(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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向操作、或は操向輪２の操向作動に基づき操向量及び操向速度を判定する制御部２０と、操向量変更手段３の作動状態を切り替える切替手段３Ｌ（３Ｒ）と、車両が高速走行状態か否かを検出するセンサ２８を設け、前記センサ２８により車両が高速走行状態では無い状態が検出され、且つ前記制御部２０により操向量及び操向速度が所定値を超えたと判定されると、前記切替手段３Ｌ（３Ｒ）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。
【請求項２】
車両の旋回時に、車体に連結した作業機２２を上昇させる油圧シリンダ４０と、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向操作、或は操向輪２の操向作動に基づき操向量及び操向速度を判定する制御部２０と、操向量変更手段３の作動状態を切り替える切替手段３Ｌ（３Ｒ）と、車両が高速走行状態か否かを検出するセンサ２８を設け、前記センサ２８により車両が高速走行状態では無い状態が検出され、且つ前記制御部２０により操向量が所定量以上になったと判定されると、前記シリンダ４０を駆動して作業機２２を上昇すると共に、更に前記作業機２２が上昇駆動され且つ前記操向速度が所定速度を超えたと判定されると前記切替手段３Ｌ（３Ｒ）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。
【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、請求項１の発明では、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向操作、或は操向輪２の操向作動に基づき操向量及び操向速度を判定する制御部２０と、操向量変更手段３の作動状態を切り替える切替手段３Ｌ（３Ｒ）と、車両が高速走行状態か否かを検出するセンサ２８を設け、前記センサ２８により車両が高速走行状態では無い状態が検出され、且つ前記制御部２０により操向量及び操向速度が所定値を超えたと判定されると、前記切替手段３Ｌ（３Ｒ）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とした。
また請求項２の発明では、車両の旋回時に、車体に連結した作業機２２を上昇させる油圧シリンダ４０と、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向操作、或は操向輪２の操向作動に基づき操向量及び操向速度を判定する制御部２０と、操向量変更手段３の作動状態を切り替える切替手段３Ｌ（３Ｒ）と、車両が高速走行状態か否かを検出するセンサ２８を設け、前記センサ２８により車両が高速走行状態では無い状態が検出され、且つ前記制御部２０により操向量が所定量以上になったと判定されると、前記シリンダ４０を駆動して作業機２２を上昇すると共に、更に前記作業機２２が上昇駆動され且つ前記操向速度が所定速度を超えたと判定されると前記切替手段３Ｌ（３Ｒ）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とした。
【０００５】
【発明の作用、効果】
以上のように構成した請求項１と請求項２の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、小回り旋回とを操向速度により判別して、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３Ｌ（３Ｒ）により操向量変更手段３の作動状態を変更してオペレータの操向操作量に対する操向輪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。
また請求項２の作業車両の旋回制御装置では、作業機２２を上昇した条件下で操向輪２の操向量を増大する構成としているので、作業車両にロータリ作業機２２等、対地作業機を連結している場合は、着地状態のまま小回り旋回を行なうことが無くなり、車両の操作性を損なうことが無い。
【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４２，４２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２６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４４，４４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１９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３２へ流入可能に設けたので、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（ＳＴＥＰ２）、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てトラクタ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ＹＥＳ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２π）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１８を直進状態に戻し、前輪切角センサ４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の切替手段となるソレノイド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１９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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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