JPH10203391A - 作業車両の旋回制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、パワーステアリング装置に入力するス
テアリング軸の途中にこの回転数を変更する変速ギヤ等
を設け、オペレータの操向操作量に対し操向輪の操向量
を変更する技術が有った。しかしながら、このような操
向輪の操向量を変更するものは、大回り旋回など不必要
時に装置が作動すると車両が大きく操向されるのでかえ
って操作性を損なうという課題が有った。 【解決手段】 ステアリングハンドル１８の操作をパワ
ーステアリング装置１を介してトラクタの前輪２，２へ
伝達するとともに、パワーステアリング装置１の入力回
路には、この前輪２，２の操向量を変更する切替制御弁
３を設ける。そして、前記前輪２，２の操向量を前輪切
角センサにより検出し、この検出値によりコントローラ
２０で操向速度を演算する。この操向速度が小回り旋回
と想定される所定速度を超えるときにだけ、前記切替制
御弁３へ通電を行いオペレータのステアリングハンドル
１８の操作量に対する前輪２，２の操向量を増大する。

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、農業用、建設
用、或は運搬用の作業車両の旋回時の制御装置の構成に
関する。

【０００２】

【従来の技術、及びその課題】従来、オペレータの操向
操作をパワーステアリング装置を介して操向輪へ伝達す
るとともに、この操向輪の操向量を変更可能な操向量変
更手段を有する作業車両があった。例えば、特開平７−
３２３８４８号公報に示された農用トラクタは、パワー
ステアリング装置に入力するステアリング軸の途中にこ
の軸の回転数を変更する変速ギヤを設け、操作レバーに
よってこの変速ギヤを切り替える構成となっている。こ
れにより、作業時には、変速ギヤを切り替えて少ないス
テアリングハンドル操作で前輪を大きく操向可能にし、
作業の省力化を図っている。

【０００３】しかしながら、前記トラクタで、圃場作業
を行っていると常に少ないステアリング操作で前輪が操
向されるので、旋回終了時の条合わせや旋回半径の大き
な旋回時に緩やかに操向操作をしても、トラクタがふら
ついて操向し難い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
な課題に対し、次のような手段を講じた。即ち、オペレ
ータの操向操作をパワーステアリング装置１を介して操
向輪２へ伝達するとともに、このオペレータの操向操作
量に対する操向輪２の操向量を変更可能な操向量変更手
段３を有する作業車両において、前記オペレータの操作
量に基づき、或は操向輪２の操向量に基づき操向速度を
検出する操向速度検出手段４と、操向量変更手段３の状
態を変更する切替手段５を設け、前記操向速度が所定速
度を超えると前記切替手段５によりオペレータの操作量
に対する操向輪２の操向量を増大することを特徴とする
作業車両の旋回制御装置。

【０００５】

【発明の作用、効果】以上のように構成した作業車両の
旋回制御装置は、作業中の旋回でも大回り旋回と、小回
り旋回とを操作速度検出手段４により判別して、操向操
作速度が所定速度を超えるとき、即ち小回り旋回時にだ
け、切替手段５により操向量変更手段の状態を変更して
オペレータの操向操作量に対する前輪２の操向量を増大
する。これにより、小回り旋回、大回り旋回をランダム
に必要とする作業や、また、旋回終了時に作業車両の進
行方向を調整するときにその都度、オペレータ自身の操
向量変更手段の切り替えを必要としないので車両の操作
性を向上し、作業時間の短縮化を図ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明を、作業車両であ
る農用トラクタ（以下トラクタ１０）について説明す
る。トラクタ１０には、ボンネット１１内部にエンジン
１２を設け、このエンジン１２よりクラッチハウジン
グ、ミッションケース１３、リヤミッションケース１４
を一体に連結して主枠を構成している。また、車体の前
部左右に操向輪である前輪２，２を設け、後部左右に後
輪１６，１６を設け、エンジン１２の回転動力を、変速
装置で減速して後輪１６，１６、あるいは前後輪２，
２，１６，１６へ伝達する構成となっている。

【０００７】前記エンジン１２後方にはステアリングポ
スト１７を設け、これにステアリングハンドル１８を突
出して設けている。そして、ステアリングハンドル１８
の回転操作により後述するパワーステアリング装置１を
介して前輪２，２を操向する構成となっている。また、
この前輪２，２には、前輪切角センサ４を設け、オペレ
ータの操向量を角度として検出するとともに、後述する
制御部であるコントローラ２０では、単位時間あたりの
操舵角度を検出することで操向操作速度を演算する構成
となっている。

【０００８】ステアリングハンドル１８の後方には、操
縦席２１を設け、この操縦席２１の側方には作業機２２
の昇降位置を変更するポジションレバー２３や、前記変
速装置を切り替える変速レバー２４を突出して設けてい
る。このポジションレバー２３の回動基部には、オペレ
ータの操作位置を検出するポテンショメータ２５を設
け、このレバー２３の操作角度に応じてリフトアーム４
２，４２を回動し作業機２２を昇降する構成となってい
る。また、変速レバー２４の回動基部には、この変速レ
バー２４が高速位置に操作されると「入」となる高速位
置検出スイッチ２８を設けている。

【０００９】更に、操縦席２１の側方には、この発明の
旋回制御装置の作動を「入」「切」する制御スイッチ２
６を設け、操縦席２１下方のリヤミッションケース１４
には車体の前後左右の傾斜を検出する傾斜検出手段であ
るスロープセンサ２７を設けている。そして、前記セン
サ２５…やスイッチ２６，２８は、操縦席２１下方に設
けたコントローラ２０に接続されている。

【００１０】トラクタ１０の後部について説明する。前
記リヤミッションケース１４の後上部には、作業機昇降
用シリンダ４０を内蔵するシリンダーケース４１を設
け、前記シリンダ４０のピストンを伸縮することでケー
ス４１の両側部に設けたリフトアーム４２，４２を上下
回動する構成となっている。また、リヤミッションケー
ス１４後部には、トップリンク４３と左右ロアリンク４
４，４４とからなる三点リンク機構を設け、これに作業
機２２を連結する構成となっている。

【００１１】図例の作業機２２は、ロータリ作業機であ
ってトラクタ１０の背面から突出するＰＴＯ軸４５から
ユニバーサルジョイント４６を介して動力を作業機２２
側へ伝達し、耕耘爪４７…を有する耕耘軸４８を回転す
ることで、圃場を耕起する構成となっている。前記パワ
ーステアリング装置１は、前輪２，２を操向するパワー
ステアリング用シリンダ３２とこれを駆動する油圧回路
などから構成されている。詳細に説明すると、前記ステ
アリングハンドル１８の回転操作は、ステアリング軸１
９を介して操舵ユニット３０に入力している。そして、
ステアリング軸１９の回転に応じて、ポンプ３１の油圧
力が分流弁９を介して操舵ユニット３０へ入力され、こ
のポンプ３１の油圧力をパワーステアリング用シリンダ
３２へ伝達する構成となっている。このパワーステアリ
ング用シリンダ３２のピストン先端部は、右側の前輪２
のナックルアーム３３に接続され、更にこのナックルア
ーム３３と左側の前輪２のナックルアーム３４とをタイ
ロッド３５で連結して左右前輪２，２を操向する構成と
なっている。また、前記分流弁９にて分岐された回路
は、操向量変更手段である切替制御弁３に接続され、こ
の切替制御弁３の出力側回路を操舵ユニット３１とパワ
ーステアリング用シリンダ３２のとの間の油圧回路に接
続している。そして、切替制御弁３のソレノイド３Ｌを
励磁すると、油圧室３６Ｌに切り替わり前輪２，２の切
角が左側に切れ、また切替制御弁３のコイル３Ｒに励磁
すると、油圧室３６Ｒに切り替わり前輪２，２の切角が
右側に切れる構成となっている。

【００１２】以上のように、ポンプ３１から吐出された
圧油を分流弁９にて分岐して、操舵ユニット３０と切替
制御弁３から並列してパワーステアリング用シリンダ３
２へ入力可能に設けたので、オペレータのステアリング
操作は、常にパワーステアリング用シリンダ３２へ伝達
され、また切替制御弁３の切り替わり時は、前輪２，２
の操向量をオペレ−タの操作量に対して増大可能に操向
する構成となっている。

【００１３】前記コントローラ２０は、各種センサやス
イッチの信号を処理するＣＰＵと、前記信号を一時記憶
するＲＡＭと、この発明の旋回制御装置の制御プログラ
ムを格納したＲＯＭ等を有する構成となっており、入力
部には、制御スイッチ２６と前輪切角センサ４とポテン
ショメータ２５と高速位置検出スイッチ２８とスロープ
センサ２７とが接続されている。また、出力部には、リ
フトアーム４２，４２を昇降する切替制御弁のソレノイ
ド５０，５１と、パワーステアリング用シリンダ３２へ
の油量を送る切替制御弁３のソレノイド３Ｌ，３Ｒが接
続されている。

【００１４】次に、この発明の旋回制御装置の作用につ
いて図２、３のフローチャートに基づいて説明する。最
初に図２により旋回制御装置の作動可能条件について説
明する。トラクタ１０の電源系統を「入」とすると、コ
ントローラ２０は、各種センサやスイッチ類の接続状態
や設定状態を読み込む（ＳＴＥＰ１）。そして、前記制
御スイッチ２６が「入」であるかを判定し（ＳＴＥＰ
２）、続けて高速位置検出スイッチ２８「切」であるか
を判定し（ＳＴＥＰ３）し、更にスロープセンサ２７の
検出角度が一定以上の傾斜角度以下であるかどうかを判
定して（ＳＴＥＰ４）、これらの判定がすべてＹＥＳで
あるときに、この旋回制御装置が作動可能となる。これ
により、高速走行状態や急傾斜地で旋回制御の作動が行
われ、トラクタ１０が転倒しないように図られている。

【００１５】尚、ＳＴＥＰ３での速度検出スイッチ２８
の別形態としては、ドップラ式の対地センサ、或いは車
輪の駆動軸の回転により高速走行状態を検出する構成と
してもよい。これにより、変速位置が低速位置で、下り
の傾斜地やエンジン回転数アップ等により高速走行とな
る状態を検出することができる。つぎに、図３に基づい
て旋回制御装置の作動について説明する。

【００１６】まず、ＳＴＥＰ１で前輪２，２の操向方向
と、この操向角度が一定角度以上かどうか、即ちトラク
タ１０が旋回状態にはいったかどうかが判定される。こ
こでＹＥＳであればＳＴＥＰ２へ進み、前記切替制御弁
のソレノイド５０に通電出力を行って作業機２２を上昇
する。これと共に、前輪２，２の操向速度を演算して、
この速度が小回り旋回、即ち急旋回と想定される設定速
度以上かどうかを判定する（ＳＴＥＰ３）。ここでＹＥ
Ｓでれば、前記切替制御弁３のソレノイド３Ｒ，或はソ
レノイド３Ｌに通電を行って、操向中の前輪２，２を更
に同じ方向へ切れるように油室３６Ｒ、或は油室３６Ｌ
に切り替える。

【００１７】このときの前輪２，２の切角度（θw）と
ステアリングハンドル１８の操作角度（θs）の対応関
係は、例えば図６のグラフ（実線）のように設定する。
ここでは、ステアリングハンドル１８の一回転（角度２
π）に対応する前輪切れ角度までに操向速度を演算し、
この間に前記所定速度を超えた検出結果を検出したとき
には、その後のステアリングハンドル１８の操作は、約
１．５回転（角度３π）で前輪２，２をロック位置まで
操向する構成としている。これにより、通常時のステア
リング操作（一点鎖線）のときよりも少ないステアリン
グ操作で、前輪２，２を大きく切ることができるので、
旋回時のステアリング操作時間と操作量が軽減される。
また、旋回を小回り旋回と大回り旋回がランダムに必要
とされる圃場を作業しても、小回り旋回時にだけ旋回制
御装置が作動するので、不必要時に前輪２，２が過剰に
操向してトラクタ１０の操作性を損なうことが無い。

【００１８】また、ＳＴＥＰ４で前輪２，２の切れ角が
増大した状態は、旋回を終えてステアリングハンドル１
８を直進状態に戻し、前輪切角センサ４４が中立域復帰
を検出するとき、（図７では、ステアリング角度が２π
に対応する位置）前記切替制御弁３のソレノイド３Ｌ
（３Ｒ）への通電を停止して、通常のパワーステアリン
グの作動状態に戻す。

【００１９】尚、前記オペレータの操作速度を検出する
ときには、ステアリングハンドル１８の回転軸１９にス
テアリング切角センサを設け、これにより操作角度を検
出して、コントローラにより操作速度を演算する構成と
する。また、前記切替制御弁３に替えて比例圧力制御弁
や可変オリフィスを設け、図７のグラフにように旋回時
の前輪２，２の切角度を無段階に増加する構成としても
良い。これにより、前記切替制御弁３が切り替わって急
激に前輪２，２が切れるときの衝撃や、操作時の違和感
を緩和してトラクタ１０の操作性を向上することができ
る。

【００２０】また、前述したように切替制御弁３等の油
圧機構による操向量変更手段に替えて、図８のようにギ
ヤ式の操向量変更手段に構成しても良い。ここでは、前
記ステアリング軸１９と操舵ユニット３０の間に同軸１
９の回転速を変速するシンクロメッシュギヤ式変速装置
３’を設け、高速ギヤ５４と低速ギヤ５５とを有するシ
ンクロクラッチ５６を切替手段である電気モータ５’に
より同軸１６方向にスライドして、ステアリング軸１９
の回転を変速して操舵ユニット３０へ入力する構成とし
ている。即ち、通常操向時にはシンクロクラッチ５６を
図例下側へスライドして、前記ステアリング軸１９の回
転を、ギヤ組５４−入力軸５７と伝達して操舵ユニット
３０へ入力する。また、コントローラ２０により急旋回
と想定される所定速度以上の操作速度を検出したときに
は、シンクロクラッチ５６を図例上側へスライドして、
前記ステアリング軸１９の回転を、ギヤ組５５−増速軸
５８−入力軸５７と伝達して操舵ユニット３０へ入力す
る。

【００２１】これにより、小回り旋回時には、通常時の
ステアリング操作のときよりも少ないステアリング操作
で、前輪２，２を大きく切ることができるので、操作時
間と操作量が軽減される。また、旋回を小回り旋回と大
回り旋回がランダムに必要とされる圃場を作業しても、
小回り旋回時にだけ旋回制御装置が作動するので、不必
要時に前輪２，２が過剰に操向してトラクタ１０の操作
性を損なうことが無い。また、油圧機構による構成と比
較してこのギヤ式旋回制御装置は、部品設置スペースを
コンパクトに構成することができ、また部品点数の削減
により生産コストを抑制することができる。

【００２２】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】パワーステアリングの油圧回路図。

【図２】パワーステアリングの作動可能状態を示すフロ
ーチャート。

【図３】パワーステアリングの作動を示すフローチャー
ト。

【図４】コントローラの接続を示すブロック図。

【図５】トラクタの全体側面図。

【図６】この発明のステアリング操作角度と前輪の切角
の関係を示す図。

【図７】切替手段を無段階に構成したときのステアリン
グ操作角度と前輪の切角の関係を示す図。

【図８】作動比変更手段をギヤ式に構成し電気モータに
より切り替えたときのコントローラの接続を示すブロッ
ク図。

【符号の説明】

１ パワーステアリング装置 ２ 前輪 ３ 切替制御弁 ４ 前輪切角センサ

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【手続補正書】

【提出日】平成９年４月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 文顕 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 (72)発明者 谷 良孝 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】 オペレータの操向操作をパワーステアリ
   ング装置１を介して操向輪２へ伝達するとともに、この
   オペレータの操向操作量に対する操向輪２の操向量を変
   更可能な操向量変更手段３を有する作業車両において、
   前記オペレータの操作量に基づき、或は操向輪２の操向
   量に基づき操向速度を検出する操向速度検出手段４と、
   操向量変更手段３の状態を変更する切替手段５を設け、
   前記操向速度が所定速度を超えると前記切替手段５によ
   りオペレータの操作量に対する操向輪２の操向量を増大
   することを特徴とする作業車両の旋回制御装置。