JPH0648923B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

車両の制御装置

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JPH0648923B2
JPH0648923B2 JP58220488A JP22048883A JPH0648923B2 JP H0648923 B2 JPH0648923 B2 JP H0648923B2 JP 58220488 A JP58220488 A JP 58220488A JP 22048883 A JP22048883 A JP 22048883A JP H0648923 B2 JPH0648923 B2 JP H0648923B2
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    • G05G1/04Controlling members for hand actuation by pivoting movement, e.g. levers
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01BSOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
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    • A01B63/111Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、トラクタに連結した機具の作用深度を制御す
る制御装置に係るものである。
技術的背景 機具の作用深度を検知した種々の車両および機具の作用
パラメータ及び運転者が発する種々の指令信号の1関数
として制御する連接部制御装置が1982年3月22日
付で出願した米国特許出願第360.748号に記載されてい
る。この制御装置は制御レバーと、位置指令信号を発生
する変換器ならびに回転可能なつまみと所望の連接部位
置および所望の引張力とを表わす引張または負荷指令信
号を発生するポテンシヨメータを有している。米国特許
第4,300,638号および第3,860,074号に記載された如きそ
の他の連接部制御装置は、位置および引張力誤差信号を
発生するため運転者が制御する個別の位置および引張力
制御レバーまたはつまみを必要とする。位置誤差信号と
負荷誤差信号とに応答する連接部制御装置においては負
荷制御つまみまたはレバーを省略して運転者の操作する
制御器を簡略にすることが望ましい。
発明の目的 従って、本発明はこのような点を満たす制御装置を提供
することを目的とするものである。
発明の構成並びに作用効果 すなわち、本発明に係る制御装置は、地中に侵入する機
具を取付ける接続手段と、印加される信号に応答して機
具の地中信号深度を変えるため機具を上下させる作動手
段とを有する車両の制御装置であって、 運転者によって操作それる可動のレバーと、該レバーに
連結されレバーの位置に応じて機具の所望位置を表す位
置指令信号を発生する変換器とを有する、運転者が制御
する手段と、 機具の実際位置を表す位置指令信号を発生する位置セン
サと、 機具が土壌に作用することにより生じた実際の引張力を
表す引張信号を発生する引張センサと、 レバーに装着された、運転者が操作するスイッチと、 各センサとスイッチとに連結された信号処理ユニットと
を備え、 該信号処理ユニットが引張信号の選択された値を引張セ
ット点値として記憶する記憶手段と、引張信号と引張セ
ット点値との間の差から負荷誤差信号を発生する手段
と、位置信号と位置指令信号との間の差から位置誤差信
号を発生させる手段と、位置誤差信号と負荷誤差信号の
うちの大きい方の信号によって上記作動手段を作動させ
て機具を上下動させる手段とを有し、スイッチはそれが
作動されているときに機具に生じている引張力を引張セ
ット点値として上記記憶手段に記憶させるように作用す
ることを特徴としている。
従って、本発明に係る装置においては、レバーの操作に
よって機具の所望位置を設定するすることが出来、ま
た、(作動されているときに機具に生じている引張力を
引張セット点値として記憶手段に記憶させるように作用
する)スイッチによって所望引張力すなわち負荷を設定
出来るのであり、且つ、それら所望位置及び負荷を設定
するためのレバー及びスイッチが一緒にされているの
で、それら設定手段が別々に設置されていた従来の制御
装置に比べて、その機構上でも操作上でも優れたものと
なる。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説明する。
トラクタ10は、後部車軸14と揺動軸16とを支持し
ている後部ハウジング12を含んでいる。従来技術の3
点連接(ヒツチ)部の如き機具連接部18は、持上げリ
ンク24を介して持上げアーム22に接続された引張リ
ンク20を含んでいる。持上げアーム22は揺動軸16
にそれと同時に等しく運動するよう接続され、一対の並
列に接続されている作動手段すなわち揺動軸シリンダ2
6により上下動される。引張棒28がハウジング12か
ら後方に延びている。トラクタ10と連接部18とは例
示にすぎず当業者には本発明が他の形式のトラクタや連
接部にも応用できることは理解できよう。たとえば、本
発明は関節4輪駆動トラクタにも9または4輪駆動部を
有する列植作物用トラクタにも応用できる。
へらすきまたはのみすきの如き一体型の地面係合機具
(図示せず)を従来方法で引張リンク20に取り付けで
きる。あるいはまた、けん引機具(図示せず)を引張棒
28に連結することもできる。引張センサー30を連接
部18に、たとえば、引張リンク20の個所に設けて、
一体の機具から引張リンク20に伝達された引張力を検
知できる。もし複数の引張センサーを連接部18に設定
すれば、複数のセンサー30からの個別の信号を総合し
て単一の代表的引張信号A(1)を得ることができる。け
ん引機具の場合は、引張力は引張棒28に設定した引張
センサーか引張リンクに連結したT−字形棒により検知
できる。いづれの場合にも、任意適当な公知の引張セン
サーで十分であり、このセンサーからの信号、A(1)を
中心の処理ユニツト40に伝達する。従来技術の回転ポ
テンシヨメータの如き位置センサ32が検知した位置信
号A(2)を発生し、この信号は揺動軸16の実際の検知
位置を表わす。たとえば、米国特許第3,726,191号に記
載されている如く、もしシリンダが位置センサを含んで
いれば、位置フイードバツク信号は持上げシリンダ26
からかまたは遠隔の持上げシリンダから得ることもでき
る。
本発明の車両はまた第1図に符号50で示し、第2図に
拡大して示した装置すなわちレバーを含んでいる。レバ
ー50はポテンシヨメータの如き変換器54に枢着され
たシヤフト52を含み、このポテンシヨメータはシヤフ
ト52の位置を表わすアナログ信号A(3)を発生する。
把手56がシヤフト52の端部にそれを横切り装着され
ており、車両の運転者が把持するようにしてある。接触
スイツチ60が押しボタン58に連結され、押しボタン
58を押し込むとスイツチ60は閉じる。ばねがボタン
58またはスイツチ60をそれが通常では開いたまゝと
なるようにしている。
制御レバー50の位置を機械的に制約し、従つてポテン
シヨメータ54からの信号を制約するため可調節の機械
的ストツパすなわちリミツト(図示せず)を設けること
ができる。
シリンダ26へ出入りする作動流体、及び、けん引され
たり半一体にされた作業機具に設けた遠隔のシリンダへ
出入りする作動流体は従来技術のソレノイド作動の電気
流体流量制御弁66が制御し、この弁は制御ユニツトす
なわち中心の処理ユニツト40が発生する信号を受信
し、この処理ユニツトはデジタルマイクロプロセツサ、
アナログ・デジタル変換器、マルチプレクサまたはそれ
らに相等する従来技術のハードウエア構成部品もしくは
それらを組合わせて含むことができる。流れ制御弁66
はトルクモータで作動するパイロツト段と一体の第2段
とを有する市販のサーボ弁で構成できる。出力の液圧流
量は弁66のトルクモータに印加する電流の大きさにほ
ぼ比例する。
第4図に示してあるように、中心の処理ユニツト40が
デジタルマイクロプロセツサを含んでいる好ましい例で
は、適当な中心の処理ユニツト40はマルチプレクサを
備えたアナログ・デジタル変換器300、マイクロプロ
セツサ310およびプログラム可能なインタバルタイマ
(PIT)320で構成できる。A/D変換器300は、セ
ンサー30、32及び変換器54からのアナログ信号を
マイクロプロセツサ310に伝達するデジタル表示に変
換する。インテル(Intel)8751またはテイ・アイ
・(T.I.)9940の如きマイクロプロセツサ310
は、後で詳述するアルゴリズムに従い、デジタルHVCO値
を生じる。最後に、PIT320はデジタルHVCO値を、ト
ルクモータで制御される弁66を駆動するパルス幅変調
弁駆動信号に変換し、この弁66はこの駆動信号を受け
てシリンダ26を後退および前進させ、このシリンダに
取り付けた機具を上下動させる。制御ユニツト40はま
た他のハードウエアの形態にすることもできる。たとえ
ば、マイクロプロセツサ310は内部記憶装置を含むこ
ともできるし、記憶装置をマイクロプロセツサ310の
外部に設けることもできる。すべてのセンサーからの信
号に適当なスケーリング因子を適用してそれらの最小お
よび最大値をそれぞれ0と255とのデジタル計数で表
わす。このようにして、当該装置は約0.4%もの小さ
い入力変数の変化に応答でき、この変数は8ビツトレジ
スタに記憶できる。
電磁的干渉を除去するため、制御ユニット40に接続さ
れた線路の各部に従来技術のEMIフイルタを使用でき
る。
中心の処理ユニツト40が行う計算順序を第3a図ない
し第3c図を参照して次に説明する。中心の処理ユニツ
ト40はステツプ100でルーチンを開始し、ルーチン
を開始するとステツプ102において最初次の如き条件
が確立する、すなわち、 COMM=255 LCOM=255 LCONT=0 PCOM=0 SFPOS=0 TEST=0 これら頭字語は後で説明する。
主処理ループはステツプ104から入り、ステツプ10
6に続き、ステツプ106では値A(1)とA(2)とをセン
サー30、32から得るすなわち読み取り、運転者が制
御する変換器54から値を読み取る。種々の補正因子を、
センサーの度盛りまたは調節の誤差を補正するため、検
知したパラメータを表わすこれらの値に印加できること
は明かであろう。
ステツプ108においては、位置フイードバツク値FDBK
を検知した位置A(2)から引き出す。度盛因子をA(2)入
力に印加して位置センサー32が検知する起り得る位置
範囲が0から255までの範囲のデジタル計数のFDBK値
を与えるようにする。度盛因子は位置センサーとそれと
機具との間の特定のリンク仕掛との型式如何により変化
する。次に、ステツプ110において、過した位置信
号FPOSをステートメントFPOS=(127×FPOS+FDBK)/128
に従つて定め、過した位置値FPOSがステツプ108か
らのFDBK値とルーチンの先のサイクルのステツプ110
でセツトされたFPOS値との加重平均となるようにする。
FDBKおよびFPOS値は後でステツプ148において複合負
荷誤差値の一部となる正規化した位置フイードバツク項
を定めるため使用し、他方、FDBK値はステツプ162に
おいて位置誤差値PERRを定めるため使用する。
次に、ステツプ112において、感知された引張力値DR
AFTをステートメントDRAFT=(DRAFT+A(1))/2によ
り定め、該ステップ112でセットされるDRAFT値
が引張センサー30からの入力A(1)と初期値としてゼ
ロ若しくは先のサイクルのステツプ112でセツトされ
るDRAFT値との均一な加重平均となるようにする。次
に、ステツプ114において、過した引張値FDRFT値
をステートメントFDRFT=(127×FDRFT+DRAFT)128に
より定め、ステツプ114においてセツトしたFDRFT値
がステツプ112からのDRAFT値とゼロである初期のFDR
FT値すなわちルーチンの先のサイクルのステツプ114
においてセツトしたFDRFT値との加重平均となるように
する。このDRAFT値はまたルーチンで後に負荷誤差値し
たLERRを定めるにも使用する。
次に、ステツプ116において、過した指令値FCOMを
後のステツプ146においてセツトされるCOMMから引き
出す。次に、ステツプ118において、スイツチ60の
状態を調べ、もしボタン58が押し下げられる場合に負
荷指令スイツチ値LCSWを1にセツトし、もしボタン58
が解放されているとLCSW値を0に等しくセツトする。ス
テツプ119において、位置指令信号PCOMを変換器54
からの値A(3)から引き出して機具の所望位置を表わ
す。
次に、もし位置指令値PCOMが130のデジタル計数より
大であるとステツプ120がアルゴリズムの流れをステ
ツプ146に向ける。そうでない場合、ステツプ120
はアルゴリズムの流れをステツプ122に向けて、LCSW
値を調べる。ボタン58が押し下げられていない場合の
如くもしLCSW=0であると、ステツプ122はアルゴリ
ズムの流れをステツプ130に向け、さもないとルーチ
ンはステツプ124に進み、このステツプではTEST値を
1または「オン」値に等しくセツトする。
ステツプ124の後に、もし後のステツプ168か17
0において定めるLCONT値が1に等しいとき、ステツプ
126はアルゴリズムの流れをステツプ138に向け
る。さもないと、ステツプ126はアルゴリズムの流れ
をステツプ128に向け、このステツプ128では引張
力セツト点値LCOMを255に等しくセツトする。これに
よりLERR値を大きい負の値にし、制御系統が後で説明す
るステツプ166−170の作用により、位置制御モードにす
る時、ステツプ148、150からのLERR値がPERR値に、干渉
しないようにする。従つて、運転者は負荷誤差値の干渉
を受けずに位置制御の下に機具を上下動できる。ステツ
プ128の後に、ルーチンはステツプ146に進む。
他方、もしボタン58が押し下げられ、かつ制御系統が
その引張力応答制御モードにある場合、ステツプ126
はアルゴリズムの流れをステツプ138に向け、このス
テツプ138ではLCOM値を先のステツプ116で定めた
FCOM値に等しくセツトする。次に、ステツプ140にお
いて、記憶された過ずみの位置フイードバツク値SFPO
Sを先のステツプ110で定めた過ずみの位置フイー
ドバツクFPCSの値とする。ステツプ140に続いて、LC
OM値を符号144で表わしたルーチン部分において所定
の量だけ増分する。従つて、もしボタン58をある時間
にわたり押し下げ状態に保持すると、LCOM値はルーチン
部分144を反覆することにより漸次に増大する。この
ようにして、所望の引張りセツト点値LCOMになるまで運
転者はボタン58を押し下げ状態に保持できる。
もし、ステツプ122において、ボタン58を解放され
た場合、ボタン58がルーチンの先のサイクルにおいて
押し下げられていたか、どうかを確めるためTEST値をス
テツプ130で調べる。もしボタン58が先のサイクル
中に解放されていた場合には、TESTはステツプ132の
先の作用によりゼロに等しくなり、ステツプ130はア
ルゴリズムの流れをステツプ146に向け引張力セツト
点値LCOMはボタン58が押し下げられた時、ステツプ1
38でセツトされたまゝとなる。しかしながら、もし先
のサイクル中にボタン58が押し下げられていた場合に
は、ステツプ130がアルゴリズムの流れをステツプ1
32に向け、このステツプ132ではSFPOS値をステツ
プ110からのFPOSの値とし、TESTをゼロに等しくセツ
トしてステツプ130がルーチンの次のサイクルにおい
てステツプ132に戻るのを防止する。このようにし
て、ボタン58が押し下げられた後に解放される毎にSF
POS値を1回だけ決め直す。次に、もし制御装置が引張
力応答制御モードにあると、ステツプ134はアルゴリ
ズムの流れをステツプ146に向け、それによりボタン
58が押し下げられた時に、引張力セツト点値LCOMがス
テツプ138で定めた値のままとなるようにする。しか
しながら、もし制御装置が位置応答制御モードにある
と、ステツプ134はアルゴリズムの流れをステツプ1
36に向け、このステツプ136ではLCOMをステツプ1
14からの過した引張値FDRFTに等しくセツトする。
ステツプ146では、暫定指令値COMMをステツプ128
かステツプ136またはステツプ138、及び144で
定めたLCOM値に等しくセツトする。車輪のすべりまたは
エンジン速度もしくはその両方の如き追加の入力を有す
る連接部制御装置に対しては、車輪のすべりとエンジン
速度とに関する追加の誤差因子をステツプ146でLCOM
値に加えることができる。次いで、ステップ148及び
150で負荷誤差LERRを計算する。負荷誤差は基本
的には負荷(引張力)指令信号COMMと感知引張力D
RAFTとの差によって導き出される。ステツプ148
で(FDBK−SFPOS)×.4の項が付加されてい
るのは土壌条件に応じた補正を行うために実験的に導き
出されたものであり、必ずしも負荷誤差計算に固有のも
のではない。同様に、ステップ150で(FDBK−F
POS)を考慮しているのはヒッチが急速に上下動され
ているときに当該ヒッチの制御を補正するために実験的
に導き出されたものである。ステップ150で計算され
たLERR値は次にステツプ152において最小値と最
大値との間に制限する。次いで、ステツプ162におい
て、位置誤差値PERRを値PCOMとFDBKとから引き出し、ス
テツプ164で制限する。
次に、ステツプ166において、PERR値とLERR値とを比
較する。もしPERR値がLERR値より大であると、弁指令値
HVCOをステツプ170においてPERR値に等しくセツトす
る。他方、もしLERR値がPERR値より大であるかそれと等
しいと、HVCO値をステツプ168においてLERR値に等し
くセツトする。従つて、値PERRとLERRとのうちのいづれ
が最も正であるかにより、制御装置は、位置誤差信号PE
RRまたは負荷すなわち複合誤差信号LERRのいづれかに応
答して機具を上下動させる。また、ステツプ168にお
いて、LCONT値を1に等しくセツトして、先のステツプ1
26、144において制御系統が引張力応答制御モードであ
ることを示す。同様に、ステツプ170において、LCON
Tを0に等しくセツトして、制御装置が位置応答制御モ
ードであることを示す。
ステツプ168か170からの正か負のデジタルHVCO値
を、たとえば、PIT320を経てパルス幅変調信号に変換し
て制御弁34のトルクモータに印加し、それにより正の
HVCO値が増大し機具(図示せず)を引き上げるように作
用する。機具の運動速度はHVCO値の大きさに比例する。
機具を引き上げると、LERR値はまたはPERR値が減少しま
たHVCO値が最小になる安定状態になるまで、HVCO値も減
少する。逆に、負のHVCO値は新たな安定状態になるまで
機具を下げさせる。ステツプ168か170の後、ルー
チンはステツプ174を経てステツプ104に戻る。他
の反覆速度も適当であるが、100ヘルツの速度で反覆
できる。
以上説明した制御装置を使用することにより、連接部と
機具とは押しボタン58を押し下げて置いてレバー50
を前方に動かす(第1図から見て左方に)ことにより引き
下げできる。適当な深度になりまたそれに対応して引張
力も適当になると、運転者はボタン58を解放する。ボ
タン58を解放する瞬間に平均化すなわち過された引
張力が保持され、その後の運転中に引張力作用セツト点
として使用される。ボタン58を解放して置いて、制御
装置はその引張力応答モードで作動し、レバー150を
更に前方に動かしても連接部と機具とはそれ以上下がら
ない。トラクタがでこぼこの道路上で縦揺れする時、連
接部が自由に運動できるようレバーは前方に完全に動か
す必要がある。連接部と機具とは、ボタン58を解放し
た際に占めていた位置を越えてレバー50を後方に引つ
張ることにより(第1図から見た右方に)引上げでき
る。これにより位置指令値PCOMを増大し、それと対応し
て位置誤差値PERRも増大し、それによりPERR値はLERR値
より大となる。次いで、連接部と機具とをレバー50の
戻り運動に正比例して引き上げる。
もしレバー50が最も前方位置にあると、運転者はステ
ツプ144においてLCOM値を増分するようボタン58を
押し下げるだけで機具の土壌侵入深度を増し、それに対
応して引張力を増大する。(1列の作物のはしにおける
如く)すき作業後に、位置制御レバーを使用してもし運
転者が機具を引き上げ、次いでこのレバーを使用して機
具を引き下げると、制御装置は最も新しく行つたすき作
業中に記憶したセツト点値で作動する。従つて、運転者
は機具を上下動させる毎に作用セツト点を決め直す必要
がないので、運転者の仕事は簡素化する。
前記したフローチヤートを、マイクロプロセツサ310
の如きデジタルデータ処理機でアルゴリズムを行うた
め、標準の用語に変えることは、当業者には明かなこと
と思う。
また、前記した特定の数値が例示にすぎず、異なる機具
または車輌用に制御装置を適応させることもでき、本発
明の範囲を逸脱することなく変更できる。また引張棒検
知によるか、引張リンクのT−字形棒によるか、けん引
された機具に設けた遠隔シリンダの流体をソレノイド作
動揺動軸制御弁からけん引された機具の遠隔シリンダに
そらせるそらせ弁との流体連通を制御する電動4方向3
位置制御弁で、けん引された機具を制御することも本発
明の範囲に入る。同様に、連接部引張リンク仕掛におけ
る引張検知により揺動軸シリンダと直列の1つまたはそ
れ以上の数の遠隔シリンダで半一体の機具を制御するこ
とも本発明の範囲に入る。
本発明を1つの特定の具体例に関連して説明したが、以
上の説明に照して種々代替、変形および変更できること
は当業者には明らかと思う。従つて、そのような代替、
変形および変更したものも前記特許請求の範囲の本発明
内に含まれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る制御装置を備えた農耕用トラクタ
の略図、第2図は第1図の一部分の詳細図、第3a図な
いし第3c図は第1図に示した中心処理ユニツトが行う
アルゴリズムのフローチヤートと第4図は本発明に使用
するよう接続された中心処理ユニツトの略図である。 10……車両、18……接続手段、 26……作動手段、30……引張センサ、 32……位置センサ、 40……信号処理ユニット、 50……レバー、54……変換器、 58、60……スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ト−マス・ウイリアム・ハンクス アメリカ合衆国アイオワ州50613シ−ダ −・フオ−ルズ・クリア−ビユ−・ドライ ブ4316 (72)発明者 ケネス・ア−ル・マ−フイ− アメリカ合衆国アイオワ州50669レインベ ツク・ア−ル・ア−ル・ナンバ−1 (56)参考文献 特開 昭54−35008(JP,A) 特開 昭55−153505(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地中に侵入する機具を取付ける接続手段
    と、印加される信号に応答して機具の地中信号深度を変
    えるため機具を上下させる作動手段とを有する車両の制
    御装置において、 運転者によって操作される可動のレバーと、該レバーに
    連結されレバーの位置に応じて機具の所望位置を表す位
    置指令信号を発生する変換器とを有する、運転者が制御
    する手段と、 機具の実際位置を表す位置指令信号を発生する位置セン
    サと、 機具が土壌に作用することにより生じた実際の引張力を
    表す引張信号を発生する引張センサと、 レバーに装着された、運転者が操作するスイッチと、 各センサとスイッチとに連結された信号処理ユニットと
    を備え、該信号処理ユニットが引張信号の選択された値
    を引張セット点値として記憶する記憶手段と、引張信号
    と引張セット点値との間の差から負荷誤差信号を発生す
    る手段と、位置信号と位置指令信号との差から位置誤差
    信号を発生させる手段と、位置誤差信号と負荷誤差信号
    のうちの大きい方の信号によって作動手段を作動させて
    機具を上下動させる手段を有し、スイッチはそれが作動
    されているときに機具に生じている引張力を引張セット
    点値として上記記憶手段に記憶させるように作用するこ
    とを特徴とする車両の制御装置。
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