(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
操舵部の旋回操作量に対する操向輪の操向量を標準とする標準操向モードと当該操向量を大とする急操向モードとに切替可能な操向切替手段を有する作業車両において、操向輪の所定操向量を検出して旋回内側のブレーキを制動すべく自動制動手段を構成し、上記操向切替手段と自動制動手段との作動時期を前・後にずらせる切替手段を構成し、前記急操向モードは、自動制動から急操向切替の順に作動するモードと、自動制動と急操向が略同時に作動するモードと、急操向から自動制動の順で作動するモードとからなり、前記操向切替手段の引き操作によって旋回モードを前輪増速モードに切替可能に構成すると共に、操向切替手段の引き操作の状態のままで前記標準操向モードと急操向モードとを切り替え選択可能に構成し、さらに、旋回後タイヤを中立位置に自動復帰させるために操舵部を自動操舵する構成とし、該中立位置への自動復帰速度を変更可能に構成したことを特徴とする作業車両の操向制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はトラクタや田植え機の農業用車両、フォークリフト・ブルドーザー等の運搬用・建設用等作業車両の操向制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、作業車両には、作業中の旋回や操向を容易に行うため、操舵部の旋回操作量に対する操向輪の操向量を標準とする標準操向モードと当該操向量を大とする急操向モードとに切替可能な操向切替手段を有する形態とし、例えば特開平８−２６１２６号公報には圃場での旋回時に、ステアリングハンドルの旋回操作量に対して前輪の切れ角量を大きくする移動農機の旋回装置、即ちクイックターン装置が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の旋回装置の形態では、単に前輪の切れ角量を大きくと共に、前輪を後輪の約２倍の速度として機体のクイックターンを可能とさせるものであるから、前輪切り角操作が敏感になる上、機体速度も増すから、旋回半径は小さくなるがオペレータにとってはわずかな操作でもって機体の速度変更が急激となり、却って危険である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の欠点を解消しようとするもので、次の技術的手段を講じた。
即ち、操舵部の旋回操作量に対する操向輪の操向量を標準とする標準操向モードと当該操向量を大とする急操向モードとに切替可能な操向切替手段を有する作業車両において、操向輪の所定操向量を検出して旋回内側のブレーキを制動すべく自動制動手段を構成し、上記操向切替手段と自動制動手段との作動時期を前・後にずらせる切替手段を構成し、前記急操向モードは、自動制動から急操向切替の順に作動するモードと、自動制動と急操向が略同時に作動するモードと、急操向から自動制動の順で作動するモードとからなり、前記操向切替手段の引き操作によって旋回モードを前輪増速モードに切替可能に構成すると共に、操向切替手段の引き操作の状態のままで前記標準操向モードと急操向モードとを切り替え選択可能に構成し、さらに、旋回後タイヤを中立位置に自動復帰させるために操舵部を自動操舵する構成とし、該中立位置への自動復帰速度を変更可能に構成したことを特徴とする作業車両の操向制御装置の構成とする。
【０００５】
【０００６】
【発明の作用効果】
操舵部の旋回操作量に対する操向輪の操向量を標準とする標準操向モードと当該操向量を大とする急操向モードとに切替可能な操向切替手段を有する作業車両において、操向輪の所定操向量を検出して旋回内側のブレーキを制動すべく自動制動手段を構成し、上記操向切替手段と自動制動手段とを作動させる制御部を構成してなるから、急激な速度の変更を伴わずとも、旋回半径を縮小することができ、安全に作業することができる。
【０００７】
また、予め、操向切替手段と自動制動手段との作動時期を任意に前・後ずらせて設定することにより、圃場条件に見合った旋回状況を得ることができる。例えば、自動制動手段を先に動作させ次いで操向切替手段で急操向モードを選択すると、旋回内側の後輪が制動されるので旋回半径を小さくすることができ、その後の旋回操作は急操向モードに切り替わるから旋回が円滑となり、ステアリングの復帰操作も迅速となって、特に乾田に適する。一方モード逆の急操向モード切替から旋回内側の自動制動手段を動作させる、先に急旋回モードに入って迅速に適正前輪切り角を確保し、その後旋回内側を制動する形態となるから、制動による圃場面を傷めることが少なく、湿田に適する。
また、操向切替手段の引き操作によって旋回モードを前輪増速モードに切替可能に構成すると共に、操向切替手段の引き操作の状態のままで標準操向モードと急操向モードとを切り替え選択可能に構成しているので、操作性が向上するようになる。
また、旋回後タイヤを中立位置に自動復帰させるために操舵部を自動操舵する構成とし、中立位置への自動復帰速度を変更可能に構成したので、操作性が向上すると共に、安全性が向上するようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施例を図面に基づき説明する。
１は農用作業車両の一例としての農用トラクタの機体で、前後部に前輪２と後輪３とを備え、ボンネット４内エンジン５の回転動力をミッションケース６内の変速装置で適宜減速し、減速した回転動力を当該前輪２，後輪３に伝達すべく構成している。
【０００９】
機体中央部の運転者席７前方には、ハンドルポスト８を設け、ステアリングハンドル９を旋回操作可能に設けている。このステアリングハンドル９の旋回操作は操舵連動して後記パワーステアリング装置３０を介して前記左右前輪２，２を操向連動する構成としている。なお、ハンドル９近傍にはアクセルレバー１０を、ハンドルポスト８下部側には左右独立するブレーキペダル１１，１１を配設すると共に、上記運転者席７とこのハンドルポスト８間には走行用変速レバー１２を配設している。
【００１０】
上記機体１後部にはトップリンク１３とロアリンク１４，１４とからなる３点リンク機構を介して耕耘作業機１５を上下昇降可能に装着している。トップリンク１３を上下に連動する油圧シリンダ機構１６はポジションレバー１７の回動操作によって伸縮し作業機１５を昇降連動する構成である。
前記エンジン５から出力された回転動力は主クラッチ１８を介して前後進切替機構１９に伝達される。この前後進切替機構１９を経由した動力は主変速機構２０，副変速機構２１で適宜変速されて後輪デフ機構２２へ伝達される構成である。また、副変速機構２１からの回転動力は前輪駆動軸２３へ伝達可能の構成である。
【００１１】
前輪駆動軸２３の途中部には前輪変速装置２４が組み込まれている。すなわち、左右に、油圧クラッチ形態の等速クラッチ２５と，増速ギア群を経る増速クラッチ２６を併設し、等速クラッチ２５を接続するときは、前輪２，２周速が後輪３，３周速と略同速になり、増速クラッチ２６を接続するときは、前輪２，２周速が後輪３，３の周速の略２倍となって小回り旋回が可能に構成している。また、どちらのクラッチ２５，２６も接続していない時には、トラクタは後２輪駆動状態で走行する構成である。
【００１２】
前記後輪デフ機構２２から左右に延出する後輪駆動軸２７，２７には、夫々ブレーキディスク２８，２８を設けている。このブレーキディスク２８，２８は前記ブレーキペダル１２，１２にリンク機構を介して連結され、左右独立的に制動可能に設けられる。また、このブレーキディスク２８，２８は油圧を受けて圧着され後輪駆動軸２７を制動可能に構成される。
【００１３】
図４は、パワーステアリング装置３０を示し、前記ステアリングハンドル９の回転をステアリング軸３１を介して操向ユニット３２に伝達する構成であり、当該ステアリング軸３１の正逆回転を受けて操向ユニット３２内ジロータ３３を回転連動する構成とし、油圧ポンプ３４からの圧油を、左右何れかのステアリングシリンダ３５Ｒ，３５Ｌに供給すべく方向切替する方向切替弁３６に伴う前記ステアリングハンドル９の操作力を補助して、操向ユニット３２から回路下手側の切替制御弁３７に流出する構成である。
【００１４】
上記切替制御弁３７は、絞り３８，３８を有する油室３９とこれを設けない油室４０とを有し、標準モードでは、この絞り３８，３８を有する油室３９が前記操向ユニット３２とステアリングシリンダ３５Ｒ，３５Ｌの間に位置し、後記コントローラ４１からの切替指令により絞りを設けない油室４０に接続すべく切り替わる構成である。この油室４０に接続されると絞りを通過しないため、ステアリングハンドル９の回転に伴う圧油のステアリングシリンダへの供給はその全油量となる。なお、コントローラ４１の切替指令に基づきソレノイド４２が励磁され切替制御弁３７は油室４０連通側に作動されるが、この切替指令が停止すると直ちに前記絞り３８，３８を有する油室３９側に復帰するよう復帰スプリング４３により付勢されている。従って、油室３９を流通させるときはステアリング９の操舵量に対して前輪の操向量が標準の標準操向モードとなし、油室４０を流通させるときは、ステアリング９の操舵量に対して前輪の操向量を大となす急操向モードとなす。
【００１５】
なお、標準時には、絞り３８，３８により規制された圧油は、一部を前記主クラッチ１８の潤滑油として分流回路４４へ逃がされている。
切替制御弁３７の下手側に位置する上記ステアリングシリンダ３５Ｒ，３５Ｌは、そのピストンを連結ロッド等を介して操向輪としての前輪２，２を操向連動するナックルアーム４５に連結している。このナックルアーム４５には、回動角度を検出する前輪切角センサ４６を設けている。これによりコントローラ４１では、所定時間内の前輪切角の変化を演算して操向操作速度を検出する構成となっている。４７はチェック弁である。
【００１６】
前記油圧ポンプ３４を有する回路を分岐して、前記前輪駆動軸２３上の等速クラッチ２５，増速クラッチ２６を夫々作動する前輪クラッチ回路４８、及び左右のブレーキディスク２８，２８部に圧油を供給する制動油圧回路４９を構成している。この前輪クラッチ回路４８途中には切替弁５０，５１を設け上記コントローラ４１からの指令信号に基づきクラッチ２５，２６のうち何れか一方を「入」とし、あるいは共に「切」となす。一方制動油圧回路４９途中には、切替弁５２Ｌ，５２Ｒを設け、上記のコントローラ４１からの指令信号に基づき左・右いずれか又は左右同時にブレーキディスクを圧着作動しうる構成としている。
【００１７】
前記コントローラ４１は、各種センサやスイッチの情報を処理するＣＰＵ５３，この情報を一時記憶するＲＡＭ５４，旋回制御プログラム等を記憶するＲＯＭ５５等からなり、その入力部には、前輪切角センサ４６，前輪回転センサ５６，後輪回転センサ５７のほか、左・右ブレーキセンサ５８，５９、ＰＴＯ入切スイッチ６０、副変速位置スイッチ６１，ポジションレバー１７のポテンショメータ６２、及びモード切替スイッチ６３を接続している。このモード切替スイッチ６３は、ロータリスイッチ形態とされ、次の４モードを選択しうる構成である。即ち、モードａ，モードｂ，モードｃ，モードｄを選択操作できるものとし、モードａでは前記標準操向モードを選択し、モードｂ，ｃ，ｄでは前記急操向モードが選択される。またモードｂ，モードｃ，モードｄの相異は急操向切替時期と旋回内側の車輪の自動制動時期にあり、モードｂは自動制動−急操向切替の順に作動し、モードｃではこれらが略同時に作動し、モードｄでは急操向−自動制動の順で作動するよう夫々作動切替弁３７及び５２Ｌ，５２Ｒのソレノイド４２及び６４，６５を作動する構成としている。
【００１８】
また、上記モード切替スイッチ６３の引き操作によって旋回モードを前輪増速モードに切替することもでき、コントローラ４１は、前記切替弁５０，５１のソレノイド６６，６７を励磁するものである。なお、このままの引き操作状態で、上記モードａ〜ｄを選択する。前輪を増速しない標準モードに戻すには該切替スイッチ６３を押し操作しておく。
【００１９】
上例の作用について、図１のフローチャートに基づき説明する。
各種設定器、センサ状態を読み込み（ステップ１）、副変速位置が「低速」側に設定され、前輪切角が一定以上のときは（ステップ２，３）、先ず前輪増速処理に入る（ステップ４）。即ち、モード切替スイッチ６３の引き操作の有無によって、旋回モードを前輪増速するか否か判定され、その判定結果によって増速モードに入り又は等速モードのいずれかに選択実行される。
【００２０】
次に上記モード切替スイッチ６３の回動操作によって、モードａ〜ｄが選択されるが、モードａ位置が選択されるときは、標準操向モードが選択され（ステップ５）、切替弁３７のソレノイド４２は非励磁を維持し、パワーステアリング装置３０はステアリング９操作との連携では標準状態を保ちつつ旋回連動する。なお、制動油圧回路４９での圧油切替も伴わず、人為操作によることとなる。
【００２１】
上記モード切替スイッチ６３がモードｂ〜ｄにあるときは、急操向モードとされる。
このモード切替スイッチ６３がモードｂ位置に回動操作されているときは（ステップ６）、先ず制動油圧回路４９の切替弁５０，５１の一方のソレノイド６４又は６５が励磁され旋回内側のブレーキを制動動作する（ステップ７）。併せてタイマがスタートされ、あらかじめ設定された時間経過すると（ステップ８）、ソレノイド５２Ｌ又は５２Ｒが作動し操向モードを急操向モードとし、以後のステアリング９操作に基づく連動前輪切れ角度をステアリング９の僅かな回動量に対し大きくなるよう設定変更するものである。
【００２２】
モードｃ位置と判定されると（ステップ９）、旋回内側のブレーキ作動と急操向モードへの移行が略同時の行なわれる。
モードｄ位置と判定されると（ステップ１０）、モードｂとは逆に、先ず急操向モードに移行し、タイマ設定時間経過すると旋回内側のブレーキ作動すべく切り替わる。
【００２３】
従って、予め、モードａ〜ｄを任意に選択することにより、圃場条件に見合った旋回状況を得ることができる。例えば、モードｂを選択すると、旋回内側の後輪が制動されるので旋回半径を小さくすることができ、その後の旋回操作は急操向モードに切り替わるから旋回が円滑となり、ステアリング９の復帰操作も迅速となって、特に乾田に適する。一方モードｄでは、先に旋回内側後輪を制動すると圃場を傷めたり旋回跡が残ったりするため、先ずは急旋回モードに入って迅速に適正前輪切り角を確保し、その後旋回内側を制動する形態となるから、制動による圃場面を傷めることが少なく、湿田に適する。
【００２４】
また、上記の中間的な圃場条件の場合にはモードｃを選択して同時に急操向モードと旋回内側制動とを実行させるようにするとよい。
なお、上記実施例では、タイマの設定により、急操向モード指令と旋回内側後輪制動指令とのタイミングをずらせる形態としたが、ステアリングの操向量に連動させる形態でもよい。
【００２５】
上記旋回モードａ〜ｄに加えて前輪増速モードを付加するときには、更に旋回半径の縮小をはかることができる。従って圃場条件に応じてあるいは、隣接作業の必要性に応じて適宜に用いるとよい。この場合、本実施例では、モードａ〜ｄの判定の前段で増速するか否かの判定を行なう形態としたが、前輪増速指令、即ちソレノイド６６又は６７の励磁指令のタイミングはこれらモード判定の後に行なってもよい。
【００２６】
図６は油圧回路の異なる例を示し、旋回後の車輪の自動復帰を迅速に行なわしめて操向操作性の向上をはかろうとするものである。図において、操向ユニット３２とステアリングシリンダ３５Ｒ，３５Ｌとの間に、方向切替弁形態のアシストバルブ７０を介在すべく、分流弁７１からの分岐油路に当該アシストバルブ７０を接続するものである。ソレノイド７２Ｒ，７２Ｌは一定の条件によって励磁され、バルブ切替し、ステアリングシリンダ３５Ｒまたは３５Ｌに供給される圧油の戻りを迅速化させる。すなわち、アシストバルブ７０の切替によって、旋回のためにステアリングシリンダ３５Ｒまたは３５Ｌに供給された圧油を迅速に抜くため、反対側シリンダ３５Ｌまたは３５Ｒへの圧油供給を増加させるのである。その手順は図７に示す通りであり、前輪切角が設定以上であって（ステップ２３）、ステアリングハンドル９操作は元に戻す方向であるか否か判断される（ステップ２４）。これがＹＥＳのときは、アシストバルブ７０の所定ソレノイド７２Ｒまたは７２Ｌへ励磁出力する（ステップ２５）。そしてタイヤ切角が中立位置になったか否か判断され（ステップ２６）、上記ソレノイド７２Ｒまたは７２Ｌへの出力を停止する（ステップ２７）。
【００２７】
以上のように、従来の所謂全油圧パワーステアリング装置にあっては、旋回後の復帰動作もオペレータに全部頼るものであるが、旋回後タイヤを中立位置に戻すであろう操作を予測する手段を構成することにより、旋回後タイヤの自動復帰感覚を得ることができる効果がある。
なお、上記のアシストバルブ７０の作動の開始条件として、1.前輪切角が設定角度以上に旋回操作されているとき、2.タイヤが路面の反力で中立方向へ戻ろうとするとき、3.ステアリング操作が無いとき（即ち、オペレータがハンドルから手を離したとき）、の３条件が揃ったこととすることによって、誤作動やオペレータの予測しない不意の動作を回避することができ、安全である。
【００２８】
また、自動復帰に伴う圧油の流量、換言するとアシストバルブ７０を経由して供給される油量を制限することにより、たとえば人の操作スピードに近い値に設定することができ、思わぬ戻りが速くなるなどの恐れがなく危険を少なくできる。この構成としては、可変絞り７３Ｒ，７３Ｌをアシストバルブ７０とステアリングシリンダ３５Ｒ，３５Ｌとの間の回路途中に介在させてなる。
【００２９】
上記構成では、アシストバルブ７０励磁の条件をステアリングハンドル９操作の復帰を感知して行うものであるが、前輪にキャスター角を有する形態では、旋回操作後ステアリングハンドル９操作後のキャスターによる戻り作用を利用してこの戻りを検出し、アシストバルブ７０の作動を行わせる形態としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  フローチャート
【図２】  全体側面図
【図３】  伝動機構図
【図４】  操向油圧回路図
【図５】  ブロック図
【図６】  操向油圧回路の別例
【図７】  フローチャート
【符号の説明】
１…トラクタ機体、２…前輪、３…後輪、４…ボンネット、５…エンジン、６…ミッションケース、７…運転者席、８…ハンドルポスト、９…ステアリングハンドル、１０…アクセルレバー、１１，１１…ブレーキペダル、１２…走行用変速レバー、１３…トップリンク、１４，１４…ロアリンク、１５…耕耘作業機、１６…油圧シリンダ機構、１７…ポジションレバー、１８…主クラッチ、１９…前後進切替機構、２０…主変速機構、２１…副変速機構、２２…後輪デフ機構、２３…前輪駆動軸、２４…前輪変速装置、２５…等速クラッチ、２６…増速クラッチ、２７，２７…後輪駆動軸、２８，２８…ブレーキディスク、３０…パワーステアリング装置、３１…ステアリング軸、３２…操向ユニット、３３…ジロータ、３４…油圧ポンプ、３５Ｒ，３５Ｌ…ステアリングシリンダ、３６…方向切替弁、３７…切替制御弁、３８，３８…絞り、３９…油室、４０…油室、４１…コントローラ、４２…ソレノイド、４３…復帰スプリング、４４…分流回路、４５…ナックルアーム、４６…前輪切角センサ、４７…チェック弁、４８…前輪クラッチ回路、４９…制動油圧回路、５０，５１…切替弁、５２Ｌ，５２Ｒ…切替弁、５３…ＣＰＵ、５４…ＲＡＭ、５５…ＲＯＭ、５６…前輪回転センサ、５７…後輪回転センサ、５８，５９…左，右ブレーキセンサ、６０…ＰＴＯ入切スイッチ、６１…副変速位置スイッチ、６２…ポテンショメータ、６３…モード切替スイッチ、６４，６５…ソレノイド、６６，６７…ソレノイド
【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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