JPH10278832A - 作業車両の操向制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、農業用トラクタ等の作業車両には、ス
テアリングハンドルの操向量に対して前輪の切れ角量を
大きくする操向装置を有するものが有った。しかしなが
ら、これらの作業車両は、各種作業を行なうために、車
速が高速であったり低速であってたりするので前輪の操
向量が一律に大きく変化するだけでは、作業の効率を損
なうことが有った。 【解決手段】 ステアリングハンドルの操作量に対する
前輪の操向量を変更可能なパワーステアリング装置を有
するトラクタに、車速を検出する対地式ドップラセンサ
を設け、この対地式ドップラセンサの検出に応じて前記
パワーステアリング装置による前輪の操向量を変化させ
る構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トラクタや田植
え機の農業用、或いはブルトーザ等の建設用、運搬用等
の作業車両の操向制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術、及びその課題】従来、作業車両には、作
業中の旋回や操向を容易に行うために操向操作部の操作
量に対する操向輪の操向量を変更可能な操向装置を有す
るものがあった。例えば、特開平８−２６１２６号公報
には圃場での旋回時に、ステアリングハンドルの操向量
に対して前輪の切れ角量を大きく変更する移動農機の旋
回装置が示されている。そして、前記公報に示されてい
る旋回装置は、変速レバーの操作位置を検出して、この
操作位置が高速側へされると旋回装置の作動を「切」と
する構成としている。

【０００３】しかしながら、上記公報による技術では、
旋回装置が「入」の状態では常に前輪の切れ角量が一定
であるために、トラクタでの作業でも薬液散布作業のよ
うに低速（約０．２ｋｍ／時）で作業を行うときには、
ステアリングハンドルの操作量に対して前輪の切れ角度
が小さすぎると、旋回操作が煩わしく、また逆に代掻き
作業のように高速（約８〜１０ｋｍ／時）で作業を行う
場合は、ステアリングハンドルの操作量に対して前輪の
切れ角度が大きすぎると車体が大きくふらついて、車体
の操向性が悪くなるという課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、以上のよう
な課題を解消するために、次のような技術手段を講じ
た。即ち、操向操作部１の操作量に対する操向輪２，２
の操向量を変更可能な操向装置３を有する作業車両にお
いて、この車両に車速を検出する車速検出手段４を設
け、この車速検出手段４の検出に応じて前記操向装置３
による操向輪２，２の操向量を変化させる作業車両の操
向制御装置とした。

【０００５】

【発明の作用効果】以上のように構成した作業車両の操
向制御装置は、車速検出手段４により車両の車速を検出
し、これに応じて操向操作部１の操作量に対する操向輪
２，２の操向量を変化する構成としたので、作業に適し
た操向輪２，２の操向量を得ることができる。従って、
作業車両の操作性が向上すると共に、高速作業時の車体
のふらつきが無くなり安全な作業をおこなうことができ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】この発明の課題、及び解決手段は
以上の如くであり、作業車両の一例として農用トラクタ
（以下、トラクタ１０）について説明する。トラクタ１
０は、機体前部のボンネット１１内部にエンジン１２を
載置し、このエンジン１２からクラッチハウジング、ミ
ッションケース１３等を一体的に連結して設けている。
そして、エンジン１２の下方に前輪車軸ケース３７を左
右方向に回動自在に支持し、これに左右一対の操向輪で
ある前輪２，２を設け、ミッションケース１３の後部に
は左右一対の後輪１５，１５を設けている。前記車軸ケ
ース３７の上部には前輪２，２にかかる荷重を検出する
手段である歪みセンサ７を設けている。そして、前記エ
ンジン１２の回転動力を、クラッチハウジング内の主ク
ラッチ１６で断続し、ミッションケース１３内の前後進
切換装置１７で正転、或いは逆転に切り替えて車体の進
行方向を変更し、さらに主変速装置１８，副変速装置１
９で適宜減速し、後輪１５，１５へ伝達する構成となっ
ている。また副変速装置１９から出力した回転動力は、
前輪駆動軸２０へも伝達して、前輪駆動伝達装置２１を
介して前輪２，２も伝達可能な構成となっている。車体
の下部には、車速検出手段である対地式ドップラセンサ
４を設け、トラクタ１０の車速を検出する構成となって
いる。

【０００７】前記ボンネット１１の後方には、ステアリ
ングポスト２２を設け、この上部に操向操作部であるス
テアリングハンドル１を突出して設けている。このステ
アリングハンドル１の回動操作は、後述する操向装置で
あるパワーステアリング装置３を経由して前記前輪２，
２を繰向する構成となっている。また、このステアリン
グハンドル１の下方には前後進切換レバー２５を設け、
前記前後進切換装置１７を切り替えて車体の進行方向を
前進後進に切り替える構成となっている。

【０００８】トラクタ１０の操縦席２６の近傍について
説明すると、この操縦席２６側方には、走行用変速レバ
ー２７、作業機昇降用のポジションレバー２４を設けて
いる。そして、変速レバー２７の回動基部にはポテンシ
ョメータ２７ｐを設け、オペレータの変速操作位置を検
出する構成となっている。そして、変速レバー２７を前
方へ操作すると前記変速装置１８，１９を油圧シリンダ
や多板式油圧クラッチ等のアクチュエータを介して、低
速側へ切り替え、変速レバー２７を後方へ操作するにし
たがい高速位置に変速する構成となっている。また、ポ
ジションレバー２４の回動基部にもポテンショメータ２
４ｐを設け、この操作角度と後述するリフトアーム設定
角度が一致するように作業機３３の昇降高さを変更する
構成となっている。また、変速レバー２７の後方にはこ
の発明の操向制御装置の作動を入り切りする制御入切ス
イッチ３４を設けている。そして、これらの検出装置２
４ｐ，２７ｐやスイッチ３４は操縦席２６下方に設けた
制御部であるコントローラ３５に接続されている。

【０００９】また、トラクタ１０のミッションケース１
３後上部には、油圧シリンダ２８を内装するシリンダー
ケース２９を設け、油圧シリンダ２８のピストンの伸縮
によりケース２９側部に設けたリフトーアーム３０，３
０を回動する構成となっている。また、このリフトアー
ム３０の片側にはこの回動角度を検出するリフトアーム
角センサ３０ｐを設けている。そして、ミッショッンケ
ース１３の後部にはトップリンク３１と左右ロアリンク
３２，３２とからなる３点リンク機構を設け、これに作
業機３３を連結し、ミッションケース１３の背面から突
出するＰＴＯ軸３８の回転を作業機３３の入力軸に伝達
して駆動する構成となっている。

【００１０】前記パワーステアリング装置３について図
４に即して説明すると、油圧ポンプ４０から送り出され
た圧油は、減圧弁４１を介して操舵ユニット４２へ入力
される。この操舵ユニット４２は、ステアリングハンド
ル１の回転操作を伝達して回転されるジロータ４３を備
え、この回転方向によって操舵弁４４が切り替えられ、
油圧ポンプ４０からの圧油を入力して操舵ユニット４２
の左側、或いは右側へ通じる油路４５Ｌ，４５Ｒから出
力する構成となっている。この操舵ユニット４２から出
力された左右油路４５Ｌ，４５Ｒの回路下手側には、油
量調整手段である比例圧力制御弁４６，４６設けてい
る。この比例圧力制御弁４６は、油路４５Ｌ，４５Ｒの
一部を常時開放した構成となっており、前記コントロー
ラ３５からの指令により油路４５Ｌ，４５Ｒを更に大き
く開放する構成となっている。このように、操舵ユニッ
ト４２から出力した圧油の量を調整して前輪２，２の操
向量を操作する構成としたので、操舵ユニット４２の入
力前の圧油の量を調整する構成と比較して、オペレータ
は、常に一定の力で前輪２，２を操向することができ
る。また、通常時に比例圧力制御弁４６で調整された圧
油の一部は、分岐回路５により潤滑油としてクラッチ１
６やタンクＴへ分流されている。

【００１１】前記比例圧力制御弁４５，４５の更に回路
下手側には、チェックバルブ４７，４７を介して前輪操
向用の油圧シリンダ４８を設けている。そして、この油
圧シリンダ４８のピストンの左右夫々を前輪２，２のナ
ックルアーム４９，４９に接続している。また、片側の
ナックルアーム４９には、旋回検出手段である前輪切角
センサ５０を設け、この検出角度をコントローラ３５へ
入力する構成となっている。これにより、コントローラ
３５では、周期的に前輪切角度を検出して単位時間当た
りの前輪切角速度を演算する構成となっている。

【００１２】前記コントローラ３５は、演算処理部であ
るＣＰＵと、操向制御装置の制御プログラムを格納する
ＲＯＭと、各種センサ値や制御状態を記憶するＲＡＭ等
を有する構成であり、この入力部には、制御入切スイッ
チ３４、ドップラセンサ４、変速レバー２７のポテンシ
ョメータ２７ｐ、前輪切角センサ５０、歪みセンサ７を
接続して設けている。また、出力部には、前記前輪操向
用の２つの比例圧力制御弁４６，４６のソレノイド４６
ｓ，４６ｓ、作業機昇降用の油圧シリンダ２８を作動す
る切替制御弁のソレノイド３６，３６を接続して設けて
いる。

【００１３】以上のように構成したトラクタの操向装置
では、オペレータがステアリングハンドル１を回動する
と、前輪操向用の油圧シリンダ４８に作動油が流入して
前輪２，２が操向されるのであるが、コントローラ３５
が比例圧力制御弁４６，４６のソレノイド４６ｓ，４６
ｓに通電する電流値を変更することにより油圧シリンダ
４８に流入する作動油の量が制御されて、ステアリング
ハンドル１の操向量に対する前輪２，２の操向量を変更
することができるようになっている。

【００１４】次に、このトラクタ１０の操向制御装置の
作用について、図６に示したフローチャートに沿って説
明する。最初にトラクタ１０の電源オンと共にコントロ
ーラ３５は、各種スイッチやセンサの状態を読み込み
（ＳＴＥＰ１）、前記ドップラセンサ４の検出結果から
トラクタ１０の車速を演算する（ＳＴＥＰ２）。次に前
輪切角センサ５０の値から、操向速度を演算する（ＳＴ
ＥＰ３）。そして、この操向速度が小回り旋回と想定さ
れる一定速度以上かどうかを判定する（ＳＴＥＰ４）。
この判定がＹＥＳであれば、制御入切スイッチ３４が入
であるか、前記歪みセンサ７の値より前輪負担荷重が小
回り旋回をしたときに車体がふらつかない程度の設定値
以下かどうか、リフトアーム角度が一定以上上昇してい
るかどうか、更に旋回が継続している程度に前輪２，２
が切れている状態であるかどうかを判定し（ＳＴＥＰ５
〜８）、これらの判定がすべてＹＥＳであれば、前記車
速値に応じて比例圧力制御弁４６，４６のソレノイド４
６ｓ，４６ｓに通電を開始する。即ち車速が低速である
ときには油路４５Ｌ，４５Ｒを大きく開放し、車速が高
速であるときには油路の開放度を狭くする。また、この
制御の作動は、ＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ８までの判定がＹ
ＥＳの間は継続され、このなかの判定が１つでもＮＯで
あれば、比例圧力制御弁４６，４６への通電が停止さ
れ、通常のステアリング操作に戻る。

【００１５】以上のように構成した旋回制御装置は、横
軸にステアリングハンドルの操作角度を取り、縦軸に前
輪２，２の切角度を取ると図１のような軌跡を描く。こ
こでは、ステアリングハンドル１の略中立位置に前輪
２，２を操向しない不感帯の領域を設け、この領域内で
前記操向速度の演算と、トラクタ１０の車速を検出して
いる。そして、トラクタ１０の車速が低速のとき、例え
ば、０．２ｋｍ／ｈ程にはステアリングハンドル１を１
回転する間に前輪２，２をロック位置まで操向する状態
としている。これにより、小回り旋回が可能となり作業
の迅速化を図ることができる。そして、車速が速くなる
ほどこの前輪２，２の作動量を変化させて、車速が高
速、８ｋｍ／ｈ程になるとステアリングハンドル１を２
回転する間に前輪２，２の操向量をロック位置にまで作
動する構成となっている。これにより、旋回時にトラク
タ１０を大きくふらつかせることが無くなる。

【００１６】また、ＳＴＥＰ５で、前輪２，２の負担過
重を検出してこの負担過重が大きいときには制御の作動
を牽制する構成としているので、トラクタ１０にフロン
トローダを装着した時や、フロントウエイトを過剰に装
着したときに前輪２，２が急速に切れて車体をふらつか
せることが無くなる。尚、前記車速検出手段の別形態と
しては、前記変速レバー２７のポテンショメータ２７ｐ
により変速レバー２７の操作位置を検出してこれに対応
して前記比例圧力制御４６，４６の開放度を設定する構
成としても良い。また、車速は前輪２，２、或いは後輪
１５，１５を駆動する軸やギヤの回転数を検出すること
で、間接的に車速を検出する構成としてもよい。

【００１７】また、操向装置の別形態としては、前述の
様な比例圧力制御弁を有さないパワーステアリング装置
を設け、このパワーステアリング装置へ入力するステア
リングハンドル１の回転数を増減速して前輪２，２の操
向量を変更しても良い。また、インテグラル式のパワー
ステリング装置を有するトラクタでは、図７のように、
この前輪２，２のピットマンアーム５５と、前輪２，２
のナックルアーム５６を連結するドラックロッド５７と
ピットマンアーム５５との支点をスライドする構成とし
てもよい。ここでは、ピットマンアーム５５に、このア
ーム長手方向に長穴を設け、この長穴にドラックロッド
５７の一端を連結し、この連結点を油圧シリンダ５８の
ピストンの伸縮により変化する構成としている。即ち、
車速が早いときには、ピットマンアーム５５の回動支点
と前記ドラックロッド５７の連結支点の距離を近づけて
（図中一点鎖線）アーム比を小さくし、ステアリングハ
ンドル１の操作量に対し前輪２，２の操向量を小さくす
る。

【００１８】また、車速が遅いときには、ピットマンア
ーム５５の回動支点と前記ドラックロッド５７の連結支
点の距離を長くし、アーム比を大きくして、ステアリン
グハンドル１の操作量に対し前輪２，２の操向量を大き
くする構成としている。これにより、作業に適した前輪
２，２の操向量を得ることができ、トラクタの操作性を
向上すると共に、安全な作業をおこなうことができる。

【００１９】尚、特許請求の範囲に実施の形態の構成に
対応する部材の符号を付すが、この符号により、この発
明をこの実施の形態に限るものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】車速に応じた前輪の切れ角を示すグラフ。

【図２】トラクタの全体側面図。

【図３】トラクタの伝動機構線図。

【図４】パワーステアリング装置の油圧回路図。

【図５】コントローラの接続を示す図。

【図６】フローチャート図。

【図７】操向装置の別形態を示す図。

【符号の説明】

１ ステアリングハンドル ２ 前輪 ３ パワーステアリング装置 ４ ドップラセンサ １０ トラクタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 勉 愛媛県伊予郡砥部町八倉１番地 井関農機 株式会社技術部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 操向操作部１の操作量に対する操向輪
   ２，２の操向量を変更可能な操向装置３を有する作業車
   両において、この車両に車速を検出する車速検出手段４
   を設け、この車速検出手段４の検出に応じて前記操向装
   置３による操向輪２，２の操向量を変化させることを特
   徴とする作業車両の操向制御装置。