JP3876498B2 - 作業車両の旋回制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラクタや田植機等の作業車両の旋回制御装置に関する。
【０００２】
【従来技術、及び発明が解決しようとする課題】
従来、トラクタ等の作業車両には、車両のステアリング切れ角が一定以上となると、作業機を自動的に非作業位置へ上昇させる作業機昇降制御装置（オートリフト）や、略直進時よりもステアリングハンドルの操向切角に対し前輪の切角を大きく変更する操向制御装置（クイックパワステ）を備えたものが知られている。
【０００３】
しかしながら、このような旋回制御装置を備えたトラクタでは、各種制御装置を自由に、或いは同時に制御を作動開始すると作業面を荒らしたり、作業機を破損するという課題があった。例えば、前記作業機上昇前に、車体の旋回を促す操向制御装置を作動すると、耕耘作業機が地面からの抜け出す前に作業機を横移動させて作業面を荒らしてしまったり、作業機を破損することとなる。
【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作業車両の旋回制御装置を以下のような構成とした。即ち、エンジンの回転動力をミッションケース（１０）内の変速装置を介して操向輪である前輪（１）と駆動輪である後輪（５）へ伝達する作業車両であって、
ステアリングハンドル（２１）の旋回操作によって車両（６）に連結した作業機（２）を非作業位置に上昇するオートリフト制御装置と、ステアリングハンドル（２１）を旋回操作し操向角が設定角度を越えるとパワーステアリング装置（２２）からステアリングシリンダ（３３）までの油路に設ける切替制御弁（３５）を切り替えステアリングハンドル（２１）の操作角に対する前輪（１）の切角の比を略直進時よりも大に変更するクイックパワステ制御装置と、操向旋回側の操向ブレーキ（４）を制動すべく制御するオートブレーキ制御装置と、前記前輪（１）への前輪伝動系路に設ける前輪増速クラッチ（１８）を入りにして前輪（１）の周速を後輪（５）の周速よりも高速に変速する前輪増速旋回制御装置とを備えた旋回制御装置において、これら制御装置を車両（６）のステアリングハンドル（２１）操作に連動してオートリフト制御装置、クイックパワステ制御装置、オートブレーキ制御装置の順に作動開始し該オートブレーキ制御装置と同時に前輪増速旋回制御装置が作動することを特徴とする作業車両の旋回制御装置とした。
【０００５】
【発明の効果】
以上のように構成した作業車両の旋回制御装置では、クイックパワステ制御装置によってステアリングハンドル（２１）の操作角に対する前輪（１）の切角の比を大に変更する時点では既にオートリフト制御装置が作動して作業機（２）を非作業姿勢に上昇させているから、前述のように車両（６）を旋回するときでも作業面を荒らさず、また作業機（２）の破損を防止することができる。
また、ステアリングハンドル（２１）操作に連動してオートリフト制御装置、クイックパワステ制御装置、オートブレーキ制御装置の順に作動開始し該オートブレーキ制御装置と同時に前輪増速旋回制御装置が作動するから旋回性が促進され小回り旋回を容易に行うことができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を作業車両である農業用トラクタについて説明する。トラクタの車体６は、図２、および図３に示すように、ボンネット７内にエンジンＥを設け、このエンジンＥから後部に主クラッチ８を内装したクラッチハウジング９を連結し、さらにこの後部にミッションケース１０を連結して構成される。このミッションケース１０内には、該主クラッチ８から出力された回転動力を操向輪である前輪１と駆動輪である後輪５へ伝達するリバーサクラッチ１１、主変速装置１２及び副変速装置１３等を内装する。更には、この副変速装置１３から後輪５への後輪伝動系路にはリヤデフ１４を設けて、左右リヤアクスルハウジング１５内の後軸１６を介して後輪５を伝動する構成となっている。また、このリヤアクスルハウジング１５内には該左右の後軸１６の回転を独立して制動する操向ブレーキ４を設けている。
【０００７】
一方、副変速装置１３から前輪１への前輪伝動系路には、前輪１への伝動を入り切りする前輪クラッチ１７と、この前輪１の周速を後輪５の周速よりも高速に変速できる前輪増速クラッチ１８を有する。また、前記前輪を支持するフロントアクスルハウジング内には、フロントデフ３を設け、このフロントデフ３にはフロントデフロック機構２０を設け、デフロック爪のクラッチの咬合によって左右の前輪１が一体回転されて差動回動しないように固定される。
【０００８】
また、前記ステアリングハンドル２１の回転操作は、後述するパワーステアリング装置２２を経てタイロッド２４介して操向アーム２３を回動し、左右前輪１，１に伝達している。また、同ハンドル２１の回転軸には、ステアリングセンサ３４が設けられ、このハンドル２１の操作角度をコントローラ２７に入力する構成となっている。
【０００９】
前記ミッションケース１０の上方には、操縦席２６を設け、この側方に変速レバー３８や、作業機の高さを調整するポジションレバー３６が設けられている。そして夫れ夫れのレバーの回動基部には、レバーの操作角度を検出するポテンショメータ３８Ｓ，３６Ｓを設けこの検出信号を、前記操縦席２６下方のコントローラ２７へ入力する構成となっている。
【００１０】
また、ミッションケース１０の後部には、作業機を昇降する昇降シリンダ４９を設け、同シリンダ４９のピストンを伸縮することによりリフトアーム２８を上下回動する構成となっている。尚、図３中の符号２９はトップリンク、３０はロアリンク、３１はリフトアーム２８とロアリンク３０との間を連結するリフトロッドであり、図例では作業機として耕耘爪３１を有するロータリ耕耘装置２を連結した構成となっている。また、図２中の符号１９は、主クラッチ８から動力取出軸ＰＴＯに至るＰＴＯ系路に設けられるＰＴＯクラッチ及びＰＴＯ変速装置である。
【００１１】
前記コントローラ２７について説明すると、コントローラ２７は内部にＣＰＵと、制御プログラムを格納したＲＯＭやセンサ値などを一時記憶するＲＡＭなどの記憶装置を有する構成となっており、この入力部にステアリングセンサ３４、ポジションレバー３６のポテンショメータ３６Ｓ、変速レバー３８のポテンショメータ３８Ｓ、リフトアーム角度センサ３７を接続して設けている。また、出力部には、前記リフトアーム２８を作動する作業機上昇用の比例圧力制御弁のソレノイド２８Ａ、及び作業機下降用の比例圧力制御弁のソレノイド２８Ｂと、左後輪のブレーキ装置４を作動する比例圧力制御弁のソレノイド４Ａ、及び右後輪のブレーキ装置４を作動する比例圧力制御弁のソレノイド４Ｂと、前輪に設けたデフロック装置を作動する切替制御弁のソレノイド２０Ａと、前記増速クラッチ１８を作動する切替制御弁のソレノイド１８Ａと、後述するパワーステアリング装置の油量を調整する切替制御弁のソレノイド２２Ａとを接続して設けている。
【００１２】
尚、前記前輪デフロック用と増速用とパワーステアリング用の各制御弁は、通電を停止すると同制御装置の作動が停止するようにスプリングにより付勢する構成となっている。次にトラクタに装備された各種制御装置について説明する。オートリフト制御装置(1)は、圃場端等で直進行程から旋回行程に入るときに、オペレータがステアリングハンドル２１を旋回操作すると、コントローラにより作業機が非作業位置の高さに上昇するものである。ここでは、前記ステアリングセンサによりオペレータの操作角度が検出され、この検出角度がコントローラ２７に予め設定された設定角度以上となると、コントローラ２７から切替制御弁のソレノイド２８Ａへ通電が出される構成となっている。
【００１３】
また、オートブレーキ制御装置(4)は、同様に前記ハンドル２１の操向角が設定角度を超えると操向旋回側の操向ブレーキ４を制動するものである。フロントデフロック制御装置(2)は、同様にフロントデフ３を作用させないように固定するものである。また、クイックパワステ制御装置(3)は、図４に示すように、パワーステアリング装置２２からステアリングシリンダ３３までの油路に、油の一部をタンクＴへ開放する切替制御弁３５を設け、この切替制御弁３５の切り替えによりステアリングハンドル２１の操作角に対する前輪１の切角の比を変更するものである。尚、図中符号Ｐは油圧ポンプである。ステアリングハンドル２１の操作角と前輪１の切角との関係は、図１のグラフで示すように、通常時、前輪１を左右ロック位置まで操向するためには、ステアリングハンドル２１を約２回転する構成となっている。
【００１４】
前輪増速旋回制御装置(5)は、前記前輪増速クラッチ１８の入りによって、通常は前輪１の周速を後輪５の周速とほぼ同じ速度の回転を、約二倍の速度に増速するものである。以上のように構成したトラクタの制御装置は、例えば図１に示した右旋回のように作動する。
【００１５】
オペレータがステアリングハンドル２１を操向操作すると、切角が１πラジアンに達したときにコントローラ２７からの切替制御弁のソレノイド２８Ａへ出力指令が出され、オートリフト制御装置(1)が作動開始する。このときフロントデフロック制御装置(2)を有する形態では、同時にフロントデフロック２０が作動される。
【００１６】
ステアリングハンドル２１が更に操向されて１．５πラジアンの位置に達すると、ステアリングセンサ３４の検出により、クイックパワステ制御装置(3)が作動して、これにより２．５πラジアンの切角位置に達するまでの操向時に、ステアリングハンドル２１の切角に対して前輪１の切角が大きくなるように変速される。これにより、オペレータのハンドル操作は、約７／４回転に減少される。
【００１７】
ステアリングハンドル２１の操向が更に進んで２πラジアン位置に達すると、オートブレーキ制御装置(4)が作動され、同時に前輪増速クラッチ１８が入となり、前輪増速旋回制御装置(5)が作動され、旋回性がさらに促進され小回り旋回を容易に行うものである。以上のように、前記複数の制御装置を備えたトラクタで、ステアリング切れ角に応じて制御を作動するとき、先ず最初にオートリフト制御装置(1)を作動する構成としたので、作業機２が土壌にあるままの状態で横移動し圃場面を荒らしたり、作業機２を破損することを防止する。
【００１８】
又、旋回後半でステアリングハンドル２１を上記とは逆の方向へ操作する場合、同様の各モードの作用が行われる。尚、前記コントローラ２７の制御プログラムには、変速レバー３８のポテンショメータ３８Ｓで操作角を検出し、高速走行位置のときに旋回制御装置の作動を牽制する構成としても良い。又、前記各制御装置(1) 〜 (5)はステアリングセンサ３４の検出に基づいて作動させる構成としたが、前記操向アーム２３の切角、即ち前輪１の切角を検出する構成としても良い。
【００１９】
次に参考例について説明する。図５、図６における参考例は、前記ステアリングハンドル２１によりパワーステアリング装置２２のステアリングシリンダ３３を作動させて前輪１を操向する構成において、ステアリングポスト３９に設けられる旋回レバー４０による旋回スイッチ４１のＯＮによりコントローラ２７を経て切替制御弁４２を出力作動させて、該ステアリングシリンダ３３を直接作動させることができるように構成したものである。これにより、旋回操作をステアリングハンドル２１とは関係なく旋回スイッチ４１の操作により簡単化する。
【００２０】
パワーステアリング装置２２は、ステアリングハンドル２１の操向で連動される操向弁４３を有するが、このパワーステアリング装置２２の油圧回路４４に、切替制御弁４２を接続するバイパス４５を設ける。この切替制御弁４２を旋回スイッチ４１で切り替えてバイパス４５を経てステアリングシリンダ３３を直接作動させることができる。４６はリリーフバルブ、４７は絞り弁である。
【００２１】
尚、前記旋回スイッチ４１によるステアリングシリンダ３３の作動と共に、作業機上昇用の比例圧力制御弁のソレノイド２８Ａへ通電を行って昇降シリンダ４９によるリフトアーム２８を上昇させるオートリフトや、旋回内側の比例圧力制御弁のソレノイド４Ａへ通電を行って操向ブレーキシリンダ５１による操向ブレーキ４を制動させて旋回を行わせるオートブレーキ作動や、前輪増速クラッチ１８を切り替えて前輪増速旋回等を行わせる構成としている。
【００２２】
符号５２は副変速スイッチで、前記変速レバー３８の低速位置でＯＮする。５３はＰＴＯ検出スイッチで、ＰＴＯが中立位置以外でＯＮする。５４は強弱切替スイッチである。５５は前記オート旋回操向を表示するモニタランプ、５６は前記旋回スイッチ４１によるパワステ旋回を行うことを表示するモニタランプである。５７は前後進レバーで、前記リバーサクラッチ１１を切替操作する。５８はスロットルレバーである。
【００２３】
図７における参考例は、前記パワーステアリング装置２２の油圧回路４４のステアリングシリンダ３３を作業機２を左右水平状の姿勢に制御する水平シリンダ５９の水平油圧回路６０から、切替バルブ６１の切替えによって作動させる構成としたもので、回路構成を簡単にし、急旋回を効率的に行わせる。水平油圧回路６０には、車体６乃至作業機２の左右傾斜角を検出する水平センサによって作動される水平制御用の切替制御弁６２を有し、この切替制御弁６２と水平シリンダ５９との間に切替バルブ６１を設けて、ステアリングシリンダ３３の油圧回路４４に切替えできる。
【００２４】
この切替バルブ６１の作動条件としては、前記変速レバー３８による副変速を低速位置とし、ＰＴＯを中立位置以外とし、ステアリングセンサ３４を一定角以上とし、かつリフトアーム角センサ３７の一定角以上とすることによって、ステアリングシリンダ３３側へ切替える。これによって操作性を向上できる。６３，６４は分流弁、６５はメイン油圧回路で、前記昇降シリンダ４９や変速クラッチ等を配置する。
【００２５】
図８における参考例は、前記油圧回路を有するパワーステアリング装置２２のステアリングシリンダ３３を複動形態として、左右のピストンロッド６６を左右の前輪１の操向アーム２３に連結し、ステアリングシリンダ３３の中央部には隔壁６８を有して左右対称状に構成する。６９はタイロッドで、左右の操向アーム２３間を連結する。各ステアリングシリンダ３３のヘッド側のエリアＡとピストンロッド６６側のエリアＢとに連結のインラインＩＮとアウトラインＯＵＴとの間に切替制御弁７０を設ける。このインラインＩＮが油圧回路側に連結される。
【００２６】
前記切替制御弁７０は、リリーフバルブ７１やチェックバルブ７２等を有する供給回路７３からの圧油を切替制御弁７０を経てエリアＢへ供給して、前車輪１の操向速を変えることができるように構成している。通常の操向旋回時は、図９（Ａ）の矢印で示すように油圧力が働いて、前車輪１を右側（矢印の場合）へ操向して右旋回する。
【００２７】
左旋回増速時は、図９（Ｂ）に示すように切替制御弁７０の切り替えによって、ピストンロッド６６が右側へ移動される。供給回路７３からの供給油量は、左側のピストンロッド６６の移動によるエリアＢの容積増加相当量となる。又、これと反対の右側のステアリングシリンダ３３においては、エリアＡとＢとの断面積差により、エリアＢの油はエリアＡ側へ供給されることにより増速されることとなる。
【００２８】
右旋回増速時は、図９（Ｃ）に示すようになり、同様の操向作動が行われる。このような油圧回路構成では、旋回操向がエンジン回転数や、油温、油圧等の変動に関係なく、ステアリングハンドル２１の操作に追従して、一定の割合で増速させることができる。又、ステアリングシリンダ３３への圧油供給量を増やすことなく、増速させることができるため、ポンプ及び油圧回路の容積を小容量とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ステアリングハンドルの切角と各作動モードとの関係を示す作用図と、グラフ。
【図２】 トラクタの伝動系統図と、操向旋回制御ブロック図。
【図３】 トラクタの側面図。
【図４】 パワステ部の油圧回路図。
【図５】 参考例を示す制御ブロック図。
【図６】 その一部パワステ油圧回路図。
【図７】 参考例を示すパワステ油圧回路図。
【図８】 参考例を示すパワステ油圧回路図。
【図９】 その作用を示す作用油圧回路図。
【符号の説明】
１ 前輪
５ 後輪
６ 車両
２ 作業機
３ フロントデフ
４ 操向ブレーキ
５ 後輪
１８ 前輪増速クラッチ
２１ ステアリングハンドル
２２ パワーステアリング装置
３３ ステアリングシリンダ
３５ 切替制御弁

Claims (1)

1. エンジンの回転動力をミッションケース（１０）内の変速装置を介して操向輪である前輪（１）と駆動輪である後輪（５）へ伝達する作業車両であって、
   ステアリングハンドル（２１）の旋回操作によって車両（６）に連結した作業機（２）を非作業位置に上昇するオートリフト制御装置と、ステアリングハンドル（２１）を旋回操作し操向角が設定角度を越えるとパワーステアリング装置（２２）からステアリングシリンダ（３３）までの油路に設ける切替制御弁（３５）を切り替えステアリングハンドル（２１）の操作角に対する前輪（１）の切角の比を略直進時よりも大に変更するクイックパワステ制御装置と、操向旋回側の操向ブレーキ（４）を制動すべく制御するオートブレーキ制御装置と、前記前輪（１）への前輪伝動系路に設ける前輪増速クラッチ（１８）を入りにして前輪（１）の周速を後輪（５）の周速よりも高速に変速する前輪増速旋回制御装置とを備えた旋回制御装置において、これら制御装置を車両（６）のステアリングハンドル（２１）操作に連動してオートリフト制御装置、クイックパワステ制御装置、オートブレーキ制御装置の順に作動開始し該オートブレーキ制御装置と同時に前輪増速旋回制御装置が作動することを特徴とする作業車両の旋回制御装置。

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