JPH0522015Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はトラクタ等の作業用車両に関し、更に
詳述すれば自動操向装置を装備した作業用車両に
関する。

〔従来技術〕

後部に作業機であるロータリを牽引して圃面上
を走行し、該ロータリの動作により耕うん、砕土
等の作業を行なうトラクタ等の作業用車両におい
ては、運転者の労力負担の軽減及び残耕部の発生
防止のため、既耕地と未耕地との境界線を倣いガ
イドとして、機体を倣い走行せしめる自動操向制
御が行なわれる。

自動操向装置を装備した作業用車両は、種々提
案されており、例えば本願出願人により提案され
ている実願昭56−91243号の考案では、機体の左
右に一対の光センサ、超音波センサ等の倣いセン
サを圃面に対向させて配し、その一方が前記境界
線上に、他方が未耕地上に位置したとき、前者に
て検出される圃面からの反射成分は、後者にて検
出される圃面からの反射成分の略半分となること
を利用して前記境界線を検出し、その検出結果に
基づいて前輪を操舵して機体を操向せしめる構成
となつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら従来の自動操向装置を装備した作
業用車両においては、境界線上に位置する側の倣
いセンサが、境界線上から既耕地側（又は未耕地
側）へ逸脱したとき、機体はまず未耕地側（又は
既耕地側）へ操向され、境界線に対して、平面視
で前部を未耕地側（又は既耕地側）に近付けて傾
き、その後、境界線と平行となるよう操向される
ので、境界線に沿つた正規の走行状態に復帰する
までに長い時間を要するだけでなく、境界線の近
傍で蛇行する、所謂ハンチング現象を引き起こす
虞れがあつた。また前述の如く境界線に対して未
耕地側に傾いたとき、作業用車両の後部に連結さ
れたロータリは、逆に境界線から既耕地へ、操向
以前の状態より遠ざかり、局所的な残耕部を生ず
ることがあつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、境界線を逸脱したとき、速やかに正規の走行
状態に復帰され、しかも前述の如き局所的な残耕
部を生じない作業用車両を提供することを目的と
する。

本考案に係る走行用車両は、検知域が既耕地、
未耕地である場合の夫々に応じた信号を出力する
倣いセンサを設けてあり、該倣いセンサの出力に
基づいて、未耕地と既耕地の境界線に倣う自動操
向を行なわせるようにした作業用車両において、
機体の前部及び後部夫々に設けた倣いセンサと、
前輪の操向と後輪の操向とを各別に行なえる操向
機構とを具備し、前記倣いセンサの出力に基づい
て、前輪と後輪とを、夫々各別に自動操向せしめ
るべく構成してあることを特徴とする。

〔作用〕

即ち、前部に設けた倣いセンサと後部に設けた
倣いセンサとにより、機体前部の境界線からのず
れと機体後部の境界線からのずれとをそれぞれ検
出して、前部のずれを解消すべく前輪を、また後
部のずれを解消すべく後輪を各別に自動操向せし
め、機体を前記境界線に沿つて倣い走行させる。

〔実施例〕

以下本考案をその実施例を示す図面に基づいて
説明する。

第１図は本考案に係る作業用車両であるトラク
タの左側面図である。

図において１は前輪２及び後輪３に支持された
機体であり、該機体１は、その前部に搭載した動
力部４にて発生した動力を後輪３に伝達し、該後
輪３の回転により圃面上を走行する。

機体１の後部には、３点リンク機構６が設けて
あり、該３点リンク機構６の後端には、ロータリ
７等の作業機が取付けられている。３点リンク機
構６は、油圧シリンダ等の手段により機体１に対
して上下し、それに応じてロータリ７は圃面に対
して昇降される。

さて前記動力部４を覆うボンネツト５の左右の
側面の上前部には、それぞれ前部倣いセンサ１０
ｌ，１０ｒが、また機体１最後部の左右の側面の
上前部には、それぞれ後部倣いセンサ１１ｌ，１
１ｒが取付けられている。

前部倣いセンサ１０ｌ，１０ｒ（又は後部倣い
センサ１１ｌ，１１ｒ）は、ともにその検知域を
機体１の前端部よりやや前方（又は後端部よりや
や後方）として、しかも左右の検知域間の距離
を、機体１の後部に取付けたロータリ７等の作業
機の幅に応じて変更できるように取付けられてい
る。

前部倣いセンサ１０ｌ，１０ｒ及び後部倣いセ
ンサ１１ｌ，１１ｒは、いずれも赤外線発光素子
と同受光素子とを内蔵しており、前者から発せら
れた赤外線を被検物（ここでは圃面）に投射し、
該被検物からの反射光を後者にて捉え、その受光
量に応じた電圧信号を出力するものである。

第２図は自動操向装置の模式ブロツク図であ
る。第２図の右上部は、前輪２及び後輪３の操向
機構の上方から見た平面図である。図において２
０はフロントアクスル、３０はデフケースであ
り、ともにその長手方向を左右方向として、機体
１のフレームに固着されている。フロントアクス
ル２０（又はデフケース３０）の左右両端部に
は、その軸長方向を上下方向としてキングピン２
１，２１（又はキングピン３１，３１）が回動自
在に軸支されており、該キングピン２１，２１
（又はキングピン３１，３１）には、それぞれ前
輪２，２（又は後輪３，３）を軸支するナツクル
アーム２２，２２（又はナツクルアーム３２，３
２）が固着されている。

一方、フロントアクスル２０（又はデフケース
３０）の上面の適宜位置に立設された枢軸２３
（又は枢軸３３）には、矩形平板上の回動部材２
４（又は回動部材３４）の一端部が回動自在に枢
支され、該回動部材２４（又は回動部材３４）の
他端部は、リンク部材２５，２５（又はリンク部
材３５，３５）により、前記ナツクルアーム２
２，２２（又はナツクルアーム３２，３２）に連
結されている。更に、前記回動部材２４（又は回
動部材３４）の長手方向中央部には、その長手方
向と直交してアーム２６（又はアーム３６）の一
端部が固着されており、その他端部には、機体１
の適宜位置にトラニオン支持された油圧複動シリ
ンダ２７（又は油圧複動シリンダ３７）のピスト
ンロツド２７ａ（又はピストンロツド３７ａ）の
先端部が、回動自在に枢支されている。

而して、ピストンロツド２７ａの進出（又は退
入）により、回動部材２４は、枢軸２３を中心と
して、上方から見て反時計廻り（又は時計廻り）
に回動しリンク部材２５，２５を介して、左右の
ナツクルアーム２２，２２は、キングピン２１，
２１を中心として、上方から見て反時計廻り（又
は時計廻り）に回動され、前輪２，２は左（又は
右）に操向される。

同様に後輪３，３もまた、ピストンロツド３７
ａの進出（又は退入）により、左（又は右）に操
向される。

前輪２，２の操向角と後輪３，３の操向角と
は、ピストンロツド２７ａとピストンロツド３７
ａの動作量が等しい場合には、互いに等しくなる
ように調整されている。

更に、前記キングピン２１，３１の位置には、
それぞれポテンシオメータを用いた操向角センサ
２８，３８が設けてあり、該操向角センサ２８，
３８は、それぞれキングピン２１，３１の回動
量、即ち前輪２、後輪３の操向角に応じて、直進
に対して右に操向されているときには正の電圧
を、左に操向されているときには負の電圧を、そ
れぞれ出力する。

さて、前記油圧複動シリンダ２７，３７に圧油
を送給する油圧回路は、油圧ポンプ７０、等流分
配弁７１及び電磁方向切換弁Ｖ１，Ｖ２等にて構
成されている。

油圧ポンプ７０にて供給される圧油は、等流分
配弁７１にて２方向に分岐され、その一方は電磁
方向切換弁Ｖ１を介して油圧複動シリンダ２７
に、また他方は電磁方向切換弁Ｖ２を介して油圧
複動シリンダ３７に夫々供給されている。

電磁方向切換弁Ｖ１は４ポート３位置切換式で
あり、そのソレノイドＳ１ｌ（又はソレノイドＳ
１ｒ）が励磁されている場合には、油圧複動シリ
ンダ２７の進出側（又は退入側）油室に圧油が供
給され、ピストンロツド２７ａが進出（又は退
入）して、前述の操向機構により前輪２，２が左
（又は右）に操向される。

電磁方向切換弁Ｖ２もまた４ポート３位置切換
式であり、そのソレノイドＳ２ｌが励磁されてい
る場合には、油圧複動シリンダ３７の進出側（又
は退入側）油室に圧油が供給され、ピストンロツ
ド３７ａが進出（又は退入）して、前述の操向機
構により後輪３，３が左（又は右）に操向され
る。

電磁方向切換弁Ｖ１，Ｖ２のソレノイドＳ１
ｌ，Ｓ１ｒ，Ｓ２ｌ，Ｓ２ｒが全て消磁されてい
る場合には、油圧複動シリンダ２７，３７への圧
油の供給が停止され、ピストンロツド２７ａ，３
７ａは、そのとき位置のまま保持されて、前輪
２，２と後輪３，３は操向されず操向角は変化し
ない。

前記ソレノイドＳ１ｌ，Ｓ１ｒ及びソレノイド
Ｓ２ｌ，Ｓ２ｒは、制御部４０により通電制御さ
れている。

前記前部倣いセンサ１０ｌ，１０ｒの出力は、
連動操作される切換スイツチ１２ｌ，１２ｒに接
続されており、該切換スイツチ１２ｌ，１２ｒ
は、倣いセンサ１０ｌ，１０ｒの出力をそれぞれ
バツフアアンプ１３の入力とポテンシオメータ１
４の入力とに振り分ける。

ポテンシオメータ１４は入力される電圧の1/2
を出力するよう調整されており、その出力は前記
バツフアアンプ１３と同一のゲインが得られる他
のバツフアアンプ１５に与えられている。

バツフアアンプ１３，１５の出力は差動アンプ
１６の入力としてあり、該差動アンプ１６の出力
は差動アンプ１７の１入力としてある。

該差動アンプ１７の他の入力端子には、前記操
向角センサ２８の出力が極性反転器５０を介して
与えられており、差動アンプ１７の出力は極性反
転器６０を介して前記制御部４０の入力としてあ
る。

一方、後部倣いセンサ１１ｌ，１１ｒの出力
も、前部倣いセンサ１０ｌ，１０ｒと同様の変換
経路をたどつて制御部４０に与えられている。

後部倣いセンサ１１ｌ，１１ｒの出力は、前記
切換スイツチ１２ｌ，１２ｒと連動操作される切
換スイツチ１２l′，１２r′により、バツフアアン
プ１３′の入力と、ポテンシオメータ１４′を介し
てバツフアアンプ１５′の入力とに振り分けられ、
差動アンプ１６′の入力としてある。

差動アンプ１６′の出力は、差動アンプ１７′の
１入力としてあり、該差動アンプ１７′の他の入
力端子には、前記操向角センサ３８の出力が極性
反転器５０を介して与えられており、差動アンプ
１７の出力は極性反転器６０を介して前記制御部
４０の入力としてある。

制御部４０は、差動アンプ１７，１７′の出力
信号Ｅ，E′を比較基準値E₁（正），E₂（負）とそれ
ぞれ比較し、Ｅ＞E₁である場合には、電磁方向
切換弁Ｖ１のソレノイドＳ１ｒを励磁すべく対応
する出力ポートをハイレベルに転じ、またＥ＜
E₂である場合には、ソレノイドＳ１ｌを励磁す
べく対応する出力ポートをハイレベルに転じる。

一方、E′＞E₁である場合には、電磁方向切換
弁Ｖ２のソレノイドＳ２ｒを励磁すべく対応する
出力ポートをハイレベルに転じ、E′＜E₂である
場合には、ソレノイドＳ２ｌを励磁すべく対応す
る出力ポートをハイレベルに転じる。

而して、Ｅ＞E₁（又はE′＞E₁）である場合に
は、前輪２，２（又は後輪３，３）は左に操向さ
れ、Ｅ＜E₂（又はE′＜E₂）である場合には右に操
向される。

前記極性反転器５０，６０は、切換スイツチ１
２ｌ，１２ｒ及び切換スイツチ１２l′，１２r′が、
倣いセンサ１０ｌ，１１ｌからの出力をそれぞれ
ポテンシオメータ１４，１４′に与える側に切換
えられている場合には作動して、入力信号の極性
を反転し、逆に倣いセンサ１０ｌ，１１ｌからの
出力をそれぞれバツフアアンプ１３，１３′に与
える側に切換えられている場合、即ち第２図に示
す状態である場合には作動せず、入力信号をその
まま通過させる構成としてある。

以上の如く構成された本考案に係る作業用車両
の自動操向動作について、第３図に示す動作説明
図に基づいて説明する。第３図に示すように機体
１の左側に既耕地CTDが存在する場合は、切換
スイツチ１２ｌ，１２ｒ及び切換スイツチ１２
l′，１２r′を、第２図に示す如く、左側の倣いセ
ンサ１０ｌ，１１ｌの出力がそれぞれバツフアア
ンプ１３，１３′の入力となる側に切換える。

今、前部倣いセンサ１０ｌ，１０ｒの出力をそ
れぞれＡ，Ｂ、後部倣いセンサ１１ｌ，１１ｒの
出力をそれぞれA′，B′とし、バツフアアンプ１
３，１５，１３′，１５′のゲインをｋとすると、
差動アンプ１６，１６′への入力はそれぞれkAと
１／２kB及びkA′と1/2kB′となり、差動アンプ１
６，１６′のゲインをk′とし、ｋ，k′＝Ｋとする
と、差動アンプ１６，１６′の出力Ｃ，C′は、そ
れぞれ Ｃ＝Ｋ（Ａ−1/2Ｂ） C′＝Ｋ（A′−1/2B′） となる。右側の倣いセンサ１０ｒ，１１ｒは常に
未耕地UCTを検知域としているのに対して左側
の倣いセンサ１０ｌ，１１ｌは、既耕地CTDの
みを検知域としている第１の場合、未耕地UCT
のみを検知域としている第２の場合、境界線
INTを含んで両者を検知域としている第３の場
合が考えられる。

既耕地CTDでは圃面の凹凸が激しく、圃面に
投射された赤外線は散乱するので、既耕地CTD
を検知域とする倣いセンサの出力はほぼ０とな
る。それ故、第１の場合にはＡ＝A′＝０、第２
の場合にはＡ＝Ｂ，A′＝B′となり、第３の場合
にはＡ，A′はそれぞれ０〜Ｂ，０〜B′の間の値
となる。特に、倣いセンサ１０ｌ，１１ｌが、境
界線INTの上部に正しく位置しており、その検
知域に未耕地UCTと既耕地CTDとを半分づつ含
むときにはＡ＝1/2Ｂとなり、A′＝1/2B′となる。

即ち、差動アンプ１６（又は差動アンプ１６′）
の出力信号Ｃ（又は出力信号C′）は、これが０で
ある場合には境界線INTに倣つて走行している
ことを示しており、正である場合には、機体１の
前部（又は後部）が、第３図における右寄り、即
ち未耕地UTD側に寄つた状態であることを示し
ており、負である場合には、機体１の前部（又は
後部）が、第３図における左寄り、即ち既耕地
CTD側へ寄つた状態であることを示している。

一方、操向角センサ２８，３８からの出力信号
Ｄ，D′は、前述の如くそれぞれ前輪２，２と後
輪３，３との直進に対する左右の操向角に応じた
電圧となつており、それらはｋ，k′，Ｋと関連づ
けられているので、差動アンプ１７，１７′の出
力信号Ｅ＝Ｃ−Ｄ及びE′＝C′−D′は、その時の前
輪２，２及び後輪３，３の状態からの所要操向角
変化量となつている。

今、機体１が第３図に破線で示す如く、前部倣
いセンサ１０ｌと後部倣いセンサ１１ｌとを、境
界線INTの右側、即ち未耕地UCT側に位置させ、
直進しているとすると、差動アンプ１６，１６′
の出力Ｃ，C′はともに正となり、操向角センサ２
８，３８の出力は共に０であるので、差動アンプ
１７，１７′の出力Ｅ，E′はともに正となり、制
御部４０に入力される。

制御部４０内では、Ｅ（又はE′）が基準電圧値
E₁，E₂と常に比較されており、Ｅ＞E₁（又はE′＞
E₁）である場合には、電磁方向切換弁Ｖ１のソ
レノイドＳ１ｌ（又は電磁方向切換弁Ｖ２のソレ
ノイドＳ２ｌ）が励磁され、油圧複動シリンダ２
７のピストンロツド２７ａ（又は油圧複動シリン
ダ３７のピストンロツド３７ａ）が進出して、前
輪２，２（又は後輪３，３）が左に操向される。

而して、機体１の前部（又は後部）は既耕地
CTD側に近づき、差動アンプ１６の出力Ｃ（又は
差動アンプ１６′の出力C′）は減少して、操向角
センサ２８の出力Ｄ（又は操向角センサ３８の出
力D′）は増大するので、制御部４０の入力電圧
値Ｅ＝Ｃ−Ｄ（又はE′＝C′−D′）は減少し、その
値がE₁よりも小さくなつた場合には、ソレノイ
ドＳ１ｌ，Ｓ１ｒ（又はソレノイドＳ２ｌ，Ｓ２
ｒ）はともに消磁され前輪２，２（又は後輪３，
３）の操向動作は停止される。

その結果Ｄ（又はD′）は変化しなくなるが、前
輪２，２（又は後輪３，３）は依然として直進に
対して操向された状態にあるので、機体１の前部
（又は後部）は、その後も既耕地CTD側に近付
き、Ｃ（又はC′）は徐々に減少する。

而してＥ＜E₂（又はE′＜E₂）となつた場合に
は、ソレノイドＳ１ｒ（又はソレノイドＳ２ｒ）
が励磁され、ピストンロツド２７ａ（又はピスト
ンロツド３７ａ）が退入して、前輪２，２（又は
後輪３，３）は、逆に右に操向され始め、Ｄ（又
はD′）は減少するが、前輪２，２（又は後輪３，
３）は依然として直進に対して左に操向された状
態にあるので、機体１の前部（又は後部）は、既
耕地CTD側に近付き、Ｃ（又はC′）は徐々に減少
する。

そして、Ｃ（又はC′）がほぼ０、即ち境界線
INT上に前部倣いセンサ１０ｌ，（又は後部倣い
センサ１１ｌ）が位置して、しかもＤ（又はD′）
がほぼ０となつた時点で操向動作を終了する。

このように、第３図に破線で示す如く、機体１
が、その前部倣いセンサ１０ｌと後部倣いセンサ
１１ｌとを、ともに未耕地UCT側に位置させ、
境界線INTから右寄りの位置にある場合には、
まず前輪２，２と後輪３，３とが、ともに等速度
で左に操向されるので、機体１は、その前後方向
の中心線ICと境界線INTとのなす角αを変化さ
せることなく、既耕地CTD側へ移動され、次に
前輪２，２が右に戻され、その後後輪３，３が右
に戻されて、機体１は境界線INTに沿つた正規
の走行状態に復帰される。

また、第３図に２点鎖線で示す如く、前部倣い
センサ１０ｌを既耕地CTD側、後部倣いセンサ
１１ｌを未耕地UCT側とした状態である場合に
は、まず前輪２，２が右に、後輪３，３が左にそ
れぞれ操向されて、機体１は、その前後方向の中
心線ICと境界線INTとのなす角βを０とすべく
速やかに時計廻りに操向され、その後前輪２，２
が左に、後輪３，３が右にそれぞれ戻されて、境
界線INTに沿つた正規の走行状態に復帰される。

また、第３図には示されていないが、機体１が
その前部倣いセンサ１０ｌと後部倣いセンサ１１
ｌとを、ともに既耕地CTD側に位置させ、境界
線INTから左寄りの位置にある場合、更には前
部倣いセンサ１０ｌを未耕地UCT側、後部倣い
センサ１１ｌを既耕地CTD側とした状態である
場合には、それぞれ前記２例の操向動作と逆の操
向動作により正規の走行状態に復帰される。

〔効果〕

以上詳述した如く本考案に係る作業用車両は、
前部倣いセンサの検出結果に基づいて前輪を、後
部倣いセンサの検出結果に基づいて後輪を、それ
ぞれ各別に操向制御するので、前部倣いセンサと
後部倣いセンサとが、ともに既耕地側に位置する
場合には、機体の境界線に対する角度を増大させ
ることなく、正規の走行状態に復帰され、操向動
作中にロータリ等の作業機が、操向方向と逆方向
に移動して局所的な残耕部を生ずることがない。

また、前部倣いセンサと後部倣いセンサとが、
境界線をはさんで互いに反対の側に位置する場合
には、前輪と後輪とは互いに逆の方向に操向され
るので、短時間で正規の走行状態に復帰できる等
優れた効果を奏する。

なお、倣いセンサは本実施例中のものに限ら
ず、自然光の圃面反射を利用するもの、又はマイ
クロ波、超音波を圃面に投射し、その反射成分を
検出する構成としたものであつてもよい。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の一実施例を示すものであり、第
１図は本考案に係る作業用車両であるトラクタの
左側面図、第２図は自動操向装置の模式的ブロツ
ク図、第３図は動作説明図である。 １……機体、２……前輪、３……後輪、７……
ロータリ、１０ｌ，１０ｒ……前部倣いセンサ、
１１ｌ，１１ｒ……後部倣いセンサ、２７，３７
……油圧複動シリンダ、２８，３８……操向角セ
ンサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 検知域が既耕地、未耕地である場合の夫々に応
   じた信号を出力する倣いセンサを設けてあり、該
   倣いセンサの出力に基づいて、未耕地と既耕地の
   境界線に倣う自動操向を行なわせるようにした作
   業用車両において、 機体の前部及び後部夫々に設けた倣いセンサ
   と、 前輪の操向と後輪の操向とを各別に行なえる操
   向機構とを具備し、 前記倣いセンサの出力に基づいて、前輪と後輪
   とを、夫々各別に自動操向せしめるべく構成して
   あることを特徴とする作業用車両。