｆ，３Ｒは、駆動車輪のみならず
操向車輪としてもステアリング操作可能に構成さ
れているものであつて、前記ハンドルＨによる手
動操作、無線誘導等による遠隔操縦、あるいは、
予め設定された制御パラメータによる自動操向制
御、いずれによつてもパワーステアリングに操作
可能にしてある。

前記ハンドルＨは、車体Ｖに対して上下方向に
出退自在に構成してあり、遠隔操縦や自動操向制
御時等の不用時には車体Ｖ側へ降下させて、走行
中にじやまにならないようにしてある。そして、
その操作量は、このハンドルＨの回転操作に連動
するポテンシヨメータR₀によつて検出するよう
にしてある。

又、自動操向制御時に、操行コースガイドとな
る作業地の未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃとの
境界Ｌを検出するために、作業地状況検出手段と
しての倣いセンサ５を、車体Ｖ前後左右に夫々配
置されるように、その基端部を前記芝刈装置４に
固定されたフレーム８の先端部に夫々設けてあ
る。そして、走行方向に対して前方側でかつ車体
Ｖの外方側に処理済作業地Ｃが位置する倣いセン
サ５による前記境界Ｌ検出結果に基づいて、操向
制御することによつて、前記処理済作業地Ｃに隣
接した未処理作業地Ｂ上をこの未処理作業地Ｂと
処理済作業地Ｃの境界Ｌに沿つて前進・後進差の
無い状態で自動走行できるようにしてある。

又、車体Ｖ後端には、自動走行時に一つの行程
を終了後、次工程へ移動させるためのターン制御
を開始するための制御パラメータ等として用いる
ための走行距離を検出するために、単位走行距離
当たり所定個数のパルス信号P₀を出力するフオ
トインタラプタ式の距離センサ６として、従動輪
６Ａを設けてある。

又、遠隔操縦時や自動操向制御時に、車体Ｖの
直接性を維持させたり、走行方向を検出するため
の制御パラメータとして用いるために、走行方向
を検出する手段として、地磁気変化を感知するこ
とによつて現走行地点の方位を検出する地磁気セ
ンサを用いた方位センサ７を搭載してある。

尚、前記前輪３Ｆおよび後輪３Ｒは、そのいず
れをもステアリング操作可能に構成してあること
から、前後輪３Ｆ，３Ｒを同一方向にステアリン
グ操作することによつて車体Ｖの向きを変えるこ
となく平行移動させる平行ステアリング形式、前
後輪３Ｆ，３Ｒを相対的に逆方向にステアリング
操作することによつて小さい旋回半径で旋回可能
な旋回ステアリング形式、および、自動車同様に
前輪３Ｆのみをステアリング操作する通常の２輪
ステアリング形式、を選択可能に構成してある。

以下、前記前後輪３Ｆ，３Ｒのパワーステアリ
ング操作について説明する。

第２図に示すように、往復動型の油圧シリンダ
１５Ｆ，１５Ｒを、車体Ｖ左右方向に駆動移動自
在に設けるとともに、ステアリング用タイロツド
１６……を介して前記前後輪３Ｆ，３Ｒに連結
し、前記油圧シリンダ１５Ｆ，１５Ｒを作動させ
る電磁バルブ１７Ｆ，１７ＲのON／OFFを制御
することによつて行うべく構成してある。そし
て、前記ハンドルＨによつて操作されるステアリ
ング量、あるいは遠隔操縦によるステアリング量
と、前記前後輪３Ｆ，３Ｒのそれぞれに設けてあ
るステアリング角検出手段としてのポテンシヨメ
ータR₁，R₂による検出値とが、一致するように、
前記電磁バルブ１７Ｆ，１７Ｒを駆動するフイー
ルドバツク制御を行うように構成してある。

又、前記後輪３Ｒの作動装置３ｂは、デフロツ
ク機構Ｆによつて、その差動回転の停止解除を制
御可能に構成してある。

前記デフロツク機構Ｆを構成するに、第６図に
示すように、前記ミツシヨンケースＭ内にベアリ
ング１８，１８を介して支承された差動装置３ｂ
の一端側に、シフタ１９の係合部１９ａと噛み合
つてデフロツク作用を行う被係合部１９ｂを形成
するとともに、デフギヤ軸２０に摺動するシフト
フオークとして機能するピストン２１が前記ミツ
シヨンケースＭと一体に形成されたベアリング支
持ケース２２にスプリング２３によつて切付勢状
態に支持してある。さらに、前記ベアリング支持
ケース２２の前記ピストン２１の摺動端相当部分
に油圧ポート２４が形成され、この油圧ポート２
４の入口端２４ａの前記ベアリング支持ケース２
２の上端面にデフロツク作動用電磁弁２５が取り
付けてあり、この電磁弁２５の作用によつて、前
記差動装置３ｂのデフロツク作用の維持・解除を
制御するように構成してある。

前記倣いセンサ５を構成するに、発光素子と受
光素子とを一対としてスリツトを介して対抗する
位置に配置した、いわゆるフオトインタラプタ式
の二つの光センサＳ，Ｓを、車体Ｖに対して左右
方向に並ぶように、前記芝刈装置４にその基端部
を固定したフレーム８先端部に固定してある。そ
して、発光素子と受光素子との間を通過する芝の
有無を感知することによつて、前記光センサＳが
未処理作業地Ｂと処理済作業地Ｃの何れの上にあ
るかを判別し、この二つの光センサＳ，Ｓによる
芝有無検出結果の組み合わせ、つまり、境界Ｌ側
でかつ車体Ｖの外方側にある光センサＳが処理済
作業地Ｃを検出し、車体Ｖ内方側の光センサＳが
未処理作業地Ｂを検出している状態を、境界Ｌに
沿つている状態として、境界Ｌと車体Ｖとの左右
方向の位置関係を判別するのである。また、走行
方向前方側の左右両倣いセンサ５，５が処理済作
業地Ｃを検出し、前記距離センサ６による検出走
行距離が予め設定した一行程の基準距離に達する
と、一行程の走行を終了したものとして次工程に
移動するための方向転換制御を起動する制御パラ
メータとして用いるようにしてある。

そして、前記構成になる光センサＳから得られ
る作業地状況検出信号は芝が断続的に通過するた
めに、非連続なパルス状の信号となる。

従つて、第１図に示すように、波形処理回路２
６によつて積分処理を行つた後に、制御装置Ｉに
入力すべく構成してある。そして、前記波形処理
回路２６の積分時定数は、走行速度に対応して自
動的に最適値となるように、前記距離センサ６か
らの出力パルス信号P₀によつて設定されるよう
にしてあり、その処理を全てデジタル的に行うこ
とによつて、デジタルフイルタとして機能するよ
うに構成してある。

以下、制御手段としての制御装置Ｉの構成を、
第１図に示す回路図に基づいて説明する。

前記距離センサ６からの出力パルス信号P₀は
CTCを介してマイクロコンピユータ２７（以下、
CPU２７と略す）に入力され、単位走行距離毎
に割り込み信号を発生することによつて、前記波
形処理回路２６を介して出力される光センサＳ…
…からの作業地状況判別信号をＩ／０ポート２８
（以下、PIO２８と略す）から取り込んで演算処
理し、境界Ｌに対する車体Ｖのずれを判別して、
前記前後輪３Ｆ，３Ｒをステアリング操作する制
御信号を出力側のPIO２８より出力するようにし
てある。同様に、手動操作によつて操縦する手動
モード、自動走行制御を行う場合に予め手動操縦
により作業予定範囲の外周を走行することによつ
て、周囲を処理済作業地Ｃとするとともに、その
間の走行距離および前記方位センサ７による検出
方位をサンプリングすることによつて作業範囲を
テイーチングするテイーチングモード、および、
遠隔操縦あるいは前記テイーチングモードによつ
て設定された所定範囲の作業地を自動走行する再
生モード、のいずれのモードで制御装置Ｉを動作
されるかを選択する動作モード選択スイツチSW₃
からの信号、および制御装置Ｉの動作開始を指示
するスタートスイツSW₄からの信号も、前記入力
側PIO２８を介してCPU２７に入力するようにし
てある。

一方、前記方位センサ７の出力信号は、帯域フ
イルタ２９およびバツフアA₀を介して、前記各
ポテンシヨメータR₀〜R₃からの信号とともにマ
ルチプレクサ３０に入力され、Ａ／Ｄ変換器３１
によつてデジダル化されて、前記CRU２７に入
力される。

又、手動モード時に、前記平行ステアリング、
旋回ステアリング、および、２輪ステアリング、
のいずれのステアリング形式でステアリング操作
するかを選択するステアリング形式選択スイツチ
SW₁、および受信器３２による受信誘導信号に基
づいて、図外の送信器により遠隔操縦をおこなう
動作モードを、指示する遠隔操縦スイツチSW₂を
設けてある。

前記受信器３２より出力されるステアリング形
式選択用第１チヤンネルCH₁、ステアリング操作
用第２チヤンネルCH₂、変速操作用第３チヤンネ
ルCH₃、の各信号は、Ｆ／Ｖコンバータ３３によ
つて、夫々電圧信号に変換され、前記遠隔操縦ス
イツチSW₂がONされた場合にのみ、アナログス
イツチG₀を介して制御装置Ｉ内に接続されるよ
うにしてある。

そして、前記手動操作時のポテンシヨメータ
R₀によるステアリング操作量、または、遠隔操
縦による前記第２チヤネルCH₂からのステアリン
グ操作量は、前記前後輪３Ｆ，３Ｒの電磁バルブ
１７Ｆ，１７Ｒの駆動回路３４Ｆ，３４Ｒに入力
され、前後輪３Ｆ，３Ｒ夫々のステアリング角を
検出するポテンシヨメータR₁，R₂の検出値とが
等しくなる位置まで、前記電磁バルブ１７Ｆ，１
７Ｒを駆動するようにしてある。

ところで、前記旋回ステアリング形式の場合
は、前後輪３Ｆ，３Ｒのステアリング方向が互い
に逆方向となるため、ステアリング形式選択スイ
ツチSW₁によつて旋回ステアリング形式を選択し
た場合、またはコンパレータA₁，A₁による前記
第１チヤネルCH₁の信号レベル判別結果に基づい
て、前記ハンドルＨの操作量を検出するポテンシ
ヨメータR₀の出力、あるいは前記第２チヤネル
CH₂からのステアリング操作量を、反転増幅器
A₂によつて極性を反転させて、前記後輪３Ｒ側
の電磁バルブ駆動回路３４Ｒに入力するようにし
てある。

前記変速操作用第３チヤネルCH₃の信号は、前
記遠隔操縦スイツチSW₂かONしているときの
み、アナログスイツチG₀を介して自動変速用モ
ータ１０の駆動回路３５に入力されて、変速位置
検出用ポテンシヨメータR₃の検出値が前記第３
チヤネルCH₃の信号と一致する位置まで前記変速
装置HSTを駆動するようにしてある。

又、前記デフロツク機構Ｆの電磁弁２５は、前
記ステアリング形式選択スイツチSW₁によつて平
行ステアリング形式を選択した場合、遠隔操縦モ
ード時に前記第１チヤネルCH₁の信号によつて平
行ステアリング形式を選択した場合、および、前
記倣いセンサ５による境界Ｌ検出結果に基づいて
CPU２７により平行ステアリング形式で自動操
向制御する場合には、自動的に後輪３Ｒの差動回
転を停止させてデフロツクすべく、前記電磁弁２
５をON状態に維持させる。尚、前記平行ステア
リング形式以外のステアリング形式であつても、
そのステアリング操作量が少ない場合には、自動
的にデフロツク状態となるように、前輪３Ｆのス
テアリング角検出用ポテンシヨメータR₁の出力
を、前記同様の構成になるコンパレータA₁，A₁
によつてチエツクし、所定電圧範囲内である場合
には前記電磁弁２５をONさせる信号を出力する
ようにしてある。

ところで、前記CPU２７による自動操向制御
では、前記境界Ｌに対する車体Ｖの位置修正を行
う場合は、車体Ｖ向きを変えることなく平行移動
可能な平行ステアリング形式によつて行うほう
が、車体Ｖの蛇行が少なくなつて刈り残し発生が
生じにくいことから、前記倣いセンサ５からの検
出情報は平行ステアリング操作時の制御パラメー
タとして用いるようにしてある。ところが、平行
ステアリングのみによる操向制御では、不測に車
体Ｖ向きが変わつた場合には、車体Ｖ向きを修正
することができないので、前記方位センサ７によ
る検出方位変化を制御パラメータとする前記旋回
ステアリング形式によつて、車体Ｖ向きの修正を
行い、直進性を維持しながら境界Ｌに沿つて自動
走行するように、そのステアリング形式を自動的
に選択してステアリング操作するようにしてあ
る。

尚、第１図中、A₃は差動増幅器、G₁は手動モ
ードおよび遠隔操縦モードにおける前記デフロツ
ク用電磁弁２５、前後輪用電磁バルブ駆動回路３
４Ｆ，３４Ｒ、および、変速操作用モータ１０の
駆動回路３５の各制御信号を、手動操作あるいは
遠隔操縦によるものから、前記CPU２７に切り
換えるための３ステートバツフアである。

又、前記デフロツク機構Ｆは、後輪３Ｒのみな
らず、前輪３Ｆ側にも設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る作業車の自動デフロツク装
置の実施例を示し、第１図は制御装置の構成を示
す回路図、第２図は制御システムの全体構成を示
すブロツク図、第３図はエンジンからの動力伝達
系統の説明図、第４図は芝刈作業車の全体平面
図、第５図はその全体側面図、第６図はデフロツ
ク機構の構成を示す一部切欠断面図、第７図は変
速操作用ペダルと自動変速用アクチユエータの関
係を示す要部拡大側面図である。 ３Ｆ……前輪、３Ｒ……後輪、Ｆ……デフロツ
ク機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各別にステアリング操作可能に構成された前
   後輪３Ｆ，３Ｒと、この前輪３Ｆまたは後輪３Ｒ
   の差動回転を停止解除自在に構成されたデフロツ
   ク機構Ｆとを備えた作業車の自動デフロツク装置
   であつて、前記前輪３Ｆおよび後輪３Ｒが同一方
   向にステアリング操作された状態で、かつ、前記
   前輪３Ｆおよび後輪３Ｒの夫々が機体前後方向中
   心線に対して斜めに交差する斜め方向直進走行状
   態で、前記デフロツク機構Ｆによる車輪の差動回
   転の停止状態を維持するように、制御する手段を
   設けてある作業車の自動デフロツク装置。