(57)【要約】【課題】作業機を牽引するトラクタの後退操作を容易にできるようにする。【解決手段】トラクタ（１）に牽引される作業機（２）の車輪（８）の舵角（θＤ）を変化させる油圧機構（１０）と、油圧機構を作動させて舵角をトラクタに対する作業機の進行方向のずれと同一方向に変化させる逆位相制御を行なう舵角制御部（５，６，９，１１）とを備えた牽引式作業機の車輪操舵装置において、トラクタの後退時に信号を舵角制御部へ出力する信号出力部（１３）を備え、舵角制御部は、信号出力部からの信号を検出したときに油圧機構を作動させて舵角を中立位置とする。【選択図】　　　　図１
2004130957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラクタ（１）に牽引される作業機（２）の車輪（８）の舵角（θＤ）を変化させる油圧機構（１０）と、前記油圧機構を作動させて前記舵角を前記トラクタに対する前記作業機の進行方向のずれと同一方向に変化させる逆位相制御を行なう舵角制御部とを備えた牽引式作業機の車輪操舵装置において、前記トラクタの後退時に信号を前記舵角制御部へ出力する信号出力部を備え、前記舵角制御部は、前記信号が入力されたときに前記油圧機構を作動させて前記舵角を中立位置とすることを特徴とする牽引式作業機の車輪操舵装置。
【請求項２】
前記舵角制御部は、前記トラクタ（１）に前記作業機（２）を連結するドローバー（３）とヒッチ（４）と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、前記ヒッチと作業機（２）の車軸（７）との間のヒッチ角（θＡ）を検出するヒッチセンサ（６）と、前記作業機の車輪（８）の実舵角（θＥ）を検出する車輪センサ（９）と、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）を算出して前記舵角（θＤ）を設定し前記実舵角が前記舵角と一致するように前記油圧機構を制御するコンピュータ（１１）とからなり、前記コンピュータは、前記信号出力部からの前記信号を検出したときに前記油圧機構（１０）を作動させて前記舵角を中立位置とすることを特徴とする、請求項１に記載の牽引式作業機の車輪操舵装置。
【請求項３】
前記信号出力部は、前記トラクタ（１）側に配設された前記作業機（２）のリアコンビネーションランプ回路（１３）からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の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牽引式作業機の車輪操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の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て本来の軌道からずれるため、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しなければならないため、作業効率が低下したり、後方確認や機械操作による作業者の疲労原因ともなっていた。
【０００３】
このため、牽引式作業機の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にドローバーが回転したときに、牽引式作業機のステアリングをドローバーの回転方向とは逆方向に車輪舵角限界点まで車輪を操舵する一方、旋回状態から直進したときには、ドローバーが逆回転して再びある一定角度にまで達すると、牽引式作業機のステアリングを中立点に戻す制御を行う自動ステアリング装置が開発された（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、この自動ステアリング装置は、微妙なステアリング操作を必要とする傾斜地の流れ止め制御が不可能であったため、本願出願人は、図５（ａ）に示されるように、トラクタ２１に連結されるドローバー２３とヒッチ２４との間のドローバー角を検出するドローバーセンサ２５と、ヒッチ２４と作業機２２の車軸２７との間のヒッチ角を検出するヒッチセンサ２６と、作業機２２の車輪２８の実舵角を検出する車輪センサ２９と、車輪２８を操舵する油圧機構３０と、ドローバーセンサ２５とヒッチセンサ２６の信号によりトラクタ２１と作業機２２の進行方向のずれ角を算出して車輪２８の舵角を設定し、実舵角がこの舵角と一致するように油圧機構３０を制御するコンピュータ３１とからなる牽引式作業機の車輪操舵装置を開発した（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−８８６７３号公報（第２−４頁、第３図）
【特許文献２】
特開２００１−３０１６３６号公報（第２−３頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の牽引式作業機の車輪操舵装置は、いずれも車輪の舵角を、トラクタに対する作業機の進行のずれと同一方向に変化させる逆位相制御を行なうものである。このため、例えば図５（ａ）に示すように、トラクタ２１を後退させたときにも、作業機２２の車輪２８が作業機２２のずれに対して逆位相制御されて、作業機２２が外へ外へと膨らむようになり、後退操作が極めてやり難いという問題のあることが判明した。
【０００７】
本発明はこのような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、作業機の車輪の舵角を逆位相制御する牽引式作業機の車輪操舵装置において、後退操作を極めて容易にできるようにした牽引式作業機の車輪操舵装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が採用する手段は、トラクタに牽引される作業機の車輪の舵角を変化させる油圧機構と、この油圧機構を作動させて舵角をトラクタに対する作業機の進行方向のずれと同一方向に変化させる逆位相制御を行なう舵角制御部とを備えた牽引式作業機の車輪操舵装置において、トラクタの後退時に信号を舵角制御部へ出力する信号出力部を備え、舵角制御部は、この信号が入力されたときに油圧機構を作動させて舵角を中立位置とすることにある。
【０００９】
このように、トラクタの後退時に作業機の車輪の舵角の逆位相制御を解除して、舵角を中立位置とするから、トラクタの後退時に作業機が外へ外へと膨らむ現象が防止される。
【００１０】
好ましくは、上記舵角制御部は、トラクタに作業機を連結するドローバーとヒッチとの間のドローバー角を検出するドローバーセンサと、ヒッチと作業機の車軸との間のヒッチ角を検出するヒッチセンサと、作業機の車輪の実舵角を検出する車輪センサと、ドローバーセンサとヒッチセンサの信号が入力されるとトラクタと作業機の進行方向のずれ角を算出して舵角を設定し、実舵角が舵角と一致するように油圧機構を制御するコンピュータとからなり、このコンピュータは、信号出力部からの信号を検出したときに油圧機構を作動させて舵角を中立位置とする。
【００１１】
これにより、特に傾斜地の流れ止め制御に優れる牽引式作業機の車輪操舵装置においても、トラクタの後退時に作業機が外へ外へと膨らむ現象が防止される。なお、上記舵角制御部を、作業機のドローバー内に内蔵したリミットスイッチ等の他の方式により構成することもできる。
【００１２】
例えば、信号出力部は、トラクタ側に配設された作業機のリアコンビネーションランプ回路からなり、例えば、リアコンビネーションランプ用外部コネクタとすることもできる。したがって、信号出力部として特別な回路又は装置を設けなくても、後退時の信号の入手が容易にできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一例である牽引式作業機の車輪操舵装置を、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、傾斜地で収穫作業を行うトラクタ１と作業機２を示す。トラクタ１は、太矢印で示すように傾斜に直交するように進行する。ドローバー角１２０°及びヒッチ角１２０°で牽引されていた作業機２が傾斜方向に流されて、ドローバー角が進行方向に１５°ずれて１３５°となった状態を示す。
【００１５】
トラクタ１のドローバー３とヒッチ４との接続部分にドローバーセンサ５を、ヒッチ４と作業機２との接続部分にヒッチセンサ６をそれぞれ配設する。作業機２の車軸７の一方の車輪８の取付部分に、車輪８の舵角を検出するための車輪センサ９を配設する。車輪８は作業機２に配設されたステアリングシリンダ１０により操舵される。ヒッチ４と作業機２との間にヒッチシリンダ１２を介装し、ステアリングシリンダ１０とヒッチシリンダ１２を制御するためのコンピュータ１１をトラクタ１に配設する。このドローバーセンサ５とヒッチセンサ６と車輪センサ９とコンピュータ１１とから舵角制御部が構成される。
【００１６】
図１の符号１３は、トラクタ１に装備される作業機２のリアコンビネーションランプ回路の外部コネクタを示し、図２に示すように、このリアコンビネーションランプ用外部コネクタ１３とコンピュータ１１を接続する。また、ドローバーセンサ５とヒッチセンサ６と車輪センサ９を、それぞれコンピュータ１１に接続する。ステアリングシリンダ１０とヒッチシリンダ１２をそれぞれコンピュータ１１に接続する。ステアリングシリンダ１０とヒッチシリンダ１２には、それぞれトラクタ１側から油圧が供給される。
【００１７】
ドローバーセンサ５は、ドローバー３とヒッチ４との交差角であるドローバー角θＢの信号を、ヒッチセンサ６は、ヒッチ４と作業機２の車軸７との交差角であるヒッチ角θＡの信号を、車輪センサ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θＣを修正する車輪８の舵角θＤを設定して、実舵角θＥがこの舵角θＤとなるようにステアリングシリンダ１０を作動させる。
【００１８】
本牽引式作業機の車輪操舵装置の作動を、図３のフローチャートを参照して説明する。この制御は、自動ステアリングモードに設定したときに実施される。
【００１９】
まずコンピュータ１１において、車輪８の車軸７に対する中立角θＲがセットされ（ステップＳ１）、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Ｓ２〜Ｓ４）、ノイズ除去のための平均化処理が行われる（ステップＳ５）。
【００２０】
次に、トラクタ１に装備された作業機２のリアコンビネーションランプ回路の外部コネクタ１３から、後退信号を検出したか否かを判定する（ステップＳ６）。判定結果がＮｏのとき、つまりトラクタ１の前進時には、θＣ＝θＡ−θＢにより、トラクタ１の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Ｓ７）、θＤ＝θＲ−θＣにより、車輪８の舵角θＤが決定され（ステップＳ８）、Ｓ＝θＥ一θＤにより、車輪８の実舵角θＥと舵角θＤとの角差Ｓが算出される（ステップＳ１０）。
【００２１】
そして、Ｓが不感帯の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。Ｓが不感帯の範囲内（Ｙｅｓ）であれば、再びステップ１以降が繰り返される。Ｓが不感帯の範囲外（Ｎｏ）であればＳの正負を判定し（ステップＳ１２）、正（Ｙｅｓ）であれば右ステアリングの信号が、負（Ｎｏ）であれば左ステアリングの信号がそれぞれステアリングシリンダ１０ヘ出力される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。これにより、作業機２の車輪８は右又は左へ舵が切られ、作業機２の車輪８は傾斜方向の流れに対して自動修正されて、作業機２の進行方向はトラクタ１の進行方向と一致する。
【００２２】
上述した前進時の自動ステアリング制御を、トラクタ１を旋回させた場合について、図４を参照して説明する。図４は、定常旋回するトラクタ１が作業機２を１２０°のドローバー角、及び１２０°の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°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。
【００２３】
コンピュータ１１は、ドローバーセンサ５のドローバー角θＢとヒッチセンサ６のヒッチ角θＡとからずれ角θＣ＝５°を算出し、車輪８の舵角θＤを８５°に設定してステアリングシリンダ１０を作動させ、車輪センサ９の実舵角θＥが８５°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°に戻り、作業機２は始めに設定したオフセット位置に固定され、トラクタ１と作業機２の進行軌道間隔も元の幅になる。
【００２４】
このように、トラクタ１の前進時には、上述した傾斜地における姿勢制御及び通常の旋回操作において、車輪８の舵角が作業機２の向きに対して逆位相制御される。ここで、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となり、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となり、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。
【００２５】
次に、図３のフローチャートに戻り、ステップＳ６の判定結果がＹｅｓのとき、つまりトラクタ１の後退時には、作業機２の車輪８の舵角θＤを９０°、つまり中立位置に設定する（ステップＳ９）。Ｓ＝θＥ一θＤにより、車輪８の実舵角θＥと舵角θＤとの角差Ｓが算出される（ステップＳ１０）。Ｓが不感帯の範囲内にあるか否かを判定する（ステップＳ１１）。Ｓが不感帯の範囲内（Ｙｅｓ）であれば、車輪８の舵角θＤはほぼ中立位置にあるから、特にステアリングシリンダ１０の作動は行われず、ステップ１以降が繰り返される。
【００２６】
Ｓが不感帯の範囲外（Ｎｏ）であればＳの正負を判定し（ステップＳ１２）、正（Ｙｅｓ）であれば右ステアリングの信号が、負（Ｎｏ）であれば左ステアリングの信号がそれぞれステアリングシリンダ１０ヘ出力される（ステップＳ１３，Ｓ１４）。以後、ステップ１以降が繰り返されて、車輪８の舵角θＤは中立位置となる。このようにトラクタ１の後退時に、逆位相制御を解除して作業機２の車輪８の舵角を中立位置に保持するから、図５（ｂ）に示されるように、作業機２が外へ外へと膨らむ現象が防止される。これにより、トラクタ１の後退操作が極めて容易になる。
【００２７】
一方、ヒッチシリンダ１２は、コンピュータ１１の制御により、圃場において作業機２を比較的大きなヒッチ角でオフセットして作業している場合に、トラクタ１が畦幅の異なる圃場に入り、作業機２をこの異なる畦幅に合わせて走行させるとき等に用いられる。
【００２８】
なお、上述した牽引式作業機の車輪操舵装置は、油圧機構としてコンピュータ１１等を配設して車輪の舵角について高度の逆位相制御を行なう車輪操舵装置に対して実施するものであったが、これに限定されるものではなく、作業機のドローバー内に内蔵したリミットスイッチ等の他の方式により、車輪の舵角の逆位相制御を行なう車輪操舵装置に対して実施してよいことは勿論である。
【００２９】
また、トラクタ１の後退信号を、トラクタ１に配設された作業車２のリアコンビネーションランプ回路の一部であるリアコンビネーションランプ用外部コネクタ１３から取るようにしたが、これに限定されるものではなく、このリアコンビネーションランプ回路の他の部分から、あるいはトラクタ１の他の回路や装置から後退信号を取ることもできるし、特別なセンサ等を設けて取ることもできる。
【００３０】
【発明の効果】
上述したように、本発明の牽引式作業機の車輪操舵装置は、トラクタに牽引される作業機の車輪の舵角を変化させる油圧機構と、この油圧機構を作動させて舵角をトラクタに対する作業機の進行方向のずれと同一方向に変化させる逆位相制御を行なう舵角制御部とを備えた牽引式作業機の車輪操舵装置において、トラクタの後退時に信号を舵角制御部へ出力する信号出力部を備え、舵角制御部は、この信号が入力されたときに油圧機構を作動させて舵角を中立位置とするから、トラクタの後退時に作業機が外へ外へと膨らむ現象が防止されて、トラクタの後退操作が極めて容易になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る牽引式作業機の車輪操舵装置を示す平面図である。
【図２】図１の車輪操舵装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の車輪操舵装置の作動を示すフローチャートである。
【図４】旋回時のトラクタと作業機を示す平面図である。
【図５】
（ａ）は従来の車輪操舵装置のトラクタの後退時の作動を示す平面図、（ｂ）
は本発明の車輪操舵装置のトラクタの後退時の作動を示す平面図である。
【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　ステアリングシリンダ
１１　コンピュータ
１２　ヒッチシリンダ
１３　外部コネクタ
２１　トラクタ
２２　作業機
２３　ドローバー
２４　ヒッチ
２５　ドローバーセンサ
２６　ヒッチセンサ
２７　車軸
２８　車輪
２９　車輪センサ
３０　油圧機構
３１　コンピュータ
θＡ　ヒッチ角
θＢ　ドローバー角
θＣ　ずれ角
θＤ　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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【図５】
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