JPH10278828A

JPH10278828A - 作業車両の操向制御装置

Info

Publication number: JPH10278828A
Application number: JP9091114A
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: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2017-04-09
Also published as: JP3867337B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ステアリング操作速度が早くなったときは、
自動的に操向装置を作動させて操向輪の切れ角を大きく
するとともに、ステアリングホイールの操作位置に応じ
て操向装置の作動開始を制御する。【解決手段】ステアリングホイール３４の操作に対し
て前輪７の作動を変更可能な全油圧式パワーステアリン
グ装置４８からなる操向装置を有する作業車両に於い
て、油圧コントローラ４６と操向シリンダ４７との間に
補助制御弁５１を設ける。操舵角センサ３７によりステ
アリングシャフト３６の回転が検出され、コントローラ
５０にてステアリングホイール３４の操作位置と操舵角
の変化速度が演算される。ステアリング装置位置及び操
舵角の変化速度が予め設定された作動領域になったとき
に、コントローラ５０からの指令信号により補助制御弁
５１をオフセット位置ロに切り換えて、操向シリンダ４
７へ多量の圧力油を供給する。然るときは、操向シリン
ダ４７の作動速度が早くなり、ステアリングホイール３
４のロック・トゥ・ロックが小さくなるので、少ないス
テアリング操作で前輪７の切れ角が大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は作業車両の操向制御
装置に関するものであり、特に、ステアリングホイール
の操作に対して操向輪の作動を変更可能な操向装置を有
する作業車両の操向制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トラクタや田植機或いはブルド
ーザ等の作業車両には全油圧式パワーステアリング装置
が備えられており、ステアリングホイールの回転操作で
油圧コントローラが作動し、該油圧コントローラを介し
て操向シリンダへ圧力油が供給されることにより、軽快
にステアリング操作を行えるようにしている。

【０００３】前記全油圧式パワーステアリング装置で
は、標準的と思われるステアリング操作感度に合わせて
ステアリングホイールの回転数（ロック・トゥ・ロッ
ク）が設定されており、通常ではステアリング操作に対
する操向輪の切れ角を変更することはできない。例えば
トラクタが圃場の端部でＵターンする際に、ステアリン
グホイールを左右何れかのロック位置まで操作するのに
時間を要すれば、これに比例して操向輪の切れ角変化が
遅くなる。然るときは、機体の旋回半径が大きくなると
ともに、旋回時間も長くなって作業効率が低下する。

【０００４】この不具合を解消するために、前記油圧コ
ントローラとは別に補助制御弁を設け、該補助制御弁を
介して操向シリンダへ圧力油を供給する操向装置を備え
たトラクタが知られている（例えば特開平７−３２９８
０１号公報や特開平８−１５６８１２号公報）。この操
向装置を作動させることにより、ステアリングホイール
の操作に対して或いはステアリングホイールを操作せず
に、操向輪の作動を変更して切れ角を大きくし、機体の
急旋回を可能にしている。

【０００５】また、ステアリング操作速度を検出する手
段を設け、ステアリング操作速度が予め定められた速度
になったときに、補助制御弁を切り換えて操向シリンダ
へ圧力油を供給するようにした操向装置を本願出願人は
提案している（特願平９−１５１５５号）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述した特開平７−３
２９８０１号公報記載の操向装置は、操向シリンダの作
動速度を変えるときには、その都度操向レバーを手動操
作しなければならず、操作性が良好ではない。また、特
開平８−１５６８１２号公報記載の操向装置は、操縦ハ
ンドルの操作量に比例して操向シリンダの作動速度を早
くできるが、操向シリンダへの給排量を変更する場合
は、モード切換スイッチを手動操作しなければならな
い。

【０００７】一方、特願平９−１５１５５号の操向装置
は、ステアリング操作速度が早くなったときは、自動的
に操向装置を作動させて操向輪の切れ角を大きくできる
が、該操向装置が不慮作動すると、機体が大きくふらつ
いて却って操作しずらい。例えば、圃場端部でトラクタ
を旋回した後に条合わせする場合、不慣れな作業者は機
体を蛇行させることがあり、蛇行を止めようとしてステ
アリングホイールの中立域付近で急速な回転操作をすれ
ば、このときにステアリング操作速度を検出して操向装
置が作動し、機体は更に大きく蛇行することになる。

【０００８】また、トラクタの作業中に、畝と畝の間に
後輪を落として走行したり、或いは、傾斜して滑りやす
い砂地を横切って走行するとき等は、操向輪（前輪）を
直進位置とはやや違った方向へ向けながら機体を直進さ
せることがある。このように、機体が傾斜してステアリ
ングホイールを傾けたまま把持した状態では、ステアリ
ングホイールを急峻に操作することは困難であり、前述
とは逆にステアリング操作速度が定められた速度に達し
ないため操向装置が作動しない。

【０００９】そこで、ステアリングホイールの操作に対
して操向輪の作動を変更可能な操向装置を有する作業車
両に於いて、ステアリング操作速度が早くなったとき
は、自動的に操向装置を作動させて操向輪の切れ角を大
きくするとともに、ステアリングホイールの操作位置に
応じて操向装置の作動開始を制御するために解決すべき
技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を
解決することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために提案されたものであり、ステアリングホイー
ルの操作に対して操向輪の作動を変更可能な操向装置を
有する作業車両に於いて、機体の操舵角を検出する検出
手段と、この検出に基づいて操舵角の変化速度を演算す
る制御手段を設け、操舵角の変化速度が予め設定された
変化速度になったときに前記操向装置を作動するととも
に、この設定された変化速度をステアリングホイール或
いは操向輪の操作位置に応じて異なる値に設定した作業
車両の操向制御装置、及び、ステアリングホイールの操
作に対して操向輪の作動を変更可能な操向装置を有する
作業車両に於いて、機体の操舵角を検出する検出手段
と、この検出に基づいて操舵角の変化速度を演算する制
御手段を設け、操舵角の変化速度が予め設定された変化
速度になったときに前記操向装置を作動するとともに、
操舵角が中立域に前記操向装置の作動を牽制する牽制領
域を設けた作業車両の操向制御装置を提供するものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って詳述する。図１はトラクタ１を示し、機体２の
前部にエンジン３を搭載し、エンジン３の動力はミッシ
ョンケース５内に設けられた変速装置により減速され、
後輪６へ伝達して二輪駆動にするか、或いは後輪６と前
輪７へ伝達して四輪駆動にする。また、ミッションケー
ス５内で走行系動力からＰＴＯ系動力を分岐してＰＴＯ
軸８に伝達する。エンジン３の回転数はエンジン回転数
センサ９にて検出する。

【００１２】一方、機体２の後部にリンク機構１５を介
して耕耘用の作業機１６を連結する。このリンク機構１
５はトップリンク１７と左右のロワーリンク１８からな
る３点リンク方式であり、左右のリフトアーム１９の先
端と左右のロワーリンク１８とを夫々リフトロッド２０
にて連結してある。

【００１３】そして、ミッションケース５の上部に設け
られたリフトシリンダ２１の作動によりリフトアーム１
９を回動すれば、前記ロワーリンク１８が上下動して作
業機１６が昇降する。リフトアーム１９の回動角はリフ
トアームセンサ２２にて検出する。また、作業機１６の
メインカバー２３の後端にリヤカバー２４を回動自在に
取り付け、デプスセンサ２５によりリヤカバー２４の回
動角を検出する。

【００１４】ここで、運転席２８の側部にはコンソール
ボックス２９が設置されており、このコンソールボック
ス２９にポジションレバー３０を取り付けるとともに、
耕深設定ダイヤルをはじめとして四駆切換スイッチやＰ
ＴＯスイッチ等各種スイッチが設けられている。運転席
２８の下部には車速センサ３３を設け、トラクタ１の走
行速度を検出する。

【００１５】また、ステアリングホイール３４の近傍位
置に前後進切換レバー３５を設けるとともに、操舵角を
検出する手段としてステアリングシャフト３６に操舵角
センサ３７を装着し、ステアリングシャフト３６の回転
操作を検出する。尚、図示は省略するが、ピットマンア
ームの近傍に操舵角センサを設置し、ピットマンアーム
の回動角を読み取って操舵角を検出するように形成して
もよい。更に、運転フロアに設けられたブレーキペダル
３８の回動基部にブレーキスイッチ３９を設け、ブレー
キペダル３８の踏み込み操作を検出する。

【００１６】図２は本発明の操向制御装置の回路を示
し、ステアリングホイール３４の操作に対して操向輪で
ある前輪７の作動を変更可能にする操向装置として、油
圧ポンプ４５、油圧コントローラ４６、操向シリンダ４
７等からなる全油圧式パワーステアリング装置４８が設
けられている。また、ステアリングシャフト３６には前
述した操舵角を検出する手段として操舵角センサ３７が
設けられており、該操舵角センサ３７の検出信号は制御
手段であるコントローラ５０へ入力される。

【００１７】前記油圧コントローラ４６と操向シリンダ
４７との間には、油圧コントローラ４６とは別に補助制
御弁５１が介装されている。該補助制御弁５１は６ポー
ト２位置の電磁弁であり、油圧コントローラ４６と操向
シリンダ４７とを接続している油路５２，５３へ通じる
各ポートのほかに、タンク５４へ連通する油路５５のポ
ートが設けられている。尚、油圧コントローラ４６から
の戻り油及び油路５５の油はタンク５４へ戻されるが、
その一部は主クラッチ５６の潤滑油として使用される。

【００１８】いま、前記補助制御弁５１がノーマル位置
イにある状態で、例えば、ステアリングホイール３４を
左旋回操作した場合は、油圧コントローラ４６から油路
５２を経て送られる圧力油が、補助制御弁５１のノーマ
ル位置イを通過して一方のパイロット操作逆止弁５７を
押し開き、操向シリンダ４７の左ポートＰ₁へ供給され
る。このとき、油路５２側から導出されるパイロット圧
の作用で、他方のパイロット操作逆止弁５８のポペット
も押し開かれるので、操向シリンダ４７内の油が右ポー
トＰ₂から油路５３へ排出される。

【００１９】従って、操向シリンダ４７のピストンロッ
ド５９が図中右へ移動し、左右のナックルアーム６０を
介して前輪７が左側へ操向される。油路５３へ排出され
た圧力油は、補助制御弁５１のノーマル位置イを通過し
て、油圧コントローラ４６からタンク５４に戻される。
一方、ステアリングホイール３４を右旋回操作した場合
は、上記作用とは逆に、操向シリンダ４７の右ポートＰ
₂へ圧力油が供給され、操向シリンダ４７のピストンロ
ッド５９が図中左へ移動して前輪７が右側へ操向され
る。

【００２０】前記補助制御弁５１がノーマル位置イにあ
る状態では、ステアリングホイール３４を左右どちらへ
旋回操作した場合でも、補助制御弁５１を通過する圧力
油の一部が油路５５から分岐してタンク５４へ戻される
ので、操向シリンダ４７への給排量が減少する。これに
対して、コントローラ５０からの信号によって補助制御
弁５１がオフセット位置ロに切り換わった状態では、油
圧コントローラ４６から送られた圧力油が、補助制御弁
５１を全量通過して操向シリンダ４７への給排が行われ
る。

【００２１】従って、前記補助制御弁５１がノーマル位
置イにある状態に比べ、補助制御弁５１がオフセット位
置ロにある状態では操向シリンダ４７の作動速度が早く
なり、ステアリングホイール３４のロック・トゥ・ロッ
クが小さくなるので、同じステアリング操作でも前輪７
の切れ角が大きくなる。本発明の操向制御装置では、前
記補助制御弁５１がノーマル位置イにある状態で、ステ
アリングホイール３４のロック・トゥ・ロックが標準的
な通常値となるように、予め油圧コントローラ４６の流
量を設定しておく。

【００２２】而して、通常の走行や作業のときは前記補
助制御弁５１をノーマル位置イにする。前述したよう
に、この状態ではステアリングホイール３４のロック・
トゥ・ロックが通常値となっているため、従来と同様の
ステアリング操作感度で前輪７が操向される。そして、
後述するパワーステアリングの速度を早くする制御出力
（以下「パワステ増幅出力」という）があったときは、
コントローラ５０からの信号により補助制御弁５１をオ
フセット位置ロに切り換える。この状態では、ステアリ
ングホイール３４のロック・トゥ・ロックが小さくなる
ので、少ないステアリング操作で前輪７の切れ角が大き
くなり、ステアリング操作感度が敏感になる。

【００２３】また、油圧コントローラ４６に対して補助
制御弁５１を直列に配置してあるので、万一、補助制御
弁５１が故障してスプールが切り換わったままロックし
た場合でも、油圧コントローラ４６から送られた圧力油
が補助制御弁５１のノーマル位置イまたはオフセット位
置ロを通過して操向シリンダ４７へ給排されるので、ス
テアリングホイール３４を操作することにより前輪７の
操向が可能である。

【００２４】尚、ステアリングホイールの操作に対して
操向輪の作動を変更可能にする操向装置としては、前述
した全油圧式パワーステアリング装置４８のほかに、図
示は省略するが、ステアリングシャフトに変速装置を装
着し、この変速装置によってスアリングシャフトの回転
を変速可能に形成するとともに、アクチュエータを切り
換えて前記変速装置を作動させるメカニカル式操向装置
を使用することもできる。

【００２５】次に、本発明の操向制御装置の制御手順に
ついて説明する。図３は制御の一例を示すフローチャー
トであり、先ず、リフトアームセンサ２２や操舵角セン
サ３７等の各センサの検出値、並びに、ポジションレバ
ー３０やブレーキスイッチ３９等の各レバーやスイッチ
の設定位置をコントローラ５０へ読み込む（ステップ１
０１）。続いて、図４に示す選択スイッチ６５の選択位
置に応じて、作動領域の区分パターンをセットし（ステ
ップ１０２）、操舵角センサ３７の検出値に基づいてス
テアリングホイール３４或いは前輪７の操作位置（以下
「ステアリング操作位置」という）と、ステアリングホ
イール３４の回転操作による操舵角の変化速度を演算す
る（ステップ１０３）。そして、図５に示すグラフから
現在の作動領域を判断し（ステップ１０４）、作動領域
がＡ領域と判定されたときはステップ１０５へ進んでパ
ワステ増幅出力オフとなり、作動領域がＢ領域と判定さ
れたときはステップ１０６へ進んでパワステ増幅出力オ
ンとなる。

【００２６】ここで、図５に示すように、Ａ領域とＢ領
域の区分は、ステアリング操作位置と操舵角の変化速度
により決定される。ステアリング操作位置によってＡ領
域の限界は異なるが、作動領域がＡ領域のときはパワス
テ増幅出力オフとなり、操舵角の変化速度が早くなって
Ａ領域の限界を超えたときは、作動領域がＢ領域になっ
てパワステ増幅出力オンとなる。

【００２７】Ａ領域ではパワステ増幅出力オフであるた
め、図２に示した補助制御弁５１に対してコントローラ
５０から制御信号が出力されない。従って、補助制御弁
５１がノーマル位置イに保持されて、ステアリングホイ
ール３４のロック・トゥ・ロックは通常値となるため、
従来と同様のステアリング操作感度で前輪７が操向され
る。これに対して、Ｂ領域ではパワステ増幅出力オンと
なるため、コントローラ５０からの信号により補助制御
弁５１がオフセット位置ロに切り換わり、ステアリング
ホイール３４のロック・トゥ・ロックが小さくなるの
で、ステアリング操作が少なくても前輪の切れ角が大き
くなる。

【００２８】図５に示すように、ステアリング操作位置
が中立位置及びその左右近傍のα位置までの中立域で
は、操舵角の変化速度に拘わらずＡ領域になっており、
パワステ増幅出力オフにする。例えば、条合わせ作業で
はステアリングホイールの中立位置付近で急峻な回転操
作を行う場合が多く、ステアリング操作に比例して前輪
の切れ角が従来と同様に変化した方が操作し易いが、こ
のようなときに前輪７の切れ角変化が敏感になりすぎる
と作業に支障をきたすので、ステアリング操作位置が中
立域では、操舵角の変化速度に拘わらずパワステ増幅出
力の制御に入らないように牽制領域が設けられている。

【００２９】そして、ステアリングホイールがα領域を
超えてロック位置方向へ操作されるのに伴ってＡ領域が
狭くなり、左右のロック位置になったときに最もＡ領域
が狭くなっている。従って、ステアリングホイールを左
右どちらかへ回転して操作量が増加した状態では、操舵
角の変化速度が少し早くなればＢ領域になり、パワステ
増幅出力オンとなってステアリング操作感度が敏感にな
る。即ち、作業者が機体を急旋回したいときにステアリ
ングホイールを早く回転させれば、パワステ増幅出力の
制御が開始されることになる。

【００３０】ここで、作動領域の区分パターンを予め数
種類設定しておき、トラクタの出荷時或いはメンテナン
ス時に、その中から最適な区分パターンを選択するよう
に構成することもできる。図４は作動領域の区分パター
ンの選択スイッチ６５を示し、該選択スイッチ６５を回
転しながら目盛りを合わせることにより、数種類の区分
パターンの一つを選択できるように形成してある。更
に、選択スイッチ６５の目盛りを「切」位置にセットす
れば、操舵角の変化速度を早くしてもパワステ増幅出力
の制御が行われなくなる。

【００３１】該選択スイッチ６５は機体の何れかの場所
に設置されるが、作業中に該選択スイッチ６５が操作さ
れるとステアリング操作感度が急変するため、通常では
該選択スイッチ６５を簡単に操作できない状態に設置す
るのが好ましい。また、選択スイッチによって作動領域
の区分パターンを選択するのではなく、出荷時にフラッ
シュメモリへ作動領域の標準的な区分パターンを書き込
んでおき、必要に応じてメンテナンス時に、マイコンチ
ェッカの使用により他の区分パターンに書き換えるよう
に構成してもよい。

【００３２】図６はステアリングホイールの右方向への
操作位置に於ける作動領域の一例を示し、Ａ領域とＢ領
域の区分パターンをからまでの４種類設定してあ
る。予め、前記選択スイッチ６５或いはマイコンチェッ
カ等により、の区分パターンを選択している場合は、
他の区分パターンに比して操舵角の変化速度がかなり早
くなってからＢ領域になる。これに対して、の区分パ
ターンを選択している場合は、操舵角の変化速度が少し
早くなるとＢ領域になる。

【００３３】而して、の区分パターンの場合は、ステ
アリング操作位置が中立域のα位置を過ぎてからもパワ
ステ増幅出力の制御開始のタイミングが遅く、ステアリ
ングホイールを比較的早く回転しても、操向輪の切れ角
変化は通常と同様になる。区分パターンが、、と
なるのに従ってパワステ増幅出力の制御開始のタイミン
グが順次早くなり、ステアリングホイールの回転を少し
早くするだけで、操向輪の切れ角変化が大きくなる。即
ち、ステアリング操作感度はが最も鈍く、が最も敏
感になり、作業内容や作業者に応じて最適な操向制御を
行うことができる。

【００３４】尚、図示は省略するが、ステアリングホイ
ールの左方向への操作位置に於ける作動領域は、右方向
への操作位置に於ける作動領域と対称的に設定される。
また、Ａ領域とＢ領域の境界線は必ずしも直線で表され
るとは限られず、中立位置からロック位置方向へ操作さ
れるのに従い、Ａ領域がステップ状に段階的に減少した
り、或いは曲線的に減少するように設定することも可能
である。

【００３５】而して、本発明は、本発明の精神を逸脱し
ない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明
が該改変されたものに及ぶことは当然である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では操舵角
の変化速度が予め設定された変化速度になったときに、
操向装置によって操向輪の作動を変更し、少ないステア
リング操作で操向輪の切れ角を大きくすることができ
る。そして、この設定された変化速度をステアリング操
作位置に応じて異なる値に設定したことにより、操向制
御の開始タイミングを変えることができる。

【００３７】また、操舵角が中立域では前記操向装置の
作動を牽制するように構成した場合は、条合わせ等の作
業で操舵角の変化速度が早くなっても、操向輪の切れ角
が通常と同様に維持されるので、不慣れな作業者であっ
ても作業性を良好にすることが可能である。

【００３８】斯くして、作業状況並びに作業者の技量や
操作感覚等に合わせて最適な操向制御を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施の形態を示すものである。

【図１】トラクタの側面図。

【図２】操向制御装置の回路図。

【図３】制御手順を示すフローチャート。

【図４】作動領域の区分パターンを選択する選択スイッ
チの正面図。

【図５】作動領域の区分を示すグラフ。

【図６】作動領域の区分パターンを数種類設定した一例
を示すグラフ。

【符号の説明】

１トラクタ７前輪３４ステアリングホイール３７操舵角センサ４６油圧コントローラ４７操向シリンダ４８全油圧式パワーステアリング装置５０コントローラ５１補助制御弁６５選択スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステアリングホイールの操作に対して操
向輪の作動を変更可能な操向装置を有する作業車両に於
いて、機体の操舵角を検出する検出手段と、この検出に
基づいて操舵角の変化速度を演算する制御手段を設け、
操舵角の変化速度が予め設定された変化速度になったと
きに前記操向装置を作動するとともに、この設定された
変化速度をステアリングホイール或いは操向輪の操作位
置に応じて異なる値に設定したことを特徴とする作業車
両の操向制御装置。
【請求項２】ステアリングホイールの操作に対して操
向輪の作動を変更可能な操向装置を有する作業車両に於
いて、機体の操舵角を検出する検出手段と、この検出に
基づいて操舵角の変化速度を演算する制御手段を設け、
操舵角の変化速度が予め設定された変化速度になったと
きに前記操向装置を作動するとともに、操舵角が中立域
に前記操向装置の作動を牽制する牽制領域を設けたこと
を特徴ちする作業車両の操向制御装置。