(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラクタ（１）との連結部のドローバー（３）とヒッチ（４）の間のドローバー角θＢを検出するドローバーセンサ（５）と、前記ヒッチとオフセット設定される作業機（２）の車軸（７）の間のヒッチ角θＡを検出するヒッチセンサ（６）と、前記作業機の車輪の実舵角θＥを検出する車輪センサ（９）と、前記車輪を操舵する油圧機構（１０）と、前記油圧機構を制御するコンピュータ（１１）とからなる車輪操舵装置において、前記コンピュータは、前記ドローバーセンサと前記ヒッチセンサの信号が入力されると前記トラクタと前記作業機の進行方向のずれ角θＣ＝θＡ−θＢを算出し、前記ずれ角と前記車輪の中立角θＲ（通常は直角）とから前記車輪の目標舵角θＤを設定し、前記実舵角θＥが前記目標舵角θＤと一致するように前記油圧機構を制御することを特徴とする牽引式作業機の車輪操舵装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラクタに牽引される作業機の車輪操舵装置に関するものであり、特に、傾斜地圃場において作業機の傾斜方向の流れ防止に好適な車輪操舵装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
傾斜地に於ける牽引式作業機の牽引は、作業機が圃場の傾斜方向に流され本来の軌道からずれてしまうことを作業者が勘や経験により作業機のステアリングスイッチを操作して流れを補正する作業を強いられており、作業効率の低下、後方確認や機械操作による作業者の疲労の原因となっていた。
【０００３】
これまでの自動ステアリング操作を実用化した装置は、牽引式作業機の連結部であるドローバー内にリミットスイッチ等を内蔵し、旋回時にある一定の角度（動作点）にドローバーが回転した場合、牽引作業機のステアリングをドローバーの回転方向と逆方向の車輪舵角限界点まで車輪を操舵し、旋回状態から直進した場合にドローバーが逆回転し再びある一定の角度（動作点）に達すると、牽引作業機のステアリングを中立点に戻す制御を行っていた。しかし、この様な方法では精密なステアリング制御を必要とする傾斜地の流れ止め制御は不可能であった。
【０００４】
また現在のオフセット式のヒッチ機構を持つ作業機ではドローバーにアナログセンサーを取り付けたとしても、ドローバーの中立点を作業機フレームの中立点として制御を行うと、圃場の畦に合わせて畦合わせを行う度にセンサーのゼロ点がずれていしまうという問題があった。この問題を物理的方法、例えばヒッチ角を変更させても四節リンク等により直進牽引時の絶対ドローバー角を変化させない方法、又は畦合わせの都度センサーを調整する方法で解決すると、機構が複雑化してコストアップするだけでなく、細かな調整が必要になるため、実用的ではなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、傾斜地において作業機をトラクタで牽引して作業をするとき、又は、畦合わせにより作業機のヒッチ角が変化するとき、もしくはトラクタのステアリング操作により作業機を旋回するとき、常に作業機がヒッチによってオフセット設定されたトラクタとの位置関係を保持し、かつトラクタ軌道と作業機軌道が一定の間隔となるように作業機の車輪舵角を自動的に制御する車輪操作装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するため、本発明が採用する手段は、作業機の車輪操舵装置を、作業機の車輪を操舵する油圧機構と、その油圧機構を制御するコンピュータと、ドローバーとヒッチの交差角のドローバー角を検出するドローバーセンサーと、ヒッチと作業機の車輪車軸の交差角のヒッチ角を検出するヒッチセンサーと、作業機の車輪の実舵角を検出する車輪センサーとから構成し、ドローバーセンサーとヒッチセンサーの検出信号をコンピュータに入力してトラクタの進行方向に対する作業機の進行方向のずれ角を算出し、そのずれ角から車輪の目標舵角を設定し、作業機車輪の実舵角が目標舵角となるようにコンピュータが油圧機構を制御するようにしたことにある。
【０００７】
ここで、ヒッチ角（時計回り）をθＡ、ドローバー角（反時計回り）をθＢとすると、トラクタ進行方向と作業機の進行方向が一致する直進時にはθＡ＝θＢ、傾斜地で作業機が進行方向に対して右にずれるか、又はトラクタが左に旋回するときには、θＡ＞θＢ、傾斜地で作業機が進行方向に対して左にずれるか、又はトラクタが右に旋回するときには、θＡ＜θＢとなる。
【０００８】
トラクタと作業機の進行方向のずれ角をθＣとすると、θＣ＝θＡ−θＢとなる。このずれ角をθＤとするための車輪の車軸に対する舵角は、車輪の中立角をθＲ（通常は直角）とすると、θＤ＝θＲ−θＣである。コンピュータは、車輪センサーの信号の実舵角θＥが目標舵角θＤと一致するように、油圧機構を制御する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明を図１に示す実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１は傾斜地で収穫作業を行うトラクタ１と作業機２の平面図である。トラクタ１は太矢印で示す傾斜方向に直交して進行する。ドローバー角１２０度とヒッチ角１２０度で牽引されていた作業機２が、傾斜方向に流され、ドローバー角が進行方向に１５度ずれて１３５度となった状態を示す。
【００１１】
トラクタ１のドローバー３とヒッチ４の接続部分にドローバーセンサー５が、ヒッチと作業機２の接続部分にはヒッチセンサー６がそれぞれ配設される。作業機２の車軸７の一方の車輪８の取付部分には車輪舵角センサー９が配設され、車輪８は作業機２に配設された油圧シリンダ１０により操舵される。油圧シリンダ１０を制御するコンピュータ１１がトラクタ１に配置され、ドローバーセンサー５は、ドローバー３とヒッチ４の交差角であるドローバー角θＢの信号を、ヒッチセンサー６は、ヒッチと作業機２の車軸７の交差角であるヒッチ角θＡの信号を、車輪センサー９は、車輪８の車軸７に対する実舵角θＥの信号をそれぞれコンピュータ１１に入力する。コンピュータ１１は、これらの信号に基づいてトラクタ１の進行方向に対する作業機２のずれ角θＣを算出し、そのずれ角を修正する車輪８の目標舵角θＤを設定し、実舵角θＥが目標舵角θＤとなるように油圧シリンダ１０を作動させる。
【００１２】
このコンピュータ１１の制御は、図２のフローチャートに示すように、自動ステアリングモードにおいて実施される。ステップ１のモード切替操作において、ＯＦＦへの切替をしないと、ステップ２において、車輪の車軸に対する中立角θＲがセットされ、ステップ３、４、５においてヒッチ角θＡ、ドローバー角θＢ、車輪の実舵角θＥが入力され、ステップ６においてノイズ除去のため平均化される。
【００１３】
ついで、ステップ７において、θＣ＝θＡ−θＢにより、トラクタ進行方向に対する作業機のずれ角θＣが算出され、ステップ８において、θＤ＝θＲ−θＣにより、車輪の目標舵角θＤが決定され、ステップ９において、Ｓ＝θＥ−θＤにより、車輪の実舵角と目標舵角の差Ｓが算出され、ステップ１０において、Ｓが不感帯の範囲内であれば、ステップ１へ戻り、範囲外であれば、ステップ１１において正負を判定し、正であればステップ１２において右ステアリングの信号が、負であれば、ステップ１３において左ステアリングの信号がそれぞれ油圧シリンダへ出力され、車輪は右又は左へ舵が切られる。ついで、ステップ１へ戻り、再び処理がくり返されるから、作業機２の傾斜方向の流れは自動的に修正され、ドローバー角は始めの１２０度に戻るから、作業機の進行方向はトラクタの進行方向と一致する。
【００１４】
【実施例】
次に、前記実施例を備えた作業機の旋回及びオフセットについて説明する。
【００１５】
図３は、定常旋回するトラクタ１が作業機２を１２０度のドローバー角、ヒッチ角でオフセットさせて牽引し、作業機２がトラクタ１の進行方向に対して５度ずれてトラクタ１と作業機２の進行軌道の間隔が狭くなってきた状態を示す平面図である。
【００１６】
コンピュータ１１は、ドローバーセンサ５とヒッチセンサ６のドローバー角θＢとヒッチ角θＡの信号から、ずれ角θＣ＝５度を算出して車輪８の目標舵角θＤを８５度に設定し、油圧シリンダ１０を作動させて車輪センサ９の実舵角θＥの信号が８５度になるように調整する。その結果、ドローバー角θＢは再び１２０度に戻り、作業機２は始めに設定したオフセット位置を保持し、トラクタ１と作業機２の進行軌道間隔も元の幅になる。
【００１７】
図４は、トラクタ１と作業機２が異なる畦幅の圃場１３、１４を進行する状態を示す平面図である。
【００１８】
圃場１３において、作業機２を比較的大きなヒッチ角θＡでオフセットさせて、作業していたトラクタ１が、畦幅の異なる圃場１４に入ると、作業機２を前とは異なる畦幅に合わせるため、トラクタと作業機の車輪幅を変えると共に、ヒッチシリンダ１２を作動させてヒッチ角θＡを少し小さくし、作業機２のトラクタ１に対するオフセットを少し調整しなければならない。しかし、コンピュータ１１は、ヒッチシリンダ１２によるヒッチ角とドローバー角の変化には関係なく、トラクタ１と作業機２の進行方向のずれ角を算出して車輪８の目標舵角を設定し、車輪８の実舵角を目標舵角と一致するように制御する。したがって、畦幅の異なる圃場に入るために、作業機２のオフセット位置を変更しても、従来のように、車輪操舵装置のセンサを補正する必要は全くない。
【００１９】
【発明の効果】
上記のとおり、本発明の車輪操舵装置は、従来のトラクタとの連結部のドローバーとヒッチの間のドローバー角を検知するドローバーセンサによって車輪を操舵していたものとは異なり、ドローバーセンサと、ヒッチと作業機の車軸の間のヒッチ角を検出するヒッチセンサとからトラクタと作業機の進行方向のずれ角をコンピュータが算出して作業機の車輪の目標舵角を設定し、車輪の実舵角がその目標舵角となるように操舵油圧機構を制御するから、次のような優れた効果を奏する。
１．傾斜地における牽引作業機の流れ止めステアリング操作を自動化することができる。
２．旋回時における牽引作業機のステアリング操作を自動化することができる。３．畦合わせによるヒッチ角の変化に伴うセンサーの調整を不要にすることができる。
４．上記の自動化により、作業効率が向上し、省力化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施例の車輪操舵装置を備え、傾斜地で収穫作業を実施するトラクタと作業機を略図的に示す平面図、
【図２】図１の車輪操舵装置のフローチャート、
【図３】旋回中のトラクタと作業機を略図的に示す平面図、
【図４】畦幅の異なる圃場に入ったトラクタと作業機のオフセットを略図的に示す平面図、
【符号の説明】
１：トラクタ
２：作業機
３：ドローバー
４：ヒッチ
５：ドローバーセンサ
６：ヒッチセンサ
７：車軸
８：車輪
９：車輪センサ
１０：油圧シリンダ
１１：コンピュータ
１２：ヒッチシリンダ
θＡ：ヒッチ角
θＢ：ドローバー角
θＣ：ずれ角
θＤ：目標舵角
θＥ：実舵角
θＲ：中立角
Ｓ：角差
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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