JPH10287257A

JPH10287257A - 作業車両の操向装置

Info

Publication number: JPH10287257A
Application number: JP11636197A
Authority: JP
Inventors: Junichi Oshita; 淳一大下; Tomoyuki Ishida; 智之石田
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1997-04-17
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】操向ハンドルの少ない操作量でも急旋回する
ことができ、かつ旋回終了時のハンドル操作が容易であ
るようにする。【構成】人為操作される操向操作部と、該操向操作部
の操作に基づいて操向される操向輪と、操向操作部の操
作に対する操向輪の操向を変更する変更手段とを具備す
る作業車両の操向装置において、前記操向輪を中立位置
から左右いずれかに切る行程中に前記変更手段が作動し
た場合、当該操向輪を切る行程Ｎ→Ａ→Ｂ→Ｃと操向輪
を切り位置から中立位置へ戻す行程Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｎと
で、操向操作部の操作位置と操向輪の切れ角との相互関
係を異ならせた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋回時等に機体を
素早く方向転換できるようにした作業車両の操向装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばトラクタ等の作業車両の場合、操
向ハンドルを中立位置から右もしくは左に約２回転させ
ると、操向輪の操向角が最大となるよう設定されてい
る。トラクタは圃場の端で機体を急旋回させることが多
いが、その度に一気に操向ハンドルを約２回転させて方
向転換するのは容易ではない。

【０００３】そこで、操向ハンドルの操作量に対する操
向輪の操向量を変更可能な変更手段を設け、操向輪の切
れ角変化速度が所定速度以上である等の予め設定されて
いる条件を満たす場合、操向ハンドルの操作量に対する
操向輪の操向量が大きくなるように前記変更手段が作動
し、操向ハンドルの少ない操作量でも急旋回させられる
ようにした作業車両の操向装置が当出願人によって出願
されている（特願平９−１５１５５号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の操向装置
は、旋回開始時に変更手段が作動し操向ハンドルの操作
量に対する操向輪の操向量が大きくなった場合、旋回が
ほぼ終了してハンドルを戻すと操向輪が急に中立側に戻
ってしまうため、旋回後の機体進路を作業条に合わせる
のが難しかった。本発明は、操向ハンドルの少ない操作
量でも急旋回することができ、かつ旋回終了時のハンド
ル操作が容易であるようにすることを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次のように構成した。すなわち、本発明に
かかる作業車両の操向装置は、人為操作される操向操作
部と、該操向操作部の操作に基づいて操向される操向輪
と、操向操作部の操作に対する操向輪の操向を変更する
変更手段とを具備する作業車両の操向装置において、前
記操向輪を中立位置から左右いずれかに切る行程と操向
輪を切り位置から中立位置へ戻す行程とでは、前記変更
手段が作動する際における操向操作部の操作位置と操向
輪の切れ角との相互関係が異なるように構成したことを
特徴としている。

【０００６】

【発明の実施の形態】まず、本発明の操向装置を設けた
トラクタの概要について説明する。図１に示すトラクタ
１は、前後四輪駆動車両であって、機体の四隅部に前輪
２，２と後輪３，３を備えている。機体前部に搭載した
エンジン５の回転動力を、該エンジンの後方に設けたミ
ッションケース６内の変速装置により適宜変速し、その
動力を前輪２，２及び後輪３，３に伝達している。図示
しない４ＷＤ切替装置により、後輪のみを駆動する後輪
２駆状態と、前輪及び後輪を等速度で駆動する４ＷＤ状
態と、前輪の方が後輪よりも速い速度で駆動する前輪増
速状態とに切り替えられるようになっている。左右の後
輪３，３の前方から上方にかけてフェンダー７，７が取
り付けられ、この左右フェンダーの間に座席８が設けら
れている。座席８の前方には、操向輪である前輪２，２
の操向操作部としての操向ハンドル９が設けられてい
る。

【０００７】機体の後部には昇降油圧シリンダ１１で上
下回動させるリフトアーム１２，１２が設けられてい
る。このリフトアーム１２，１２の先端部と作業機装着
用のロワリンク１３，１３の中間部がリフトロッド１
４，１４で連結されており、リフトアーム１２，１２を
上げ作動及び下げ作動させることにより、ロワリンク１
３，１３とトップリンク１５で三点支持されるロータリ
耕耘装置等の作業機（図示せず）が昇降するようになっ
ている。なお、片方のリフトロッド１４（図示例では右
側）は左右傾動用の油圧シリンダになっており、該油圧
シリンダを伸縮させることにより、作業機の左右傾斜が
調整される。

【０００８】このトラクタ１の操向装置はパワーステア
リング（以下、「パワステ」とする）機構で、操向ハン
ドル９に加えられる人為操作に基づき、パワステシリン
ダ１９で前輪２，２の角度を変更するようになってい
る。

【０００９】図２は操向装置の油圧回路を表している。
油圧ポンプ２０から送り出される圧油の一部が、油路２
１を通ってパワステユニット２２に供給される。パワス
テユニット２２は、操向ハンドル９に接続するステアリ
ングシャフト９ａにてそれぞれ操作される方向制御弁２
２ａ及びポンプ２２ｂを備えており、操向ハンドル９が
中立位置にある時は油路２１と油路２３とがつながり圧
油がそのまま油タンク２４へ戻され、操向ハンドル９を
中立位置から右に回すと、油路２１と油路２５とがつな
がり操向ハンドルの回動量に相当する流量の圧油がパワ
ステシリンダ１９の右側シリンダ室１９ａへ送られると
共に、油路２７と油路２３とがつながり該シリンダの左
側シリンダ室１９ｂ内の油が油タンク２４へ戻され、操
向ハンドル９を中立位置から左に回すと、油路２１と油
路２７とがつながり操向ハンドルの回動量に相当する流
量の圧油がパワステシリンダ１９の左側シリンダ室１９
ｂへ送られると共に、油路２５と油路２３とがつながり
該シリンダの右側シリンダ室１９ｂ内の油が油タンク２
４へ戻されるように構成されている。なお、油タンク２
４へ戻される油の一部はメインクラッチ２８へ潤滑油と
して供給される。符号３０，３１，３２はそれぞれリリ
ーフ弁である。

【００１０】前記油路２５，２７と前記油路２３は戻し
油路３４で結ばれている。この戻し油路３４は、該回路
を開閉するためのパワステ流量調整弁３５によって油路
２５，２７と接続されている。戻し回路３４が開いた状
態では、パワステユニット２２を通過した圧油の一部
（約１／２）が戻し油路３４を通って油タンク２４へ戻
され、残りがパワステシリンダ１９へ供給される。パワ
ステ流量調整弁３５を駆動して戻し回路３４を閉じる
と、パワステユニット２２を通過した圧油の全量がパワ
ステシリンダ１９へ供給されるようになる。したがっ
て、戻し回路３４が開いた状態に比べ、戻し回路３４が
閉じた状態は、前輪２，２の操向速度が約２倍に増速さ
れる。この油圧回路では、パワステ流量調整弁３５が操
向操作部（操向ハンドル９）の操作量に対する操向輪の
操向量を変更する変更手段となっている。

【００１１】油路２５，２７におけるパワステ流量調整
弁３５とパワステシリンダ１９の間にはパイロットチェ
ック弁３６，３６がそれぞれ設けられており、操向ハン
ドル９が中立位置にある時に戻し油路３４から油が漏れ
るのを防止し、直進性を維持するようにしている。

【００１２】操向装置の制御装置は、図３のブロック図
に示す構成となっている。すなわち、リフトアーム１２
の角度を検出するリフトアームセンサ４０、車速を検出
する車速センサ４１、エンジン回転数を検出するエンジ
ン回転数センサ４２、ステアリング操作速度（操向ハン
ドル９の操作速度、或は前輪の切れ角変化速度）を検出
するステアリングセンサ４３、前輪の切れ角を検出する
切れ角センサ４４、及びミッションが後進にシフトされ
るとＯＮになるバックスイッチ４５の検出結果が入力イ
ンターフェイス４６を介してマイコン４７に入力され、
マイコン４７から出力インターフェイス４８を介してパ
ワステ流量調整弁３５のソレノイド３５ａと操向制御モ
ード表示用モニタ４９に適宜出力される。マイコン４７
では、図４乃至図１０のフローチャートに示す各制御を
行う。

【００１３】まず、図４の制御により、操向制御モード
を決定する。すなわち、作業機が作業位置へ下降してか
ら一定時間以上経過、且つ車速が設定速度（例えば７ｋ
ｍ／ｈ）以下、且つエンジン回転数が設定回転数（例え
ば１５００ｒｐｍ）以上である場合は、作業中であると
判断してパワステ増速可能モードになり、いずれか一つ
の条件でも満たさない場合は、作業中でないと判断して
パワステ増速不可モードになる。

【００１４】図５の制御により、パワステ増速可能モー
ドである時にステアリング操作速度が設定速度以上にな
ると、パワステ増速出力がＯＮになり、ソレノイド３５
ａが励磁され戻し油路２４が閉じる。これにより、操向
速度が増速され、少ない操向ハンドルの操作量で急旋回
を行うことができるようになる。

【００１５】前記ステアリング操作速度の設定速度は前
進時Ｓ_F と後進時Ｓ_B とで異なっており、前進時よりも
後進時を遅くしている（Ｓ_F ＞Ｓ_B ）。圃場の隅等にお
いて後進で旋回する際には、オペレータが後方を振り向
いて作業機の位置を確認しながら片手ハンドルでハンド
ル操作を行う。このような場合、素早いハンドル操作が
できないので、比較的遅い操作速度でもパワステ増速出
力がＯＮするようにし、後進での急旋回を可能としてい
るのである。後進で旋回する際の安全性を重視する場合
には、逆に前進時の設定速度より後進時の設定速度を速
くし（Ｓ_F ＜Ｓ_B ）、パワステ増速出力がＯＮしにくく
するとよい。

【００１６】図６の制御により、パワステ増速出力ＯＮ
の状態で前輪が操向可能範囲の末端のロック位置まで切
られると、一旦パワステ増速出力がＯＦＦとなる。その
後、ステアリング戻し操作があり、そのステアリング操
作速度が設定速度（ステアリング切り操作時と同じ）以
上になると再度パワステ増速出力がＯＮになり、ステア
リング操作速度が設定速度未満の場合はパワステ増速出
力をＯＦＦのままとする。旋回がほぼ終了した時点でパ
ワステ増速出力をＯＦＦすることにより、前輪を素早く
中立に戻すか、或は前輪をゆっくり戻しながら旋回後の
機体進路を作業条に合わせやすくするかをオペレータの
意志で決定することができる。

【００１７】ハンドル操作量と前輪切れ角の関係は図１
１のようになる。Ｎ→Ａは、操向ハンドル９の遊びの範
囲で、ハンドル操作しても前輪は直進状態のままであ
る。Ａ→Ｂはパワステ増速出力ＯＦＦ（変更手段が停
止）の状態で、パワステユニット２２を通る圧油の一部
（約１／２）だけがパワステシリンダ１９に供給され、
比較的ゆっくりした操向速度で前輪２，２が切られる。
Ｂ→Ｃはパワステ増速出力ＯＮ（変更手段が作動）の状
態で、パワステユニット２２を通る圧油の全量が操舵用
パワステシリンダ１９に供給され、Ａ→Ｂの約２倍の速
度で前輪２，２が切られる。Ｃはステアリングロック位
置で、それ以上ハンドルを回しても圧油はリリーフされ
る。Ｄ→Ｅはパワステ増速出力ＯＦＦ（変更手段が停
止）の状態で、比較的ゆっくりした操向速度で前輪２，
２が戻される。Ｅ→Ｆはパワステ増速出力ＯＮの状態
で、Ｅ→Ｆの約２倍の速度で前輪２，２が戻される。Ｆ
はステアリング戻し時にパワステ増速出力をＯＦＦする
点で、これについては図７の制御でふれる。

【００１８】このように、操向輪を中立位置から左右い
ずれかに切る行程中に変更手段が作動した場合、当該操
向輪を切る行程Ｎ→Ａ→Ｂ→Ｃと操向輪を切り位置から
中立位置へ戻す行程Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｎとでは、操向操作部
の操作位置と操向輪の切れ角の相互関係が異なってい
る。この制御では、操向速度に基づいてパワステ増速出
力をＯＮ・ＯＦＦするため、変更手段であるパワステ流
量調整弁３５が切り替わるタイミングが旋回ごとに異な
る。

【００１９】実際には、図７に示すように、パワステ増
速出力がＯＮされると、ＯＮになってから一定時間（例
えば約０．３秒）の間はパルス出力し、その後、連続出
力を行うようにしている。これは、操向速度が急激に変
化せず、オペレータに違和感を与えることなく、スムー
ズなステアリング操作を行えるようにするためである。
また、操向ハンドルが遊び範囲の近くまで戻されると、
パワステ増速出力がＯＦＦする。操向ハンドルの遊び範
囲を中立±１／４回転とするならば、パワステ増速出力
がＯＦＦするタイミングは、それよりもやや広い範囲、
例えば切れ角センサ４４が中立±３／８以内を検出した
時点とするのがよい。

【００２０】なお、図８に示すように、ステアリング切
り操作時にパワステ増速出力がＯＮされなかった場合
は、ステアリング戻し操作時にステアリング操作速度が
設定速度以上になってもパワステ増速出力をＯＮせず、
ステアリング切り操作時のオペレータの意志にそった旋
回を行うようにしている。

【００２１】ステアリング操作速度が極端に遅いとパワ
ステシリンダ１９が作動しないことがあるので、図９に
示す制御により、ステアリング操作速度が前記設定速度
（例えば操向ハンドルの操作速度で６０ｒｐｍ）以上で
ある場合以外に、ステアリング操作速度が所定速度（例
えば操向ハンドルの操作速度で２０〜３０ｒｐｍ）以下
である場合にもパワステ増速出力をＯＮするようにして
いる。

【００２２】図１０の制御により、前記パワステ増速可
能モードの時にはモニタ４９が点滅し、実際にパワステ
増速出力がＯＮになっている時にはモニタ４９が点灯
し、パワステ増速不可モードの時はモニタ４９が消灯す
るようになっているので、オペレータが操向制御状態を
容易に把握できる。

【００２３】また、このトラクタは、機体が旋回を開始
すると、作業機が自動的に上昇すると共に、旋回内側の
後輪にブレーキがかかるようになっているが、これらの
タイミングはパワステ増速出力ＯＮの時はパワステ増速
出力ＯＦＦの時よりも早くなるように構成されている。
例えば、作業機が上昇を開始するタイミングは、パワス
テ増速出力ＯＦＦの時は操向ハンドルの操作位置で中立
±０．５〜１．０５回転（ステアリング操作速度によっ
て変動）で、パワステ増速出力ＯＮの時は操向ハンドル
の操作位置で中立±０．５〜０．９５回転である（図１
３）。また、後輪ブレーキがかかるタイミングは、パワ
ステ増速出力ＯＦＦの時は操向ハンドルの操作位置で中
立±１．２５回転で、パワステ増速出力ＯＮの時には操
向ハンドルの操作位置で中立±１．１５回転である。

【００２４】上記制御例は操向速度に基づいてパワステ
増速出力をＯＮ・ＯＦＦする構成であるが、操向角度に
基づいてパワステ増速出力をＯＮ・ＯＦＦする構成とし
てもよい。

【００２５】図１２は、後者の制御方法におけるハンド
ル操作量と前輪切れ角の関係を表している。Ｎ→Ａは、
操向ハンドル９の遊びの範囲で、ハンドル操作しても前
輪は直進状態のままである。Ａ→Ｂはパワステ増速出力
ＯＦＦ（変更手段が停止）の状態で、比較的ゆっくりし
た操向速度で前輪２，２が切られる。Ｂ点で前輪切れ角
が一定値α以上になると、パワステ増速出力がＯＮ（変
更手段が作動）となり、Ａ→Ｂの約２倍の速度で前輪
２，２が切られる。ステアリングロック位置Ｃまで前輪
が切られると、それ以上ハンドルを回しても圧油はリリ
ーフされる。ステアリングロック位置Ｃになってもパワ
ステ増速出力ＯＮのまま保たれ、Ｄ→Ｅは速い操作速度
で前輪２，２が戻される。Ｅ点で前輪切れ角が一定値β
以下になると、パワステ増速出力がＯＦＦとなり、比較
的ゆっくりした操向速度で前輪２，２が中立まで戻され
る。

【００２６】この制御についても、操向輪を中立位置か
ら左右いずれかに切る行程中に変更手段が作動した場
合、当該操向輪を切る行程Ｎ→Ａ→Ｂ→Ｃと操向輪を切
り位置から中立位置へ戻す行程Ｄ→Ｅ→Ｎとでは、操向
操作部の操作位置と操向輪の切れ角の相互関係が異なっ
ている。旋回の大半の時間は通常よりも操向速度が速く
なるため、少ない操向ハンドルの操作量で急旋回を行う
ことができ、しかも前輪を切る行程でパワステ増速出力
がＯＮになる時の前輪切れ角よりも前輪を戻す行程でパ
ワステ増速出力がＯＦＦになる時の前輪切れ角の方が大
きいので、旋回終了時の進路調節が容易である。また、
変更手段であるパワステ流量調整弁３５が切り替わるタ
イミング（前輪切れ角に対する）は各旋回で常に一定で
あるので、操向の特性が把握しやすく操縦が容易であ
る。

【００２７】なお、操向操作部の操作に対して操向輪の
操向を変更する変更手段を有する操向装置の別形態とし
て、ステアリングシャフトにこの軸の回転を変速する変
速装置を設け、該変速装置の変速比を変更手段である電
動シリンダ等のアクチュエータにより切り替えてパワス
テユニットに入力する構成としても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明にかかる作業
車両の操向装置は、旋回時に操向速度を速くすることに
より、少ない操向ハンドルの操作量で急旋回を行うこと
ができ、また操向輪を切る行程と戻す行程とで操向操作
部の操作位置と操向輪の切れ角の相互関係を異ならせる
ことにより、オペレータの意志に合った操向特性が得ら
れ、旋回終了時のハンドル操作が容易になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】トラクタの側面図である。

【図２】操向装置の油圧回路図である。

【図３】操向装置の制御装置のブロック図である。

【図４】制御のフローチャートその１である。

【図５】制御のフローチャートその２である。

【図６】制御のフローチャートその３である。

【図７】制御のフローチャートその４である。

【図８】制御のフローチャートその５である。

【図９】制御のフローチャートその６である。

【図１０】制御のフローチャートその７である。

【図１１】第一の制御例のハンドル操作量と前輪切れ角
の関係を示すグラフである。

【図１２】第二の制御例のハンドル操作量と前輪切れ角
の関係を示すグラフである。

【図１３】作業機が上昇するタイミングを示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１トラクタ２前輪（操向輪）３後輪５エンジン９操向ハンドル（操向操作部）１９パワステシリンダ２２パワーステアリングユニット３５パワステ流量調整弁（変更手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人為操作される操向操作部と、該操向操
作部の操作に基づいて操向される操向輪と、操向操作部
の操作に対する操向輪の操向を変更する変更手段とを具
備する作業車両の操向装置において、前記操向輪を中立
位置から左右いずれかに切る行程と操向輪を切り位置か
ら中立位置へ戻す行程とでは、前記変更手段が作動する
際における操向操作部の操作位置と操向輪の切れ角との
相互関係が異なるように構成したことを特徴とする作業
車両の操向装置。
【請求項２】操向輪を中立位置から左右いずれかに切
る行程中に前記変更手段が作動した場合、前記操向輪が
操向可能範囲の末端まで切られると変更手段が一旦停止
するように構成した請求項１に記載の作業車両の操向装
置。
【請求項３】操向輪を中立位置から左右いずれかに切
る行程中に前記変更手段が作動し、操向輪が中立位置へ
戻る行程中に変更手段が停止する場合、変更手段が作動
する時の操向輪の切れ角度と変更手段が停止する時の操
向輪の切れ角度が異なる請求項１に記載の作業車両の操
向装置。