JPS61122034A - 作業車の自動デフロツク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
自動デフロック装置、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ック機構とを
備えた作業車の自動デフロック装置に関する。

〔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、車輪のスリップ等のため
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、スリップした車輪によって地面状態をさ
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ック機構を
備えさせてあった。

そして、常時デフロックを作動させたままでステアリン
グ操作すると、左右いずれが一方の車輪がスリップする
こととなり、逆に、デフロッ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ップし易い地面を走行する場合
であって、ステアリング操作量が少ない場合にのみ自動
的にデフロック機構を作動させる手段を先に提案しであ
る（特願昭５８−２４６７４４号）。

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であ
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
でスリップしにりく、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ック
が解除される構成であったため、上記平行ステアリング
形式のようにデフロックを解除する必要が無い場合であ
っても、デフロックが自動的に解除されてしまい、逆に
スリップし易くなるという不都合があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、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
ロック装置は、前記前輪および後輪が同一方向にステア
リング操作中は、前記デフロッ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、常時デフロックが作動するよ
うに制御するのである。

〔発明の効果〕

上記特報故に、下記に如き優れた効果が発揮されるに至
った。

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、常時デフロッ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。　従って、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、スリッ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
）、およびミッションケース（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）　、　（３
Ｒ）を設け、前記前後輪（３Ｆ）　、　（３１’ｌ）の
中間部にディ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、もって、４輪駆動式作業車として
の芝刈作業車を構成しである。

そして、第３図に示すように、前記エンジン（Ｅ）の出
力は、ミッションケース（Ｍ）部に設けた油圧式無段変
速装置（ｉ（ＳＴ）に伝達され、変速用ペダル（９）あ
るいは自動変速用アクチェエータとしての減速機付モー
タ（１０）によって変速操作され、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である。

前記変速装置（ｌ（ＳＴ）の変速操作を行うに、第７図
に示すように、変速用ペダル（９）と一体揺動型の変速
アーム（１１）に押引ロッド（１２）を介して連動連結
して前記変速用ペダル（９）を変速中立位置（Ｎ）から
前方前進側（Ｆ）に踏み込み操作するほど高速前進状態
に、かつ、後方後進側（Ｒ）に踏み込み操作するほど高
速後進状態に操作できるようにしである。　そして、自
動変速制御用アクチュエータとしての前記モータ（１０
）を、前記変速アーム（１１）に押引ロッド（１２）を
介して連係させた中継揺動アーム（１３）に、前記変速
用ペダル（９）による操作を許容する多板型の摩擦式電
動機構（Ｄ）を用いて接続してあり、もって、自動的に
変速操作できながらも、変速用ペダル（９）によって人
為的に変速操作できるようにしである。　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（Ｈ３Ｔ）の変速操作軸（１４）
の回動に連動するポテンショメータ（Ｒ１）によって検
出し、制御装置（Ｉ）にフィードバックするようにしで
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
ているものであって、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、いずれによっ
てもパワーステアリング操作可能にしである。

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
の不要時には車体（Ｖ）側へ下降させて、走行中にじゃ
まにならないようにしである。　そして、その操作量は
、このハンドル（Ｈ）の回動操作に連動するポテンショ
メータ（Ｒｏ）によって検出するようにしである。

又、自動操向制御時に、走行コースのガイドとなる作業
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
とによって、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）に沿っ　１．ｊ進・後進差の無い
状態で自動走行できるようにしである。

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、単位走行距離光たり所定個数のパルス
信号（Ｐｏ）を出力するフォトインクラブタ式の距離セ
ンサ（６）として、従動輪（６＾）を設けてある。

又、遠隔操縦時や自動操向制御時に、車体（ｖ）の直進
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って現走行地点の
方位を検出する地磁気センサを用いた方位センサ（７）
を搭載しである。

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であることから、
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って車体（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（３
Ｆ）　、　（３Ｒ）を相対的に逆方向にステアリング操
作することによっ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である。

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口・ノド（
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０Ｎ１０ＦＦを制御することによって行うべく構成し
である。　そして、前記ハンドル（Ｈ）によって操作さ
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
ショメータ（Ｒ１）、　（ＲＺ）による検出値とが、一
致するように、前記電磁バルブ（１７Ｆ）　、　（１７
Ｒ）を駆動するフィードバック制御を行うように構成し
である。

又、前記後輪（３Ｒ）の差動装置（３ｂ）は、デフロッ
ク機構（Ｆ）によって、その差動回転の停止解除を制御
可能に構成しである。

前記デフロック機構（Ｆ）を構成するに、第６図に示す
ように、前記ミッションケース（Ｍ）内にベアリング（
１１３）　、　（１８）を介して支承された作動装置（
３ｂ）の一端側に、シフタ（１９）の保合部（１９ａ）
と噛み合ってデフロック作用を行う被保合部（１９ｂ）
を形成するとともに、デフギア軸（２ｏ）に摺動するシ
フトフォークとして機能するピストン（２１）が前記ミ
ッションケース（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）によって切付勢
状態に支持しである。

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ボート（２４）が
形成され、この油圧ポート（２４）の入口端（２４ａ）
の前記ベアリング支持ケース（２２）の上端面にデフロ
ック作動用電磁弁（２５）が取り付けてあり、この電磁
弁（２５）の作用によって、前記作動装置（３ｂ）のデ
フロック作用の維持・解除を制御するように構成しであ
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ットを介して対抗する位置に配置
した、いわゆるフォトインクラブタ式の二つの光センナ
（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）先端部に固定しである。　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
ことによって、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
沿っている状態として、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、−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
用いるようにしである。

そして、前記構成になる光センサ（Ｓ）がら得られる作
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。

従って、第１図に示すように、波形処理回路（２６）に
よって積分処理を行った後に、制御装置（１）に入力す
べく構成しである。　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（Ｐｏ）によっ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って、デジタルフ
ィルタとして機能するように構成しである。

以下、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（Ｐｏ）は
ＣＴＣを介してマイクロコンピュータ（２７）（以下、
ＣＰ　Ｕ　（２７）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って、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Ｉ１０ポート（２Ｂ）　（
以下、Ｐ　Ｉ　Ｏ（２８）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Ｐ
　Ｉ　Ｏ（２８）より出力するようにしである。

同様に、手動操作によっ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って、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
って作業範囲をティーチングするティーチングモード、
および、遠隔操縦あるいは前記ティーチングモードによ
っ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）を動作させる
かを選択する動作モード選択スイッチ（ＳＷｓ）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
ートスイッチ（ＳＷｓ）からの信号も、前記入力側Ｐ　
Ｉ　Ｏ（２Ｂ）を介してｃ　ｐ　ｕ　（２７）に入力す
るようにしである。

一方、前記方位センサ（７）の出力信号は、帯域フィル
タ（２９）およびバッファ（八〇）を介して、前記各ポ
テンショメータ（Ｒｏ）〜（Ｒ２）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（３
１）によってデジダル化されて、前記ＣＰ　Ｕ　（２７
）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ッチ（ＳＷｓ）、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
縦スイッチ（ＳＷｚ）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チヤネル（ＣＨ＋　）、ステアリング操作用第
２チヤネル（ＣＨＩ）、変速操作用第３チヤネＪＬ／（
ＣＨ３）、の各信号は、Ｆ／ｖコンバータ（３３）によ
って、夫々電圧信号に変換され、前記遠隔操縦スイッチ
（ＳＷ、）がＯＮされた場合にのみ、アナログスイッチ
（Ｇｏ）を介して制御装置（１）内に接続されるように
しである。

そして、前記手動操作時のポテンショメータ（Ｒｏ）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（ｃｔｒｚ）からのステアリング操作量は
、前記前後輪（３Ｆ）　、　（３Ｒ）の電磁パルプ（１
７Ｆ）　、　（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ョメータ（Ｒ＋
）、（Ｒｚ）の検出値とが等しくなる位置まで、前記電
磁パルプ（１７Ｆ）　、　（１７Ｒ）を駆動するように
しである。

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ッチ（ＳＪ
）によっ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（ＡＩ）、（ＡＩ）による前記第１チヤ
ネル（ＣＨ＋　）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ョメータ
（Ｒｏ）の出力、あるいは前記第２チヤネル（ＣＨｚ）
からのステアリング操作量を、反転増幅器（Ａ２）によ
っ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である。

前記変速操作用第３チヤネル（ＣＨ，）の信号は、前記
遠隔操縦スイッチ（ＳＷｚ）がＯＮしているときのみ、
アナログスイッチ（Ｇｏ）を介して自動変速用モータ（
１０）の駆動回路（３５）に人力されて、変速位置検出
用ポテンショメータ（Ｒ３）の検出値が前記第３チヤネ
ル（Ｃ８：ｌ）の信号と一致する位置まで前記変速装置
（ＩＩｓＴ）を駆動するようにしである。

又、前記デフロック機構（Ｆ）の電磁弁（２５）は、前
記ステアリング形式選択スイッチ（ＳｌＩＩｌ）によっ
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（ＣＯｌ）の信号によって平行
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ＣＰ　
Ｕ　（２７）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
止させてデフロックすべく、前記電磁弁（２５）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っても、そのステアリング操
作量が少ない場合には、自動的にデフロック状態となる
ように、前輪（３Ｆ）のステアリング角検出用ポテンシ
ョメータ（Ｒ１）の出力を、前記同様の構成になるコン
パレータ（ＡＩ）、（Ａ、）　ニよってチェックし、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である。

ところで、前記ＣＰ　Ｕ　（２７）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って行うほうが、車体
（Ｖ）の蛇行が少なくなって刈り残し発生が生じに（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
にしである。　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）向きが変わった場合に
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って、車体（Ｖ
）向きの修正を行い、直進性を維持しながら境界（Ｌ）
に沿っ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である
。

尚、第１図中、（Ａ３）は差動増幅器、（Ｇ、）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タ用
電磁弁（２５）、前後輪用電磁パルプ駆動回路（３４Ｆ
）　、　（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ＣＰＵ　（２７）に切
り換えるための３ステートバフフアである。

又、前記デフロック機構（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ック装置の実施
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ック図、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
はデフロッ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ュエータの関係
を示す要部拡大側面図である。 （３Ｆ）・・・・・・前輪、（３Ｒ）・・・・・・後輪
、（Ｆ）・・・・・・デフロック機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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ック機構
   （Ｆ）とを備えた作業車の自動デフロック装置であって
   、前記前輪（３Ｆ）および後輪（３Ｒ）が同一方向にス
   テアリング操作中は、前記デフロック機構（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ック装置