(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右ロアリンク（１Ｌ，１Ｒ）とトップリンク（２）とから成る３点リンク機構（Ｈ）を介して作業機（Ｒ）を昇降自在に連結すると共に、左右一方のリフトアーム（４１）と前記ロアリンク（１Ｌ）をロッド部材（８）で接続し、左右他方のリフトアーム（４１）と前記ロアリンク（１Ｒ）を前記作業機（Ｒ）の左右傾きを変更する油圧式ローリングシリンダ（６）で接続するトラクタであって、前記トラクタには、
前記作業機（Ｒ）の対本機高さを検出するリフトアーム角センサ（４）と、
車体の左右傾きを検出する傾斜センサ（３）と、
前記ローリングシリンダ（６）のピストンを伸縮操作する制御弁（４８）と、
前記作業機（Ｒ）の左右傾きを前記左右ロアリンク（１Ｌ，１Ｒ）の相対角度差によって検出するリンク式ロアリンク高低差検出機構（４４，４５，４６，５）と、
前記作業機（Ｒ）の傾きを水平に対して維持する第１ローリングモード或いは作業機（Ｒ）の傾きを車両に対して維持する第２ローリングモードを選択するローリングモード設定器（２８）、及び前記各モードでの作業機（Ｒ）の左右傾きを設定する傾き設定器（４，３０）とを備え、更に
前記第２ローリングモードでは、前記傾き設定器（４）による設定範囲を、前記ローリングシリンダ（６）の作動範囲よりも狭く規制すると共に、前記リフトアーム角センサ（７）の検出値が変更されると前記リンク式ロアリンク高低検出機構（４４，４５，４６，５）による傾き検出値を補正することで、前記作業機（Ｒ）を傾き設定器（４）で設定した傾きに維持する制御手段（１０）を備えたことを特徴とするトラクタの作業機ローリング制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トラクタの作業機ローリング制御装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、農業用トラクタには、特公平７−６３２４１号公報に示されるように、左右ロアリンク（６，６）とトップリンク（８）とから成る３点リンク機構を介して作業機（２）を昇降自在に連結するトラクタであって、前記トラクタには、作業機（２）の左右傾きを検出する傾斜センサ（Ｃ）と、前記作業機（２）の左右傾きを変更するリフトロッドシリンダ（１２）と、前記作業機（２）の左右傾きを前記左右ロアリンク（６，７）の高低差によって検出するリンク式ロアリンク高低差検出機構（１８，１７ａ，１７ｂ，Ｓ）と、を備えるものが知られている。
【０００３】
そして、前記公報に示されたトラクタでは、作業機（Ｒ）の傾きを水平、即ち前記公報では「対地傾斜センサ（Ｃ）」の検出値に対して維持する前記第１ローリング制御を行なう構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のトラクタのように、作業機の傾きを左右ロアリンクの高低差によって検出するもの（図１参照）は、第１ローリングモード、即ち作業機を低位置だけでローリングする水田作業（代掻き作業等）を想定する構成となっていた為、同トラクタに第２ローリングモード、即ち、作業機を高低広い範囲でローリングする畑作作業（傾斜地耕耘作業や畦立作業等）を想定したローリング制御を付加する場合は、前記ロアリンク高低差検出機構のリンク構成が正確な平行四辺形を構成していない限り、図２の（Ｂ）に示すように、作業機の高さによって前記リンク機構の検出誤差（ねじれ）が顕著に現われ、設定した傾きが変更されるばかりか、前記アクチュエータの作動範囲を超えた出力が要求され、油圧、電気制御部品が損傷したり、特に前記アクチュエータを油圧で駆動する場合は他のアクチュエータへの圧油が不足するといった課題を生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題に鑑みて、作業車両における制御装置の設定器を以下のように構成した。
即ち、この発明では、左右ロアリンク（１Ｌ，１Ｒ）とトップリンク（２）とから成る３点リンク機構（Ｈ）を介して作業機（Ｒ）を昇降自在に連結すると共に、左右一方のリフトアーム（４１）と前記ロアリンク（１Ｌ）をロッド部材（８）で接続し、左右他方のリフトアーム（４１）と前記ロアリンク（１Ｒ）を前記作業機（Ｒ）の左右傾きを変更するローリングシリンダ（６）で接続するトラクタであって、前記トラクタには、
前記作業機（Ｒ）の対本機高さを検出するリフトアーム角センサ（４）と、
車体の左右傾きを検出する傾斜センサ（３）と、
前記ローリングシリンダ（６）のピストンを伸縮操作する制御弁（４８）と、
前記作業機（Ｒ）の左右傾きを前記左右ロアリンク（１Ｌ，１Ｒ）の相対角度差によって検出するリンク式ロアリンク高低差検出機構（４４，４５，４６，５）と、
前記作業機（Ｒ）の傾きを水平に対して維持する第１ローリングモード或いは作業機（Ｒ）の傾きを車両に対して維持する第２ローリングモードを選択するローリングモード設定器（２８）、及び前記各モードでの作業機（Ｒ）の左右傾きを設定する傾き設定器（４，３０）とを備え、更に
前記第２ローリングモードでは、前記傾き設定器（４）による設定範囲を、前記ローリングシリンダ（６）の作動範囲よりも狭く規制すると共に、前記リフトアーム角センサ（７）の検出値が変更されると前記リンク式ロアリンク高低検出機構（４４，４５，４６，５）による傾き検出値を補正することで、前記作業機（Ｒ）を傾き設定器（４）で設定した傾きに維持する制御手段（１０）を備えたことを特徴とするトラクタの作業機ローリング制御装置とした。
（作用）
以上のように構成したトラクタの作業機ローリング制御装置では、作業機（Ｒ）の傾きを水平に対して維持する第１ローリングモードと作業機（Ｒ）の傾きを車両に対して維持する第２ローリングモードを行なえるが、この第２ローリングモードでの設定では、作業機（Ｒ）の傾き作動範囲、即ち前記ローリングシリンダ（６）の作動範囲よりも狭い範囲に規制される。また前記リフトアーム角センサ（７）の検出値が変更されると前記リンク式ロアリンク高低検出機構（４４，４５，４６，５）による傾き検出値が補正されて、作業機（Ｒ）を前記傾き設定器（４）で設定した傾きに維持される。
【０００６】
【発明の効果】
これにより、前記トラクタの作業機を上下広範囲でローリング操作するときに、ロアリンク高低差検出機構のねじれによる誤差が拡大しても、ローリングシリンダ（６）の作動範囲を超える出力が抑えられ、例えば油がリリーフし続けて油圧制御部品の損傷を生じたり、他のアクチュエータ（作業機（Ｒ）の高さを変更するアクチュエータや変速用アクチュエータ）への圧油が不足するといった課題も解消することができる。また前記作業機（Ｒ）を上下広範囲でローリング操作するときに、ロアリンク高低差検出機構のねじれによる誤差が有っても、ローリングシリンダ（６）の作動が補正され、作業機（Ｒ）の左右傾きを前記設定器（４）で設定した値に正確に維持することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を作業車両である農業用トラクタＴについて説明する。
最初にトラクタＴの構成について説明する。
【０００８】
トラクタＴは、図３及び図４に示すように、ボンネット１１内部にディーゼルエンジンＥを備え、このエンジンＥ下方に左右前輪１２Ｆ，１２Ｆを支持するフロントアクスルケースを設けると共に、エンジンＥ後部に、変速装置等を内装するミッションケース１３を接続し、更にこのケース１３後部左右に後輪１２Ｒ，１２Ｒを支持するリヤアクスルケース１４を接続する構成となっている。
【０００９】
また前記ボンネット１１後部でミッションケース１３の上方には、キャビン１６を構成し、操縦席１４の周囲を覆う構成となっている。
キャビン１６内の構成について説明すると、前記操縦席１４の前方には、ハンドルポスト１８を立設し、同ポスト１８の一側面に、車両の前後進を切り替える前後進切替レバー２０、前記ポスト内部の昇降スイッチ（上げスイッチ２１ｕ，下げスイッチ２１ｄ）をＯＮすることで後述する作業機Ｒを上げ設定位置と作業位置との間を連続的に上昇若しくは下降させる作業機昇降用ワンタッチ式レバー２２等を設けている。
【００１０】
また前記操縦席１４の側方には、変速レバー２３や、作業機昇降用レバー２４を突設し、同レバー２４基部に操作角を検出するポテンショメータ２４ｓを設け、この検出角度に応じて作業機Ｒの高さを適宜変更する構成となっている。
また、前記操縦席１４の側方には、図５に示すように「手動」「平行」「自動」といった３種類のローリングモードを設定するローリングモード設定器２８と、後述するローリングシリンダ６のピストンを伸縮操作する自己中立復帰型の手動傾き設定器４と、前記ローリングモードが「自動」モードに設定され、水平基準に対する作業機Ｒの傾きを設定するダイヤル式の自動傾き設定器３０とを設けている。
【００１１】
尚、前記ローリングモードの内、「手動」モードは、前記手動傾き設定器４の操作時間に応じてローリングシリンダ６のピストンを伸縮操作するモードであり、例えば傾斜地での作業機着脱操作等で使用する。
また「平行」モードは、前記手動傾き設定器４の操作時間に応じてローリングシリンダ６のピストンを伸縮操作し、その時点での左右のロアリンク高低差を維持するモードであり、例えば傾斜地での耕耘作業、マルチ付設作業や畦立て作業等で使用する。
【００１２】
また「水平」モードは、前記自動傾き設定器３０の設定位置に応じてローリングシリンダ６のピストンを伸縮操作し、その時点での傾きを前記車体の揺れに関らず、即ち傾斜センサ３の検出値に対する角度を維持するモードであり、例えば代掻き作業や水田での耕耘作業で使用する。
【００１３】
そしてこれら設定器２８，４…やセンサ２４は、操縦席１４下方に設けた傾斜センサ３と共に、制御手段となるコントローラ１０へ接続する構成となっている。
次にトラクタＴの車体後部について説明する。
【００１４】
前記ミッションケース１３の左右後側部には、後方へ向かって突設するロワーリンク１Ｌ，１Ｒを、同ケース１３背面上部には、同じく後方へ向かって突設するトップリンク２を設けて３点リンク機構Ｈを構成すると共に、前記ミッションケース１３の後ろ上部に、作業機昇降用油圧シリンダを内装するシリンダーケース４０を設け、同ケース４０の左右側部に前記作業機昇降用シリンダのピストン伸縮により上下回動するリフトアーム４１，４１を設けている。
【００１５】
そして、前記背面視右側のロアリンク１Ｒとリフトアーム４１とを、作業機Ｒの傾きを変更するアクチュエータとなるローリングシリンダ６を介して接続すると共に、左側のロアリンク１Ｌとリフトアーム４１とをロッド部材８を介して接続する構成となっている。
【００１６】
尚、図中の符号４は、作業機Ｒの対本機高さを検出するリフトアーム角センサを示し、符号４３…は、前記リンク機構Ｈ等の各接続部材を上下左右回動自在に接続するボールジョイントを示す。
これにより、前記作業機昇降用油圧シリンダのピストンを駆動することで作業機Ｒ全体の高さを変更することができ、ローリングシリンダ６のピストンを伸縮することで、対向側のロアリンク１Ｌとロッド部材８の接続点（ボールジョイント部）を中心に作業機Ｒを回動して左右傾きを変更することができる。
【００１７】
また図１に示すように、前記左右リフトアーム４１の外側には、同軸上にセンサーアーム４４を回動自在に支持し、このセンサーアーム４４の先端部と前記ロアリンク１Ｌ，１Ｒの基部とをセンサロッド４５にて接続すると共に、図中左側のセンサアーム４４の回動基部にポテンショメータ式のロアリンクセンサ（以下、ロアリンク高低差センサ５）の筐体を一体構成する一方、他方のセンサーアーム４４の回動軸４６を前記リフトアーム４１の駆動シャフト４７内を貫通させて前記ロアリンク高低差センサ５の検出軸と一体構成している（リンク式ロアリンク高低差検出機構）。
【００１８】
これにより、前記ローリングシリンダ６のピストンが伸縮したときには、右側のセンサアーム４４とセンサロッド４５とロアリンク１Ｒ及び車体で囲まれた四辺のリンク機構と、左側のセンサアーム４４とセンサロッド４５とロアリンク１Ｌ及び車体で囲まれた四辺のリンク機構との形状がずれて、左右のセンサアーム４４，４４の相対角度が変化し、左右ロアリンク１Ｌ，１Ｒの高低差を検出することができる。
【００１９】
次に図６に基づきトラクタＴの制御系について説明する。
前記トラクタＴのコントローラ１０には、各種センサや設定器の信号を処理するＣＰＵと、これら信号情報を一時記憶するＲＡＭ、この発明のローリング制御のプログラムを格納するＥＥＰＲＯＭ等の記憶手段を有する構成となっている。
【００２０】
そして前記コントローラ１０には、この入力部に、ローリングモード設定器２８、手動傾き設定器４、自動傾き設定器３０、傾斜センサ３、ロアリンク高低差センサ５、作業機昇降用レバー２４基部のポテンショメータ２４ｓ、作業機昇降ワンタッチレバー２２で操作する上げスイッチ２１ｕ、下げスイッチ２１ｄ、リフトアーム角センサ７、傾斜センサ３等を接続して設けている。
【００２１】
また出力部には、前記ローリングシリンダ６のピストンを伸縮させる切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂ、リフトアーム４１，４１を上下回動させる比例流量制御弁のソレノイド４９，５０等を接続して設けている。
ここでこの発明の解決しようとする課題について図１と図２に基づき説明する。
【００２２】
前記トラクタＴのロアリンク高低差センサ５は、前述の通り左右ロアリンク１Ｌ，１Ｒの相対角度差を検出するものであるが、ここでは前記センサーアーム４４と、センサロッド４５と、ロアリンク１Ｌ（１Ｒ）とで囲まれた四辺形Ｓは、上辺よりも下辺の長い台形状に形成され、リフトアーム４１を上下に回動すると左右のロアリンク１Ｌ（１Ｒ）の角度が、図２の（Ｂ）に示すように、例えばα１からα２まで変化するものである。
【００２３】
この為、従来の作業機ローリング制御では、前記ポジション制御や別途構成した耕深制御や作業機負荷制御により作業機Ｒを上下に駆動すると、設定角度を変更していないにも関らず、作業機Ｒの傾きが変化するという課題が有り、また特に前記「平行」モードで作業を行なっている場合に、前記ローリングシリンダのピストン作動量が限界に達しているにも関らず、前記コントローラ１０は作業機Ｒの設定角度を維持するべく切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電し続け、油圧、電気の各種制御部品を損傷するという課題が有った。
【００２４】
そこで前記トラクタＴのローリング制御では、図７に示すようにローリング制御を行なう構成となっている。
前記コントローラ１０では、トラクタＴの電源をＯＮすると共に、ＳＴＥＰ１で各種センサや設定器の接続状態や検出値を読み込む。そしてＳＴＥＰ２で前記ローリングモード設定器２８の設定モードを判定し、これに応じてＳＴＥＰ３以降で各ローリング制御を実行し、その後前記ポジション制御や他の制御、例えば耕深制御や負荷制御を行なってリターンとなる。
【００２５】
前記「手動」モードによるローリング制御では、図８に示すように、最初にＳＴＥＰ１で前記手動傾き設定器４の操作を判定し、ＳＴＥＰ３で前記設定操作が右上げか右下げか、即ちローリングシリンダ６のピストンを短縮させるか伸長させるかを判定し、これに応じて切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電（ＳＴＥＰ４，５）を行い、作業機Ｒの左右傾きを変更する。そして前記設定操作が検出されなくなるとエンドとなる。
【００２６】
また前記「平行（任意傾き）」モードによるローリング制御では、図９に示すように、最初にＳＴＥＰ１で前記手動傾き設定器４の操作を検出し、これがＹＥＳであれば、前記同様、設定操作に応じて切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電を行なう（ＳＴＥＰ２〜６）。
【００２７】
その後、ＳＴＥＰ７で前記傾き設定器４で設定した傾きを記憶するべくロアリンク高低差センサ５の検出値を前記ＥＥＰＲＯＭに記憶し、ＳＴＥＰ８で、例えば作業機Ｒに過剰な負荷がかかったりシリンダ６の油のリーク等の要因により、前記高低差センサ５の検出値に変化が無いかどうかを判定し、これがＹＥＳであれば前記同様、切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電を行なって作業機Ｒの左右傾きを修正する。
【００２８】
そしてＳＴＥＰ９では前記修正の際、前記リフトアーム角センサ７の変化を判定、即ち作業機Ｒの高さに変化があったかどうかを判定し、これがＹＥＳであれば、前述の通り、左右ロアリンク１Ｌ（１Ｒ）とセンサーロッド４５及びセンサアーム４４から成るリンクの歪みによる影響が考えられる為、ＳＴＥＰ１０でこれを解消するべく予め設定した補正値を前記高低差センサ５の検出値に積算し、ＳＴＥＰ１１で前記補正した設定高低差となるように切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電する。
【００２９】
尚、前記補正値は、トラクタの型式毎、即ちリンクのタイプ毎に検出される歪みを実験にて求め、これをテーブル値に設定する構成としているが、これを条件式にて算出し積算或いは加算したり、或いは切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへの通電出力値側に補正をかける構成としても良い。
【００３０】
またこの「平行（任意傾き）」モードでの傾き設定操作では、従来、図１０の（Ａ）に示すように、ローリングシリンダ６をＰ１で設定し、リフトアーム４１、即ち作業機Ｒを下降位置から上昇位置に変更すると、前記ローリングシリンダ６の伸縮量が補正されるがこの際シリンダ６のストロークエンドに達してしまう場合が生じる。よってここでは、（Ｂ）のようにストローク設定量、即ち作業機Ｒの左右傾き設定量に規制を設ける構成としている。
【００３１】
また前記「水平」モードによるローリング制御では、図１１に示すように、最初にＳＴＥＰ１で前記自動傾き設定器３０の設定値の変化を判定し、これがＹＥＳの場合は、ＳＴＥＰ２で前記自動傾き設定器３０の設定位置（水平位置からのダイヤル偏位量）を判定し、これに応じて切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電を行なって作業機Ｒの傾きを変更する。
【００３２】
また前記ＳＴＥＰ１の判定がＮＯである場合は、ＳＴＥＰ５へ進み、前記傾斜センサ３の検出値に変化があるかどうかを判定し、これがＹＥＳであれば前記自動傾き設定器３０にて設定された傾きを保持するよう切替制御弁のソレノイド４８Ａ，４８Ｂへ通電を行なう。
【００３３】
これにより、前記トラクタＴのセンサーアーム４４、ロアリンク１Ｌ（１Ｒ）、センサーロッド４５で囲まれる四辺の仮想リンクに歪みが生じ、ロアリンクの左右高低差が生じる場合でも、作業機Ｒのローリング制御、ここでは「平行（任意傾き）」モードによるローリング制御での作業機Ｒの左右傾きを正確に維持でき、従来のように、作業機Ｒの高さを変更しても作業機Ｒの傾き再設定する必要が無い。
【００３４】
また手動傾き設定器４の設定範囲を前記シリンダ６のストローク量よりも狭い範囲に規制してるので、前記作業機Ｒの高さに応じてローリングシリンダ６の長さを補正するときにも、同シリンダ６のピストンがストロークエンドに達することが無くなり、油圧或いは電気部品が損傷することを防止できる。
【００３５】
また前記「平行（任意傾き）」モードを備えない既製のトラクタに、同モードを追加する場合は、前記ＥＥＰＲＯＭ内のプログラムを変更したり、補正係数を設定するだけで良いので、前記センサーアーム４４やセンサーロッド４５等機械的構成部品を改良する構成と比較して、改良にかかるコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロアリンク高低差検出機構の斜視図。
【図２】（Ａ）ローリングシリンダとリフトロッドを同一長さでリフトアームを昇降したときの作用図。
（Ｂ）ローリングシリンダを伸長した状態でリフトアームを昇降したときの作用図。
【図３】トラクタの側面図。
【図４】トラクタの背面図。
【図５】ローリング制御の各種設定器の平面図。
【図６】コントローラの接続状態を示す図。
【図７】制御全体の概要を示すフローチャート。
【図８】手動モードによるローリング制御の概要を示すフローチャート。
【図９】平行（任意傾き）モードによるローリング制御の概要を示すフローチャート。
【図１０】（Ａ）従来のローリングシリンダの作動量を補正した時の作用図。
（Ｂ）この発明のローリングシリンダの作動量を補正した時の作用図。
【図１１】自動モードによるローリング制御の概要を示すフローチャート。
【符号の説明】
１Ｌ  ロアリンク
１Ｒ  ロアリンク
２  トップリンク
３  傾斜センサ
４  手動傾き設定器
５  ロアリンク高低差センサ
６  ローリングシリンダ
４  リフトアーム角センサ
８  リフトロッド
１０  コントローラ
Ｔ  トラクタ
Ｒ  ロータリ作業機
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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