(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操向用油圧アクチュエータへの圧力油の供給を予め定めた所定方向の進路を維持するように自動制御で切り替える自動操向バルブと、操向用油圧アクチュエータへの圧力油の供給を操向ハンドルの操作に応じて切り替える手動操向バルブと、手動自動切替バルブとを備え、前記自動操向バルブが出力状態のときには、圧力油供給源からの圧力油を当該自動操向バルブへ送るとともに、当該自動操向バルブからの戻り油を油タンクへ戻し、前記自動操向バルブが中立状態のときには、圧力油供給源からの圧力油をそのまま前記手動自動切替バルブに流して油タンクへ戻し、手動操向時には、前記自動操向バルブが中立状態であり、圧力油供給源からの圧力油は手動自動切替バルブを介して手動操向バルブへ供給されるように構成するとともに、操向ハンドルの操作量を検出するハンドル角センサＳ１と、操向車輪の操向量を検出する操向量センサＳ２とを設け、自動操向状態にあるときに操向ハンドルを操作すると、前記ハンドル角センサで検出されるハンドル操作量に前記操向量センサで検出される操向量が相当するように自動操向バルブに出力されるように構成したことを特徴とする農作業機の操向装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予め定めた所定の方向に進路を維持する自動操向状態と、操向ハンドルの操作に応じて操向する手動操向状態とに切替可能な農作業機の操向装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動操向と手動操向とを選択して行える農作業機には、自動操向用の比例ソレノイドバルブ（以下、「自動操向バルブ」とする）と、手動操向用の例えばオービットロールと呼ばれる油圧操向機構とが設けられている。自動操向時には、方位センサやＧＰＳ受信機からの情報に基づき、機体の進路を予め定めた所定の方向に維持するように、前記自動操向バルブを自動制御して、操向用油圧アクチュエータへの圧力油の供給を切り替える。また、自動操向時には、操向ハンドルの操作に応じて前記油圧操向機構が駆動され、操向用油圧アクチュエータへの圧力油の供給を切り替える。従来、油圧供給源である油圧ポンプからの圧力油を自動操向バルブと油圧操向機構とに分流して供給するように油圧回路が構成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の油圧回路構成であると、油圧ポンプからの圧力油が自動操向バルブ及び油圧操向機構の両方に常時送られているので、圧力油が有効に使用されず流量不足になりがちであった。十分な圧力油流量を確保するためには吐出量の大きい油圧ポンプを使用する必要がある。
【０００４】
自動操向バルブ及び油圧操向機構が共に油圧ポンプからの圧力油を全量有効に利用できるようにするために、両者を直列に配置することが考えられるが、この油圧回路構成とすると、油圧操向機構による圧力油の抵抗により自動操向バルブへの圧力油の供給が不安定になり、自動操向制御の精度が悪化するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、農作業機の操向装置において、自動操向及び手動操向を安定して行えるように操向装置の油圧回路を構成することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる農作業機の操向装置は、操向用油圧アクチュエータへの圧力油の供給を予め定めた所定方向の進路を維持するように自動制御で切り替える自動操向バルブと、操向用油圧アクチュエータへの圧力油の供給を操向ハンドルの操作に応じて切り替える手動操向バルブと、手動自動切替バルブとを備え、前記自動操向バルブが出力状態のときには、圧力油供給源からの圧力油を当該自動操向バルブへ送るとともに、当該自動操向バルブからの戻り油を油タンクへ戻し、前記自動操向バルブが中立状態のときには、圧力油供給源からの圧力油をそのまま前記手動自動切替バルブに流して油タンクへ戻し、手動操向時には、前記自動操向バルブが中立状態であり、圧力油供給源からの圧力油は手動自動切替バルブを介して手動操向バルブへ供給されるように構成するとともに、操向ハンドルの操作量を検出するハンドル角センサＳ１と、操向車輪の操向量を検出する操向量センサＳ２とを設け、自動操向状態にあるときに操向ハンドルを操作すると、前記ハンドル角センサで検出されるハンドル操作量に前記操向量センサで検出される操向量が相当するように自動操向バルブに出力されるように構成したことを特徴としている。
【０００７】
自動操向時に自動操向バルブが出力すると、圧力油供給源からの圧力油は自動操向バルブに供給され、自動操向バルブからの戻り油は手動自動切替バルブを通って油タンクへ戻される。すなわち、自動操向、手動操向いずれの場合にも圧力供給源からの圧力油が自動操向バルブ又は手動操向バルブに全量供給される。また、自動操向時に自動操向バルブが中立状態であるときは、圧力油供給源からの圧力油はそのまま手動自動切替バルブに流れ、油タンクへ戻される。一方、手動操向時には自動操向バルブは中立状態であり、圧力油供給源からの圧力油は手動自動切替バルブを介して手動操向バルブへ供給される。
【０００８】
前記手動操向バルブは、中立位置にあるとき操向用油圧アクチュエータと連通する全ポートが完全に閉じた状態となるのが好ましい。
【０００９】
また、前記自動操向バルブが出力状態のときに操向車輪から操向ハンドルへの操作力の伝達を断つクラッチを設けるのが好ましい。
【００１０】
【発明の効果】
上述のように、本発明にかかる農作業機の操向装置は、自動操向、手動操向いずれの場合にも圧力供給源からの圧力油が自動操向バルブ又は手動操向バルブに全量供給されるので、比較的小型の油圧ポンプを用いても操向制御を確実に行うことができる。また、圧力油は自動操向バルブに供給されてから手動操向バルブに供給されるので、自動操向バルブへの圧力油供給が安定するとともに、自動操向時に自動操向バルブからの戻り油を全量油タンクへ戻すので、自動操向バルブに背圧がかからず当該バルブの作動負荷を低減させられることにより、自動操向制御の精度を良好に維持できる。さらに、自動操向バルブが中立状態のときには自動操向バルブに圧力油が供給されるので、手動操向を安定して行える。また、自動操向状態にあるときに操向ハンドルを操作すると、前記ハンドル角センサで検出されるハンドル操作量に前記操向量センサで検出される操向量が相当するように自動操向バルブに出力されるので、自動操向時に機体の進路を左右にずらすことが可能であり実用上便利なものとなった。
【００１１】
前記手動操向バルブを中立位置にあるとき全ポートが完全に閉じた状態となるように構成すれば、別途切替バルブを設けなくても、自動操向時に自動操向バルブから操向用油圧アクチュエータへ供給される圧力油の一部が手動操向バルブを通って逃げないようにすることができ、自動操向の制御精度を向上させられるという効果を奏する。
【００１２】
また、前記自動操向バルブが出力状態のときに操向車輪から操向ハンドルへの操作力の伝達を断つクラッチを設けた構成とすれば、自動操向時に操向車輪が地面から受ける力によって操向ハンドルが操作され、それによって手動操向バルブが駆動されることを防止でき、自動操向の制御を向上させられるという効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に表された実施の形態について説明する。図１及び図２に示す農作業機１は乗用施肥田植機であって、走行車体２の後側に昇降リンク装置３を介して苗植付部４が昇降可能に装着され、さらに走行車体２の後部に施肥装置５の肥料タンク５０等が設けられている。走行車体２の前部左右両側には、複数段づつの予備苗枠６，…が設けられている。
【００１４】
走行車体２は、駆動輪である各左右一対の前輪１０，１０及び後輪１１，１１を備えた四輪駆動車両で、機体の前部にミッションケース１２、その後方にエンジン１３が設けられている。エンジン１３の回転動力は、油圧式無段変速装置１４を介してミッションケース１２へ伝達される。そして、ミッションケース１２内の主変速装置で変速された後、前輪１０，１０及び後輪１１，１１と、苗植付部４及び施肥装置５の各駆動部とに伝達される。
【００１５】
エンジン１３の上側には座席１５が設置され、その前方に操向車輪である前輪１０，１０の操向ハンドル１６が設けられている。図１における１７Ｌ，１７Ｒは後輪ブレーキペダルで、これにより左右の後輪１１，１１を個別に制動することのできる。１８は操作ボックスで、これには自動操向で機体を直進させるときにＯＮにする自動直進スイッチ、自動操向時における走行方位を設定する方位設定器等が設けられている。また、１９は緊急時にエンジンを停止させる緊急停止スイッチである。
【００１６】
図３は操向装置の機構図である。操向ハンドル１６に加えられた操作力は、電磁クラッチ２１を介して油圧操向機構２２に伝えられ、該油圧操向機構によってパワステユニット２３内のパワステシリンダ２４を作動させるようになっている。このパワステシリンダ２４は操向用油圧アクチュエータである。パワステユニット２３の出力軸２３ａにはピットマンアーム２５が取り付けられ、そのピットマンアーム２５の先端部と前輪支持ケース２６，２６に固着したナックルアーム２７，２７とがタイロッド２８，２８によって連結されている。これにより、パワステシリンダ２４を作動させると、その作動量に応じて前輪１０，１０が操向される。操向ハンドル１６の操作量はハンドル角センサＳ１で、前輪１０，１０の操向量は操向量センサＳ２でそれぞれ検出される。また、機体の進行方向は磁気方位センサＳ３で検出される。
【００１７】
昇降リンク装置３は、前端側で回動自在に支持された互いに平行な１本の上リンク３０と左右一対の下リンク３１，３１の後端部とに連結枠３２が連結されており、該連結枠に苗植付部４がローリング自在に装着されている。昇降シリンダ３３を作動させることにより、各リンクが上下に回動し、苗植付部４がほぼ一定姿勢のまま昇降する。また、ローリングシリンダ３４を作動させることにより、走行車体２に対して苗植付部４がローリングする。
【００１８】
苗植付部４は６条植の構成で、フレームを兼ねる伝動ケース４０、苗を載せて左右往復動し苗を一株づつ各条の苗取出口４１ａ，…に供給する苗載台４１、苗取出口４１ａ，…に供給された苗を圃場に植付ける苗植付装置４２，…等を備えている。苗植付部４の下部には中央にセンターフロート４５、その左右両側にサイドフロート４６，４６がそれぞれ設けられており、植付作業時には、各フロートが泥面を整地しつつ滑走し、その整地跡に苗植付装置４２，…により苗が植付けられる。
【００１９】
施肥装置５は、肥料タンク５０内の肥料を肥料繰出部５１，…によって一定量づつ下方に繰り出し、その繰り出された肥料を施肥ホース５２，…を通して施肥ガイド５３，…まで移送し、該施肥ガイドの前側に設けた作溝体５４，…によって苗植付条の側部近傍に形成される施肥溝内に落とし込むようになっている。
【００２０】
図４はこの農作業機１の油圧装置全体の油圧回路図である。油圧装置は、油タンク６０の油を送り出す圧力油供給源として２個の油圧ポンプ６１，６２を備え、一方の油圧ポンプ６１で送り出される圧力油は昇降シリンダ３３に供給され、他方の油圧ポンプ６２で送り出される圧力油は分流弁６３によって２系統に分流され、ローリングシリンダ３４とパワステシリンダ２４を作動させる操向油圧回路Ａとにそれぞれ供給される。操向油圧回路Ａには、手動操向バルブである前記油圧操向機構２２、自動操向バルブ６６、自動切替バルブ６７、その他のバルブ等が設けられている。
【００２１】
油圧操向機構２２は、操向ハンドル１６の操作に連動するポンプと方向制御バルブとを組み合わせて構成したもので、操向ハンドル１６が中立位置にあるときは、手動自動切替バルブ６７を経由して供給される圧力油をそのまま油タンク６０に戻し、操向ハンドル１６を中立位置よりも右に回すとその操作量に相当する流量の油をパワステシリンダ２４の左シリンダ室２４ａに供給し、操向ハンドル１６を中立位置よりも左に回すとその操作量に相当する流量の圧力油をパワステシリンダ２４の右シリンダ室２４ｂに供給するようになっている。
【００２２】
自動操向バルブ６６は３位置４ポートの比例ソレノイドバルブで、ソレノイド６６ａが励磁されると、圧力油がパワステシリンダ２４の左シリンダ室に供給するとともに、右シリンダ室からの戻り油を手動自動切替バルブ６７に送るようになり、またソレノイド６６ｂが励磁されると、圧力油がパワステシリンダ２４の左シリンダ室２４ａに供給されるとともに、左シリンダ室６４ｂからの戻り油を手動自動切替バルブ６７に送るようになっている。自動操向バルブ６６が中立位置にあるときは、圧力制御バルブ６８が開き、圧力油は自動操向バルブ６６を経由せず手動自動切替バルブ６７に送られる。
【００２３】
手動自動切替バルブ６７は２位置４ポートの比例ソレノイドバルブで、常態では油圧ポンプ６２からの圧力油を油圧操向機構２２に供給し、ソレノイド６７ａが励磁されると油圧ポンプ６２からの圧力油もしくはパワステシリンダ２４からの戻り油を油タンク６０に戻すようになっている。
【００２４】
操向制御装置は図５に示す構成となっている。すなわち、前記操作ボックス１８及び各センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からの信号が入力インターフェース７０を介してＣＰＵ７１に入力され、これらの情報に基づき、ＣＰＵ７１から出力インターフェース７２を介して電磁クラッチ２１のソレノイド２１ａ、自動操向バルブ６６のソレノイド６６ａ，６６ｂ及び手動自動切替バルブ６７のソレノイド６７ａに出力信号が出される。
【００２５】
自動直進スイッチがＯＦＦであるとき、ソレノイド６７ａが励磁しておらず、手動自動切替バルブ６７はポンプポートとシリンダポートとが連通している。自動操向バルブ６６は中立位置のまま保持される。したがって、油圧ポンプ６２からの圧力油は、圧力制御バルブ６８及び手動自動切替バルブ６７を通って油圧操向機構２２に供給される。この状態で操向ハンドル１６を操作すると、「入」状態にある電磁クラッチ２１を介して油圧操向機構２２が駆動され、操向ハンドル１６の操作方向及び操作量に応じて前輪１０，１０が操向される。
【００２６】
自動直進スイッチをＯＮにすると、ソレノイド６７ａが励磁し、手動自動切替バルブ６７がポンプポートとタンクポートとが連通するように切り替わって自動操向状態となる。これと同時に、ソレノイド２１ａが励磁し、電磁クラッチ２１が「切」になる。この自動操向状態では、磁気方位センサＳ２で検出される実際の方位と予めティーチング走行によって定められた設定方位との偏差を計算し、その偏差に応じて自動操向バルブ６６のソレノイド６６ａ，６６ｂに出力して、機体の進路を直進に維持する。このとき、油圧ポンプ７２からの圧力油が全量パワステシリンダ２４に流れるので、パワステシリンダ２４の作動が安定している。また、パワステシリンダ２４からの戻り油が全量油タンク６０へ戻るので、自動操向バルブ６６に背圧がかからず当該バルブの作動負荷の低く抑えられることにより、自動操向制御の精度を良好に維持できる。電磁クラッチ２１が「切」になっているので、前輪１０，１０が地面から受ける力によって操向ハンドル１６は動かない。
【００２７】
図６は本実施の形態に使用されている油圧操向機構の方向制御バルブの中立状態を表す断面図である。図示されているように、中立位置ではポンプポートＰ及びタンクポートＴとシリンダポートＣとの油路が完全に遮断された状態となっている。このため、手動操向時には、前輪１０，１０が地面から受ける力の影響を受けにくく直進安定性がある。また、自動操向時には、自動操向バルブ６６からパワステシリンダ２４に供給される圧力油の一部が油圧操向機構２２の方向制御バルブを通って油タンク６０へ逃げることがないので、自動操向の制御精度が良好である。
【００２８】
自動操向状態にあるときに操向ハンドル１６を操作すると、ハンドル角センサＳ１で検出されるハンドル操作量に操向量センサＳ２で検出される操向量が相当するように自動操向バルブ６６に出力される。このとき、ブレーキペダル１７Ｌ又は１７Ｒを踏んでハンドル操作側に片ブレーキを掛けながら行うと、機体の進路変更を円滑に行える。ハンドル操作及びブレーキ操作を停止すると、機体は元の進行方向に戻る。したがって、片ブレーキを掛けながらハンドル操作を行うことにより、自動操向時に機体の進路を左右にずらすことが可能である。
【００２９】
また、自動操向で植付作業を行いながら座席１５を立って苗補給等の作業を行っているときに緊急自体が発生した場合には、肥料タンク６０の前側近傍に設けられた緊急停止スイッチ１９によって機体を停止させることができる。
【００３０】
緊急停止スイッチ１９の代わりに、機体の進行方向を微調整することのできる進行方向調整器を設ければ、苗補給等を行っているときに、その場で機体の進行方向を微調整することが可能となり便利である。進行方向調整器としては、例えば中立復帰型のトグルスイッチやロータリエンコーダ式ダイヤル等が適している。トグルスイッチの場合、１回の操作で０．３〜０．５度程度進行方向が変更されるようにするのが好適である。また、ダイヤルの場合、１クリックで０．１度程度進行方向が変更されるようにするのが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】農作業機の平面図である。
【図２】農作業機の側面図である。
【図３】操向装置の機構図である。
【図４】油圧装置の油圧回路図である。
【図５】操向制御装置のブロック図である。
【図６】油圧操向機構の方向制御バルブの中立状態を表す断面図である。
【符号の説明】
１  乗用施肥田植機（農作業機）
２  走行車体
３  昇降リンク装置
４  苗植付部
５  施肥装置
１０  前輪（操向車輪）
１６  操向ハンドル
１８  操作ボックス（自動直進スイッチ）
１９  緊急停止スイッチ
２１  電磁クラッチ
２２  油圧操向機構（手動操作バルブ）
２４  操向シリンダ（操向用油圧アクチュエータ）
６０  油タンク
６１，６２  油圧ポンプ（圧力油供給源）
６６  自動操向バルブ
６７  手動自動切替バルブ
【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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