作業車の前輪増速駆動装置
【課題】前輪増速装置を装備した作業車において、旋回時に作業機上昇と前輪増速が同時に作動してしまい、圃場端の耕耘の終了部が斜めになることがあった。
【解決手段】ステアリングハンドル５７の回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドル５７を直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、前記作業機の上昇動作と前輪を増速駆動する動作との間に所定の時間差を設けた。
【解決手段】ステアリングハンドル５７の回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドル５７を直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、前記作業機の上昇動作と前輪を増速駆動する動作との間に所定の時間差を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクタ等の作業車のステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした前輪増速駆動装置の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクタ等による耕耘作業中において、圃場端に至り次の条に移るときに、作業機の昇降操作を容易にし、圃場を荒らさないようにするために、直進状態から圃場端でステアリングハンドルを回動して旋回動作とすると、作業機を上昇させ（旋回ＵＰ）、前輪の駆動速度を増加させる（前輪増速）技術は公知となっている。また、ステアリングハンドルの回動は、ステアリングロッドに連結したコントロールバルブを切り換えて、パワステシリンダを伸縮させて、前輪を回動するようにしている。また、パワステシリンダのシリンダロッドにセンサーシャフトを取り付けて、該センサーシャフトの移動をセンサ等で検知して、前輪の切れ角を検出するようにしていた。また、前輪増速の際に旋回上昇を先に行うため作業機の上昇作動開始角度を前輪増速作動開始角度よりも小さく設定し検出タイミングに差をつけた技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２０５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような従来技術においては、旋回ＵＰと前輪増速を同時に行うようにしており、検出手段をスイッチとして一つのスイッチをセンサーシャフトに当接させることにより設定切れ角を検知し、コスト低減化を図るようにしていたが、圃場端において、ステアリングハンドルを設定角度以上回動すると、作業機の上昇と前輪増速が同時に行われ、作業機が地表から離れる前に、前輪増速に切り換わり急旋回することとなり、耕耘の終点が斜めに耕耘されて終了するようになる。しかも、作業機は駆動されながら上昇することになるため、作業機の後方が開放された状態で耕耘しながら上昇して、土が斜め後方へ跳ね飛ばされるという問題があった。
【０００４】
それに対して特許文献１に開示されているように、前輪増速の際に旋回上昇を先に行うため作業機の上昇作動開始角度を前輪増速作動開始角度よりも小さく設定し検出タイミングに差をつけ、作業機の上昇の後に前輪増速を行うことにより、耕耘の終点が斜めに耕耘されて終了することを防止する方法がある。しかしながら、このような方法では、ステアリングハンドル操作の速度によっては作業機の上昇と前輪増速の開始に充分な時間的間隔が保障されるものではなく、耕耘の終点が斜めに終了することを防止することができないことがあった。また、検出手段を２重に設けることで経済的ではなく、さらに近傍に類似の機構を配置することで組み付け上の間違いも起こりやすく、また検出手段の多重配置によって組み付け空間を狭めることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、ステアリングハンドルの回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、前記作業機の上昇動作と前輪を増速駆動する動作との間に所定の時間差を設けたものである。
【０００７】
請求項２においては、前記作業車が、作業機の対地高さを検出する手段を具備し、前記作業機の対地高さが一定値以上になると、前記時間差を解除するようにしたものである。
【０００８】
請求項３においては、前記作業車が、作業機の耕深を検出する手段を具備し、上昇動作時に、前記作業機の耕深が一定値以下になると、前記時間差を解除するようにしたものである。
【０００９】
請求項４においては、前記作業車が、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させる制御を、有効または無効に切り換える手段を具備し、ステアリングハンドル操作に対して前記作業機を上昇させる機能が無効に設定されている場合には、前記時間差を設けずに前輪を増速駆動するようにしたものである。
【００１０】
請求項５においては、前記作業車が、作業機の対地高さを変更する手段を具備し、ステアリングハンドル操作以外の操作で対地高さが上昇側に操作された場合は、前記時間差を解除して、作業機の上昇動作に関わり無く、前輪増速駆動を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
即ち、請求項１に示す如く、ステアリングハンドルの回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、ステアリングハンドル操作角度を検出すると作業機の上昇が行われた後に前輪増速を行うことから、圃場端で開口するときにステアリングハンドルを切ると、まず、機体が旋回動作に入る前に作業機が上昇し、更にステアリングハンドルを切って、前輪が旋回角に回動され、機体も旋回方向に向いた後に前輪増速が作動するようになり、耕耘の終点が斜めにならず枕地を荒らすことなくきれいに処理でき、ロータリが回転しながら上昇しても斜め方向に耕耘土を跳ね飛ばすことがない。
さらに、作業機の上昇動作が行われた一定時間後に前輪を増速駆動動作するべく、両者の動作出力の開始に時間差を設ける、つまり作業機の上昇と前輪増速を行う時間を予め定めるため、作業機が耕耘土壌面から離脱するのに充分なタイミングが保障される。また、オペレータに違和感のない（遅すぎない）タイミングで前輪増速を行うこともできる。また、その効果を１つの検出手段で行えるため経済的である。
【００１３】
請求項２に示す如く、作業機が土壌面から離脱したことを速やかに検知し、前輪増速が開始されるまでの時間差を最小にして作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【００１４】
請求項３に示す如く、作業機が土壌面から離脱したことを速やかに検知し、前輪増速が開始されるまでの時間差を最小にして作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【００１５】
請求項４に示す如く、旋回時に作業機を上昇する必要が無い場合には速やかに前輪増速を行うことにより、作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【００１６】
請求項５に示す如く、オペレータの人為的操作によって作業機を上昇させる場合には、作業機上昇と前輪増速が行われる時間差を無くすことにより、自動操作に頼らないオペレータ任意の操作に対しては速やかに前輪増速を行うため、操作者に違和感の無い前輪増速装置を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１は本発明の実施の形態に係るトラクタ１の概略構成外観図、図２はトラクタ１の制御系に関するブロック図、図３はトラクタ１における油圧回路図、図４は同じく油圧回路図、図５は制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図６は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図７は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図８は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャートである。
【００１８】
まず、図１、図２、及び図３を用いて本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成について説明する。
１はトラクタで、機体の前後部に夫々前輪２・２と後輪３・３とを備え、ミッションケース４の後上部には油圧シリンダケース５を固着して設けている。前記前輪２・２はフロントアクセルケースや後述するパワーステアリング装置８０等を備えるフロントユニット５９に装着されステアリングハンドル５７の操作によって左右に操舵可能である。フロントユニット５９の操舵状態を検出する手段としてフロントステアリングユニットと連動した操舵角検出スイッチ（以下ＳＷ）５８が配置されている。
前記油圧シリンダケース５内には、単動式油圧シリンダ６が設けられており、油圧シリンダケース５の左右両側には該油圧シリンダ６の伸縮により回動するリフトアーム７・７を配置している。
【００１９】
また、トップリンク１０、ロワーリンク１１・１１からなる３点リンク機構１２の後端部には、対地作業装置の一例であるロータリ耕耘装置１４がリフトアーム７・７にて昇降自在に連結されている。
したがって、上記単動式油圧シリンダ６を伸縮させることによって、リフトアーム７・７に連結されるロータリ耕耘装置１４が上昇又は下降制御されることになる。
リフトアーム７・７とロワーリンク１１・１１との間にはリフトロッド１５と傾倒シリンダ１８が介装されている。
【００２０】
また、傾倒シリンダ１８は複動式とし、後述する作業機昇降制御手段となる制御弁の切り換えで伸縮され、ロータリ耕耘装置１４をローリング方向（左右方向）に傾動させることが可能となり、ロータリ耕耘装置１４の水平（姿勢）制御を行うことが可能となる。
また、１７は本機と作業機の間の左右相対を検出する手段であり、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との間の相対的回動量を検出するストロークセンサで構成して、具体的には直線式のポテンショメータで構成されている。
このストロークセンサ１７は、上記傾倒シリンダ１８の横側部に配設され、該傾倒シリンダ１８の伸縮量を検出することによって、上記相対的回動量を検出するものである。
１６は、本機の任意位置、例えば、油圧シリンダケース５の横側部に取り付けられた傾斜センサであって、トラクタ１の左右の傾斜角度（即ち対地角度）を検出する対地検出手段の一例である。
【００２１】
＜前輪増速に関するもの＞
ミッションケース４の下部には前輪動力取り出しケース６１が取り付けられ、該前輪動力取り出しケース６１より前方に伝動軸６２を介してフロントユニット５９に動力を伝え、該フロントユニット５９に支持した前輪２・２を駆動可能に構成している。該前輪動力取り出しケース６１内には、４輪駆動クラッチと前輪増速クラッチが収納され、前輪動力取り出しケース６１側面には電磁方向切換弁２９（図示せず）が付設されて、両クラッチを切り換えられるようにしている。
【００２２】
＜ロータリ耕耘装置１４の位置決めに関するもの＞
２０はポジション制御用の油圧操作レバーであって、この油圧操作レバー２０の回動基部には、トラクタ１の後部に連結されているロータリ耕耘装置１４の対地高さを設定するためのポテンショメータからなる対地高さ設定器２１（図２参照）が取り付けられている。
一方、片側リフトアーム７の回動基部にもポテンショメータからなる作業機高さ検知手段として対地高さセンサ２３（図２参照）が設けられ、油圧操作レバー２０にて設定された位置にリフトアーム７・７が回動して、その設定位置に停止するように構成されている。該対地高さセンサ２３は回転型のポテンショメータやロータリエンコーダ等の回転センサにより、リフトアーム７の回動角度を検知することにより、ロータリ耕耘装置（作業機）１４の高さを検出するようにしている。但し、ロータリ耕耘装置１４に超音波センサ等の高さ検出手段を配置して直接高さを検出する構成とすることも可能である。
【００２３】
＜ロータリ耕耘装置１４に関して＞
ロータリ耕耘装置１４について簡単に説明すると、ロータリ耕耘装置１４は、耕耘爪を回動して耕耘する耕耘部３４と、耕耘部３４の上方を覆う耕耘カバー３５と、耕耘カバー３５の後部にリヤカバー３６を枢支し、該リヤカバー３６の回動基部に、リヤカバー３６の角度を検出する耕深センサ３７が設けられている。該耕深センサ３７はリヤカバー３６の角度を検出しても、ハンガーロッドの伸縮長さを検知する構成であっても良い。
【００２４】
次に油圧回路について図３を用いて説明する。
＜ロータリ耕耘装置１４の昇降、左右の傾動に関する油圧系統＞
油圧ポンプ２５から送り出された作動圧油は、分流弁２６により一部は上述した水平制御用の傾倒シリンダ１８側に送られ、他はトラクタ１の後部に連結可能な作業機（例えば、上述したロータリ耕耘装置１４）を昇降するためのリフトアーム７・７に連結される単動式油圧シリンダ６側に送られる。
ロータリ耕耘装置１４の水平制御用の切換弁２７は、３位置４ポート式の弁にて構成され、左側のソレノイド２７ａが励磁されると傾倒シリンダ１８は伸長し、逆に右側のソレノイド２７ｂが励磁されると短縮する。
前記切換弁２７は、制御手段となる制御装置６０（図２参照）からパルス信号を受信した場合に、ソレノイド２７ａ又はソレノイド２７ｂにパルス信号を流すことによって、制御される比例式電磁弁であって、電流値に比例するものである。
また、上記切換弁２７は常態においては中立位置を保っており、傾斜センサ１６によってトラクタ１の傾斜が検出された場合に、制御装置６０は、ロータリ耕耘装置１４を水平（または設定角度）に維持すべく、上記何れかのソレノイド（２７ａ・２７ｂ）を励磁することによって切換弁２７を切り換える。
【００２５】
＜リフトアーム７の上昇、下降に関する油圧系統＞
４０はメインの油圧昇降回路の一部を構成する油路、４２は上昇用比例制御弁、４５は下降用比例制御弁である。
上昇用比例制御弁４２は、パイロット圧を制御する第１制御弁４７と、流量を制御する第２制御弁４８とからなり、第１制御弁４７のソレノイドに流す電流値をコントロールすることによって第２制御弁４８に掛かるパイロット圧が変わり、上記単動式油圧シリンダ６に至る作動油の量がコントロールされる。
同様に、下降用比例制御弁４５も、パイロット圧を制御する第１制御弁４９と、流量制御する第２制御弁５０とからなり、第１制御弁４９のソレノイドに通電する電流値を変えることによって、第２制御弁５０に掛かるパイロット圧が変わり、単動式油圧シリンダ６から作動油タンクに排出される作動油の量が制御される。
これらの上昇用、下降用の比例制御弁４２・４５は水平制御用の切換弁２７と同様、１パルス当たりのＯＮ時間を変えて電流値をコントロールする（デューティ制御）ものである。
また、上記切換弁２７、前記上昇用比例制御弁４２、及び前記下降用比例制御弁４５は、制御装置６０より送出されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によって、切り換えられる構成であっても良い。
【００２６】
このようにＰＷＭ信号によって切り換えられる構成であるので、例えば、対地高さ設定器２１による設定値と対地高さセンサ２３の検出値との間に偏差が生じた場合に、制御装置６０は、該偏差が小さい場合には１パルス当たりのＯＮ時間（オンタイム）を短くしてＰＷＭ信号を送出し、他方、該偏差が大きい場合には１パルス当たりのＯＮ時間を長くしてＰＷＭ信号を送出するように構成しても良い。
【００２７】
次に前輪増速に関する油圧回路について図４を用いて説明する。
＜前輪増速に関する油圧系統＞
油圧ポンプ２５ｂはパワーステアリングユニット８０に駆動油を供給する。該パワーステアリングユニット８０は前記ステアリングハンドル５７を回動することにより油圧制御バルブ８２が切り替えられて、油圧モータ８３を駆動し、更にパワステシリンダ８１を伸長または縮小させる。該油圧モータ８３の駆動により油圧制御バルブ８２のスプールを中立方向に押し、所望の旋回角度で停止する。また、パワステシリンダ８１のピストンロッドの摺動により、ナックルアームを回動し、または、タイロッドを移動させて前輪２・２を旋回方向に回動させる。こうして、軽い力でステアリングハンドル操作を可能としている。
そして、前記パワーステアリングユニット８０の駆動油はパワーステアリングユニット８０を駆動した戻り油を、前輪動力取り出しケース６１側面に付設される電磁方向切換弁２９に供給する。電磁方向切換弁２９はＡ側に切り換えられた場合に４輪駆動側に油圧クラッチを接続し、Ｂ側へ切り換えられた場合に前輪増速側に油圧クラッチを接続する。また、上記電磁方向切換弁２９のソレノイド２９ａ・２９ｂは前輪増速ＳＷ７５が「入」状態で後述する条件の場合や４ＷＤ−ＳＷ７６が「入」状態のとき制御装置６０より送出される信号によって切り換えられる。
【００２８】
＜制御系の構成＞
制御系の構成としては、トラクタ１においてロータリ耕耘装置１４の対地高さ制御等を行うための制御手段の一例である制御装置６０には、リフトアーム７・７を昇降回動させる上昇用比例制御弁４２と下降用比例制御弁４５、及び水平制御用の傾倒シリンダ１８を伸長させるソレノイド２７ａと短縮させるソレノイド２７ｂ、更に４輪駆動クラッチと前輪増速クラッチを切り換える電磁方向切換弁２９のソレノイド２９ａ・２９ｂが接続されている。図２に示すように、トラクタ１の左右の傾斜角度に関する計測を行う傾斜センサ１６および角速度センサ１９を具備している。
その他、制御装置６０には、ロータリ耕耘装置１４の耕耘深さを設定するための耕深設定器５１、対地高さ設定機２１、対地高さセンサ２３、耕深センサ３７、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度やトラクタ１の傾斜角度を予め設定するための傾斜設定器５２も接続されている。
また、前輪操舵角の検出手段としての前輪切れ角ＳＷ５８、旋回時に自動上昇を行うか否かを決定する旋回上昇入／切ＳＷ７０、旋回時に前輪増速を行うか否かを決定する前輪増速ＳＷ７５、対地作業機の対地高さを上昇、下降の状態に簡便に変更する上昇ＳＷ７１、下降ＳＷ７２等が接続されている。なお、前記前輪切れ角ＳＷ５８は角度センサを用いて設定角度でＯＮするように構成することも可能である。
【００２９】
また、制御装置６０の入力側にはＡ／Ｄ変換器５５が設けられており、該Ａ／Ｄ変換器５５を介して、傾斜設定器５２、耕深設定器５１、対地高さ設定器２１、対地高さセンサ２３、耕深センサ３７、ストロークセンサ１７、傾斜センサ１６、角速度センサ１９等が制御装置６０に接続されている。
また、上記Ａ／Ｄ変換器５５を介さずに該制御装置６０に接続されるものとしては、前輪切れ角ＳＷ５８、旋回上昇入／切ＳＷ７０、前輪増速ＳＷ７５、上昇ＳＷ７１、下降ＳＷ７２等がある。
また、上記制御装置６０は、ＭＰＵやＣＰＵ等の中央演算装置より成るものであっても良い。
【００３０】
以上が本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成についての説明である。
【００３１】
＜トラクタ１が行う一連の処理＞
次に、図５、図６、図７及び図８を用いてトラクタ１が行う一連の処理の一例について説明する。
図５は制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図６は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図７は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図８は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャートである。
尚、以下の括弧を付した記載は各フロー図に示すステップ番号を表している。
図５に示す如く、制御装置６０は、まず上述のスイッチ類やセンサ類の設定や検出値等を読み込んで、トラクタ１の状況を認識する（ステップＳ−１０）。その後、上昇用比例制御弁４２、下降用比例制御弁４５の駆動に関わる昇降制御（ステップＳ−Ａ）、ソレノイド２７ａ・２７ｂの駆動に関わる傾斜角制御（ステップＳ−Ｂ）、４輪駆動クラッチと前輪増速クラッチを切り換える電磁方向切換弁２９ａ・２９ｂの駆動に関わる前輪駆動制御（ステップＳ−Ｃ）を逐次的に行う。
ここでは、本発明に関わる昇降制御（ステップＳ−Ａ）、前輪駆動制御（ステップＳ−Ｃ）について、各々をステップＡ及びステップＣとして以下にその処理の流れを説明する。
【００３２】
＜ステップＡ昇降制御＞
ステップＡにおいては上昇用比例制御弁４２、下降用比例制御弁４５の制御出力を決定する昇降偏差を求める。それと同時にステップＣにおいて前輪増速出力を規制するか否かの判定を行う。
【００３３】
ここで、図６、図７を用いてステップＡにおけるリフトアーム７の昇降、すなわちロータリ耕耘装置１４の昇降に関する処理について簡単に説明する。この昇降は上昇モードと下降モードの２つのモードで構成されている。
例えば、上昇ＳＷ７１が操作された場合は、それ以降を上昇モードとして処理を行い、リフトアーム７を予め定められた上昇時目標位置まで駆動するべく上昇用比例制御弁４２を駆動し、前記予め定められた上昇時目標位置に達した場合にはその対地高さを維持する。
或いは、下降ＳＷ７２が操作された場合には、それ以降は下降モードとして処理を行う。下降モードでは、対地高さ設定器２１により設定される対地高さの設定位置を目標として上昇用比例制御弁４２、下降用比例制御弁４５を駆動する。そして、リフトアーム７の対地高さが前記設定位置と一致した場合にはその対地高さを維持する。
【００３４】
次に、前記下降モードの状態において、耕深センサ３７が検知した耕耘深さ偏差の処理について説明をする。
耕深センサ３７が検知した耕深が耕深設定器５１により設定された目標値より深いと判断される場合は、制御装置６０は上昇用比例制御弁４２を駆動し、リフトアーム７を上昇方向に動作させて耕深を浅くする。また、耕深センサ３７が検知した耕深が耕深設定器５１により設定された目標値よりも浅いと判断される場合は、制御装置６０は下降用比例制御弁４５を駆動し、リフトアーム７を下降方向に動作させて耕深を深くする。ただし、この下降駆動は対地高さ設定器２１により設定された対地高さを下限とする。
【００３５】
次に、図６、図７を用いてロータリ耕耘装置１４の昇降制御について詳細説明を行う。
図６に示す如く、まず下降ＳＷ７２が操作されたか否かを判定し（ステップＳ−Ａ１０）、操作されたなら無条件に下降モードであるとしてステップＳ−Ａ１５、Ｓ−Ａ１６からステップＳ−Ａ７０に処理を移行する。ここで、下降モードである場合は、旋回上昇のための前輪増速規制は必要ないため規制を解除する。つまり、後述する前輪増速の規制をリセットし（ステップＳ−Ａ１５）、旋回上昇のためのカウントをリセットする（Ｓ−Ａ１６）。なお、カウントは制御装置６０が有するクロックで行うことも別に設けたタイマーにより行うことも可能である。
次に作業機が上昇制御モード（上昇中）であるか否かを判定し（ステップＳ−Ａ２０）、上昇制御モードであるならば上昇制御モードに昇降偏差をセットする処理（ステップＳ−Ａ１３０）に移行する。該ステップＳ−Ａ１３０では設定高さ（目標高さ）から現在の高さを減じて偏差を求め昇降偏差としてセットする。
次に旋回上昇入／切ＳＷ７０の状態を判定する（ステップＳ−Ａ３０）。該旋回上昇入／切ＳＷ７０がＯＮであった場合、切れ角ＳＷ５８がＯＦＦからＯＮに変化したか否かを判定する（ステップＳ−Ａ３５）。つまり、ステアリングハンドル５７を設定角度以上回転操作したかを判断する。ここでステップＳ−Ａ３０、Ｓ−Ａ３５の双方の条件が有効である場合に「下降モード」→「上昇モード」の条件が旋回上昇機能によって成立したことになる。よって、前輪増速の規制する処理をセットし（ステップＳ−Ａ３６）、その規制時間のカウント（ｔ）を開始した（ステップＳ−Ａ３７）後、「上昇モード」をセットし（ステップＳ−Ａ６５）、上昇制御モードに昇降偏差をセットする処理（ステップＳ−Ａ１３０）に移行する。前輪増速規制については後述する。
ステップＳ−Ａ１０〜Ｓ−Ａ３０までの処理において、すべての条件に当てはまらない場合、つまり、作業機を上昇させたまま、または、下降させたまま直進走行する場合では旋回上昇が行われていないと判断されるため、ステップＳ−Ａ４０において前輪増速規制を解除し規制時間の起算をリセットする。これはステップＳ−Ａ１５、Ｓ−Ａ１６と同じ処理である。その後、上昇ＳＷ７１が操作されたか否かを判定し（ステップＳ−Ａ６０）、操作されているならば「上昇モード」をセットし（ステップＳ−Ａ６５）、操作されていないならば下降モードとして処理を移行する。
ここまでの流れで、旋回上昇が行われた場合には前輪増速に対する規制を行い、もし上昇ＳＷ７１または下降ＳＷ７２の操作によって「上昇モード」、「下降モード」の変更が行われた場合は前輪増速の規制が解除される。また下降モードが決定された場合も前輪増速の規制は解除される。これにより人為的な対地高さの変更によって前輪の増速駆動に関する規制を解除することができる。
また、ステップＳ−Ａ３０で旋回上昇入／切ＳＷ７０がＯＦＦである場合に前輪増速に関する規制を解除することで旋回上昇機能の有効/無効の切り換え手段の状態によって旋回上昇と前輪増速との時間差を無くし速やかに前輪増速を行うことができる。この働きが無く、例えばステップＣにおける処理の中で旋回上昇入／切ＳＷ７０の状態に関わり無く、切れ角ＳＷ５８がＯＮになってから一定のディレイを設けて前輪増速出力がなされたならば、速やかに前輪増速を開始することができず速やかに出力された場合に比べて作業車の旋回半径は大きなものになってしまう。
ステップＳ−Ａ７０からステップＳ−Ａ１１０、Ｓ−Ａ１２０までの流れは下降モードで対地高さを基準に昇降偏差を設定するか耕深を基準に昇降偏差を決定するかの判定である。対地高さ設定機２１で決定された位置を下限として耕深制御を行うため、昇降偏差の下降方向には対地高さ偏差と耕深偏差の低い方の偏差をとり、上昇方向には高い方の偏差をとる。
ステップＳ−Ａ１４０以下は、決定された昇降偏差にしたがって出力を行う。つまり、設定高さ、設定耕深となるように、上昇用比例制御弁４２または下降用比例制御弁４５を駆動する。
【００３６】
＜ステップＣ前輪増速制御＞
図８を用いて、ステップＣにおいて前輪増速出力を規制するか否かの判定の流れを説明する。
まず、４ＷＤ−ＳＷ７６がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ−Ｃ５）。ＯＦＦであるならば４輪駆動出力も前輪駆動出力も行わない２輪駆動モードであるとして、双方に出力を行わないことを決定する（ステップＳ−Ｃ６）。次に、ステップＳ−Ａにおける一連の判定で前輪増速の規制がセットされているか否かを判定する（ステップＳ−Ｃ１０）。前輪増速の規制がセットされているならばステップＳ−Ｃ１１から規制を行う処理に移行し、前輪増速の規制がセットされていないならばステップＳ−Ｃ２０に処理を移行する。
ステップＳ−Ｃ２０において前輪増速ＳＷ７５がＯＮであるかを判定し、ＯＦＦであるならば前輪増速を行わず４輪駆動出力を行う（ステップＳ−Ｃ３０）。ステップＳ−Ｃ２０において前輪増速ＳＷ７５がＯＮであるならば切れ角ＳＷ５８がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ−Ｃ２５）、ＯＮであるならば、つまり、ステアリングハンドル５７または前輪２が直進位置から設定角度以上回転したならば、前輪増速クラッチに出力してＯＮとして前輪増速を行う。ＯＦＦであるならば４輪駆動出力を行う。
ステップＳ−Ｃ１０の判定で、前輪増速の規制がセットされている場合は、その規制時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ−Ｃ１１）。時間が経過しているならばステップＳ−Ｃ１５にて前輪増速の規制を解除し、ステップＳ−Ｃ１６にて規制時間のカウントをリセットし、前述のステップＳ−Ｃ２０以下の処理を行い前輪増速を行うか否かを判定する。規制時間が経過していないならば、作業機は地表より離れていないので、作業機の下端が地表より出るまでの上昇時間が経過するまで待ってから前輪増速を行うようにしている。このように、ステップＳ−Ａの判定から、この処理までの間で、旋回上昇と前輪増速の動作出力の開始に時間差を設けている。
【００３７】
次に、旋回上昇カウントｔ（規制時間）が経過していなければ、対地高さが一定値（作業機が地表より高くなる設定高さ）以上であるか否かを判定し（ステップＳ−Ｃ１２）、一定値以上であれば、つまり、作業機が地表よりも高くなる高さ以上となっていれば、同じくステップＳ−Ｃ１５、Ｓ−Ｃ１６にて前輪増速の規制を解除し、規制時間のカウントをリセットし、前述のステップＳ−Ｃ２０以下の処理を行い前輪増速を行うか否かを判定する。この処理により、作業機の対地高さの検出による、前輪増速の規制解除を行っている。
次に、耕深の検出値が一定値以下であるか否かを判定し（ステップＳ−Ｃ１３）一定値以下であれば、つまり、耕深が設定深さよりも浅くなっていれば、同じくステップＳ−Ｃ１５、Ｓ−Ｃ１６にて前輪増速の規制を解除し、規制時間のカウントをリセットする。この処理により、作業機の耕深の検出による、前輪増速の規制解除を行い、前述のステップＳ−Ｃ２０以下の処理を行い前輪増速を行うか否かを判定する。即ち、作業機が地面よりも浮き上がる設定高さよりも低い状態であっても、本機が畝上に乗り上げたり、作業機が溝内に位置したりしている場合などでは、旋回時にロータリにより土を後方へ跳ね上げることはなく、抵抗にもならないことから、前輪増速させて圃場を傷めず速やかに急旋回して、作業性を向上できるようにしている。
これらのステップＳ−Ｃ１１〜Ｓ−Ｃ１３の判定にて前輪増速の規制を解除する条件にいずれも当てはまらない場合は、耕耘作業時であるため、ステップＳ−Ｃ３０の処理に移行し４輪駆動出力を行う。
以上が、本実施例のトラクタ１が行う一連の処理についての説明である。
【００３８】
本実施例のように作業機の上昇動作と前輪増速駆動の動作との間に所定の時間差を設けたことで耕耘の終点が斜めにならずに枕地を荒らすことなくきれいに処理できると共に、作業機が土壌面から離脱したことを速やかに検知し、前輪増速が開始されるまでの時間差を最小にして作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係るトラクタ１の概略構成外観図。
【図２】トラクタ１の制御系に関するブロック図。
【図３】トラクタ１における油圧回路図。
【図４】同じく油圧回路図。
【図５】制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート。
【図６】図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。
【図７】図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。
【図８】図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１ トラクタ
１４ ロータリ耕耘装置
２１ 対地高さ設定器
２３ 対地高さセンサ
２９ 電磁方向切換弁
３７ 耕深センサ
５１ 耕深設定器
５７ ステアリングハンドル
６０ 制御装置
７０ 旋回上昇入／切スイッチ
７５ 前輪増速スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラクタ等の作業車のステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした前輪増速駆動装置の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラクタ等による耕耘作業中において、圃場端に至り次の条に移るときに、作業機の昇降操作を容易にし、圃場を荒らさないようにするために、直進状態から圃場端でステアリングハンドルを回動して旋回動作とすると、作業機を上昇させ（旋回ＵＰ）、前輪の駆動速度を増加させる（前輪増速）技術は公知となっている。また、ステアリングハンドルの回動は、ステアリングロッドに連結したコントロールバルブを切り換えて、パワステシリンダを伸縮させて、前輪を回動するようにしている。また、パワステシリンダのシリンダロッドにセンサーシャフトを取り付けて、該センサーシャフトの移動をセンサ等で検知して、前輪の切れ角を検出するようにしていた。また、前輪増速の際に旋回上昇を先に行うため作業機の上昇作動開始角度を前輪増速作動開始角度よりも小さく設定し検出タイミングに差をつけた技術が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００２−２０５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のような従来技術においては、旋回ＵＰと前輪増速を同時に行うようにしており、検出手段をスイッチとして一つのスイッチをセンサーシャフトに当接させることにより設定切れ角を検知し、コスト低減化を図るようにしていたが、圃場端において、ステアリングハンドルを設定角度以上回動すると、作業機の上昇と前輪増速が同時に行われ、作業機が地表から離れる前に、前輪増速に切り換わり急旋回することとなり、耕耘の終点が斜めに耕耘されて終了するようになる。しかも、作業機は駆動されながら上昇することになるため、作業機の後方が開放された状態で耕耘しながら上昇して、土が斜め後方へ跳ね飛ばされるという問題があった。
【０００４】
それに対して特許文献１に開示されているように、前輪増速の際に旋回上昇を先に行うため作業機の上昇作動開始角度を前輪増速作動開始角度よりも小さく設定し検出タイミングに差をつけ、作業機の上昇の後に前輪増速を行うことにより、耕耘の終点が斜めに耕耘されて終了することを防止する方法がある。しかしながら、このような方法では、ステアリングハンドル操作の速度によっては作業機の上昇と前輪増速の開始に充分な時間的間隔が保障されるものではなく、耕耘の終点が斜めに終了することを防止することができないことがあった。また、検出手段を２重に設けることで経済的ではなく、さらに近傍に類似の機構を配置することで組み付け上の間違いも起こりやすく、また検出手段の多重配置によって組み付け空間を狭めることとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、ステアリングハンドルの回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、前記作業機の上昇動作と前輪を増速駆動する動作との間に所定の時間差を設けたものである。
【０００７】
請求項２においては、前記作業車が、作業機の対地高さを検出する手段を具備し、前記作業機の対地高さが一定値以上になると、前記時間差を解除するようにしたものである。
【０００８】
請求項３においては、前記作業車が、作業機の耕深を検出する手段を具備し、上昇動作時に、前記作業機の耕深が一定値以下になると、前記時間差を解除するようにしたものである。
【０００９】
請求項４においては、前記作業車が、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させる制御を、有効または無効に切り換える手段を具備し、ステアリングハンドル操作に対して前記作業機を上昇させる機能が無効に設定されている場合には、前記時間差を設けずに前輪を増速駆動するようにしたものである。
【００１０】
請求項５においては、前記作業車が、作業機の対地高さを変更する手段を具備し、ステアリングハンドル操作以外の操作で対地高さが上昇側に操作された場合は、前記時間差を解除して、作業機の上昇動作に関わり無く、前輪増速駆動を行うようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
即ち、請求項１に示す如く、ステアリングハンドルの回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、ステアリングハンドル操作角度を検出すると作業機の上昇が行われた後に前輪増速を行うことから、圃場端で開口するときにステアリングハンドルを切ると、まず、機体が旋回動作に入る前に作業機が上昇し、更にステアリングハンドルを切って、前輪が旋回角に回動され、機体も旋回方向に向いた後に前輪増速が作動するようになり、耕耘の終点が斜めにならず枕地を荒らすことなくきれいに処理でき、ロータリが回転しながら上昇しても斜め方向に耕耘土を跳ね飛ばすことがない。
さらに、作業機の上昇動作が行われた一定時間後に前輪を増速駆動動作するべく、両者の動作出力の開始に時間差を設ける、つまり作業機の上昇と前輪増速を行う時間を予め定めるため、作業機が耕耘土壌面から離脱するのに充分なタイミングが保障される。また、オペレータに違和感のない（遅すぎない）タイミングで前輪増速を行うこともできる。また、その効果を１つの検出手段で行えるため経済的である。
【００１３】
請求項２に示す如く、作業機が土壌面から離脱したことを速やかに検知し、前輪増速が開始されるまでの時間差を最小にして作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【００１４】
請求項３に示す如く、作業機が土壌面から離脱したことを速やかに検知し、前輪増速が開始されるまでの時間差を最小にして作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【００１５】
請求項４に示す如く、旋回時に作業機を上昇する必要が無い場合には速やかに前輪増速を行うことにより、作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【００１６】
請求項５に示す如く、オペレータの人為的操作によって作業機を上昇させる場合には、作業機上昇と前輪増速が行われる時間差を無くすことにより、自動操作に頼らないオペレータ任意の操作に対しては速やかに前輪増速を行うため、操作者に違和感の無い前輪増速装置を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１は本発明の実施の形態に係るトラクタ１の概略構成外観図、図２はトラクタ１の制御系に関するブロック図、図３はトラクタ１における油圧回路図、図４は同じく油圧回路図、図５は制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図６は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図７は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図８は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャートである。
【００１８】
まず、図１、図２、及び図３を用いて本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成について説明する。
１はトラクタで、機体の前後部に夫々前輪２・２と後輪３・３とを備え、ミッションケース４の後上部には油圧シリンダケース５を固着して設けている。前記前輪２・２はフロントアクセルケースや後述するパワーステアリング装置８０等を備えるフロントユニット５９に装着されステアリングハンドル５７の操作によって左右に操舵可能である。フロントユニット５９の操舵状態を検出する手段としてフロントステアリングユニットと連動した操舵角検出スイッチ（以下ＳＷ）５８が配置されている。
前記油圧シリンダケース５内には、単動式油圧シリンダ６が設けられており、油圧シリンダケース５の左右両側には該油圧シリンダ６の伸縮により回動するリフトアーム７・７を配置している。
【００１９】
また、トップリンク１０、ロワーリンク１１・１１からなる３点リンク機構１２の後端部には、対地作業装置の一例であるロータリ耕耘装置１４がリフトアーム７・７にて昇降自在に連結されている。
したがって、上記単動式油圧シリンダ６を伸縮させることによって、リフトアーム７・７に連結されるロータリ耕耘装置１４が上昇又は下降制御されることになる。
リフトアーム７・７とロワーリンク１１・１１との間にはリフトロッド１５と傾倒シリンダ１８が介装されている。
【００２０】
また、傾倒シリンダ１８は複動式とし、後述する作業機昇降制御手段となる制御弁の切り換えで伸縮され、ロータリ耕耘装置１４をローリング方向（左右方向）に傾動させることが可能となり、ロータリ耕耘装置１４の水平（姿勢）制御を行うことが可能となる。
また、１７は本機と作業機の間の左右相対を検出する手段であり、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との間の相対的回動量を検出するストロークセンサで構成して、具体的には直線式のポテンショメータで構成されている。
このストロークセンサ１７は、上記傾倒シリンダ１８の横側部に配設され、該傾倒シリンダ１８の伸縮量を検出することによって、上記相対的回動量を検出するものである。
１６は、本機の任意位置、例えば、油圧シリンダケース５の横側部に取り付けられた傾斜センサであって、トラクタ１の左右の傾斜角度（即ち対地角度）を検出する対地検出手段の一例である。
【００２１】
＜前輪増速に関するもの＞
ミッションケース４の下部には前輪動力取り出しケース６１が取り付けられ、該前輪動力取り出しケース６１より前方に伝動軸６２を介してフロントユニット５９に動力を伝え、該フロントユニット５９に支持した前輪２・２を駆動可能に構成している。該前輪動力取り出しケース６１内には、４輪駆動クラッチと前輪増速クラッチが収納され、前輪動力取り出しケース６１側面には電磁方向切換弁２９（図示せず）が付設されて、両クラッチを切り換えられるようにしている。
【００２２】
＜ロータリ耕耘装置１４の位置決めに関するもの＞
２０はポジション制御用の油圧操作レバーであって、この油圧操作レバー２０の回動基部には、トラクタ１の後部に連結されているロータリ耕耘装置１４の対地高さを設定するためのポテンショメータからなる対地高さ設定器２１（図２参照）が取り付けられている。
一方、片側リフトアーム７の回動基部にもポテンショメータからなる作業機高さ検知手段として対地高さセンサ２３（図２参照）が設けられ、油圧操作レバー２０にて設定された位置にリフトアーム７・７が回動して、その設定位置に停止するように構成されている。該対地高さセンサ２３は回転型のポテンショメータやロータリエンコーダ等の回転センサにより、リフトアーム７の回動角度を検知することにより、ロータリ耕耘装置（作業機）１４の高さを検出するようにしている。但し、ロータリ耕耘装置１４に超音波センサ等の高さ検出手段を配置して直接高さを検出する構成とすることも可能である。
【００２３】
＜ロータリ耕耘装置１４に関して＞
ロータリ耕耘装置１４について簡単に説明すると、ロータリ耕耘装置１４は、耕耘爪を回動して耕耘する耕耘部３４と、耕耘部３４の上方を覆う耕耘カバー３５と、耕耘カバー３５の後部にリヤカバー３６を枢支し、該リヤカバー３６の回動基部に、リヤカバー３６の角度を検出する耕深センサ３７が設けられている。該耕深センサ３７はリヤカバー３６の角度を検出しても、ハンガーロッドの伸縮長さを検知する構成であっても良い。
【００２４】
次に油圧回路について図３を用いて説明する。
＜ロータリ耕耘装置１４の昇降、左右の傾動に関する油圧系統＞
油圧ポンプ２５から送り出された作動圧油は、分流弁２６により一部は上述した水平制御用の傾倒シリンダ１８側に送られ、他はトラクタ１の後部に連結可能な作業機（例えば、上述したロータリ耕耘装置１４）を昇降するためのリフトアーム７・７に連結される単動式油圧シリンダ６側に送られる。
ロータリ耕耘装置１４の水平制御用の切換弁２７は、３位置４ポート式の弁にて構成され、左側のソレノイド２７ａが励磁されると傾倒シリンダ１８は伸長し、逆に右側のソレノイド２７ｂが励磁されると短縮する。
前記切換弁２７は、制御手段となる制御装置６０（図２参照）からパルス信号を受信した場合に、ソレノイド２７ａ又はソレノイド２７ｂにパルス信号を流すことによって、制御される比例式電磁弁であって、電流値に比例するものである。
また、上記切換弁２７は常態においては中立位置を保っており、傾斜センサ１６によってトラクタ１の傾斜が検出された場合に、制御装置６０は、ロータリ耕耘装置１４を水平（または設定角度）に維持すべく、上記何れかのソレノイド（２７ａ・２７ｂ）を励磁することによって切換弁２７を切り換える。
【００２５】
＜リフトアーム７の上昇、下降に関する油圧系統＞
４０はメインの油圧昇降回路の一部を構成する油路、４２は上昇用比例制御弁、４５は下降用比例制御弁である。
上昇用比例制御弁４２は、パイロット圧を制御する第１制御弁４７と、流量を制御する第２制御弁４８とからなり、第１制御弁４７のソレノイドに流す電流値をコントロールすることによって第２制御弁４８に掛かるパイロット圧が変わり、上記単動式油圧シリンダ６に至る作動油の量がコントロールされる。
同様に、下降用比例制御弁４５も、パイロット圧を制御する第１制御弁４９と、流量制御する第２制御弁５０とからなり、第１制御弁４９のソレノイドに通電する電流値を変えることによって、第２制御弁５０に掛かるパイロット圧が変わり、単動式油圧シリンダ６から作動油タンクに排出される作動油の量が制御される。
これらの上昇用、下降用の比例制御弁４２・４５は水平制御用の切換弁２７と同様、１パルス当たりのＯＮ時間を変えて電流値をコントロールする（デューティ制御）ものである。
また、上記切換弁２７、前記上昇用比例制御弁４２、及び前記下降用比例制御弁４５は、制御装置６０より送出されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号によって、切り換えられる構成であっても良い。
【００２６】
このようにＰＷＭ信号によって切り換えられる構成であるので、例えば、対地高さ設定器２１による設定値と対地高さセンサ２３の検出値との間に偏差が生じた場合に、制御装置６０は、該偏差が小さい場合には１パルス当たりのＯＮ時間（オンタイム）を短くしてＰＷＭ信号を送出し、他方、該偏差が大きい場合には１パルス当たりのＯＮ時間を長くしてＰＷＭ信号を送出するように構成しても良い。
【００２７】
次に前輪増速に関する油圧回路について図４を用いて説明する。
＜前輪増速に関する油圧系統＞
油圧ポンプ２５ｂはパワーステアリングユニット８０に駆動油を供給する。該パワーステアリングユニット８０は前記ステアリングハンドル５７を回動することにより油圧制御バルブ８２が切り替えられて、油圧モータ８３を駆動し、更にパワステシリンダ８１を伸長または縮小させる。該油圧モータ８３の駆動により油圧制御バルブ８２のスプールを中立方向に押し、所望の旋回角度で停止する。また、パワステシリンダ８１のピストンロッドの摺動により、ナックルアームを回動し、または、タイロッドを移動させて前輪２・２を旋回方向に回動させる。こうして、軽い力でステアリングハンドル操作を可能としている。
そして、前記パワーステアリングユニット８０の駆動油はパワーステアリングユニット８０を駆動した戻り油を、前輪動力取り出しケース６１側面に付設される電磁方向切換弁２９に供給する。電磁方向切換弁２９はＡ側に切り換えられた場合に４輪駆動側に油圧クラッチを接続し、Ｂ側へ切り換えられた場合に前輪増速側に油圧クラッチを接続する。また、上記電磁方向切換弁２９のソレノイド２９ａ・２９ｂは前輪増速ＳＷ７５が「入」状態で後述する条件の場合や４ＷＤ−ＳＷ７６が「入」状態のとき制御装置６０より送出される信号によって切り換えられる。
【００２８】
＜制御系の構成＞
制御系の構成としては、トラクタ１においてロータリ耕耘装置１４の対地高さ制御等を行うための制御手段の一例である制御装置６０には、リフトアーム７・７を昇降回動させる上昇用比例制御弁４２と下降用比例制御弁４５、及び水平制御用の傾倒シリンダ１８を伸長させるソレノイド２７ａと短縮させるソレノイド２７ｂ、更に４輪駆動クラッチと前輪増速クラッチを切り換える電磁方向切換弁２９のソレノイド２９ａ・２９ｂが接続されている。図２に示すように、トラクタ１の左右の傾斜角度に関する計測を行う傾斜センサ１６および角速度センサ１９を具備している。
その他、制御装置６０には、ロータリ耕耘装置１４の耕耘深さを設定するための耕深設定器５１、対地高さ設定機２１、対地高さセンサ２３、耕深センサ３７、トラクタ１とロータリ耕耘装置１４との相対角度やトラクタ１の傾斜角度を予め設定するための傾斜設定器５２も接続されている。
また、前輪操舵角の検出手段としての前輪切れ角ＳＷ５８、旋回時に自動上昇を行うか否かを決定する旋回上昇入／切ＳＷ７０、旋回時に前輪増速を行うか否かを決定する前輪増速ＳＷ７５、対地作業機の対地高さを上昇、下降の状態に簡便に変更する上昇ＳＷ７１、下降ＳＷ７２等が接続されている。なお、前記前輪切れ角ＳＷ５８は角度センサを用いて設定角度でＯＮするように構成することも可能である。
【００２９】
また、制御装置６０の入力側にはＡ／Ｄ変換器５５が設けられており、該Ａ／Ｄ変換器５５を介して、傾斜設定器５２、耕深設定器５１、対地高さ設定器２１、対地高さセンサ２３、耕深センサ３７、ストロークセンサ１７、傾斜センサ１６、角速度センサ１９等が制御装置６０に接続されている。
また、上記Ａ／Ｄ変換器５５を介さずに該制御装置６０に接続されるものとしては、前輪切れ角ＳＷ５８、旋回上昇入／切ＳＷ７０、前輪増速ＳＷ７５、上昇ＳＷ７１、下降ＳＷ７２等がある。
また、上記制御装置６０は、ＭＰＵやＣＰＵ等の中央演算装置より成るものであっても良い。
【００３０】
以上が本発明の農用作業車の一例であるトラクタの概略構成についての説明である。
【００３１】
＜トラクタ１が行う一連の処理＞
次に、図５、図６、図７及び図８を用いてトラクタ１が行う一連の処理の一例について説明する。
図５は制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート、図６は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図７は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート、図８は図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャートである。
尚、以下の括弧を付した記載は各フロー図に示すステップ番号を表している。
図５に示す如く、制御装置６０は、まず上述のスイッチ類やセンサ類の設定や検出値等を読み込んで、トラクタ１の状況を認識する（ステップＳ−１０）。その後、上昇用比例制御弁４２、下降用比例制御弁４５の駆動に関わる昇降制御（ステップＳ−Ａ）、ソレノイド２７ａ・２７ｂの駆動に関わる傾斜角制御（ステップＳ−Ｂ）、４輪駆動クラッチと前輪増速クラッチを切り換える電磁方向切換弁２９ａ・２９ｂの駆動に関わる前輪駆動制御（ステップＳ−Ｃ）を逐次的に行う。
ここでは、本発明に関わる昇降制御（ステップＳ−Ａ）、前輪駆動制御（ステップＳ−Ｃ）について、各々をステップＡ及びステップＣとして以下にその処理の流れを説明する。
【００３２】
＜ステップＡ昇降制御＞
ステップＡにおいては上昇用比例制御弁４２、下降用比例制御弁４５の制御出力を決定する昇降偏差を求める。それと同時にステップＣにおいて前輪増速出力を規制するか否かの判定を行う。
【００３３】
ここで、図６、図７を用いてステップＡにおけるリフトアーム７の昇降、すなわちロータリ耕耘装置１４の昇降に関する処理について簡単に説明する。この昇降は上昇モードと下降モードの２つのモードで構成されている。
例えば、上昇ＳＷ７１が操作された場合は、それ以降を上昇モードとして処理を行い、リフトアーム７を予め定められた上昇時目標位置まで駆動するべく上昇用比例制御弁４２を駆動し、前記予め定められた上昇時目標位置に達した場合にはその対地高さを維持する。
或いは、下降ＳＷ７２が操作された場合には、それ以降は下降モードとして処理を行う。下降モードでは、対地高さ設定器２１により設定される対地高さの設定位置を目標として上昇用比例制御弁４２、下降用比例制御弁４５を駆動する。そして、リフトアーム７の対地高さが前記設定位置と一致した場合にはその対地高さを維持する。
【００３４】
次に、前記下降モードの状態において、耕深センサ３７が検知した耕耘深さ偏差の処理について説明をする。
耕深センサ３７が検知した耕深が耕深設定器５１により設定された目標値より深いと判断される場合は、制御装置６０は上昇用比例制御弁４２を駆動し、リフトアーム７を上昇方向に動作させて耕深を浅くする。また、耕深センサ３７が検知した耕深が耕深設定器５１により設定された目標値よりも浅いと判断される場合は、制御装置６０は下降用比例制御弁４５を駆動し、リフトアーム７を下降方向に動作させて耕深を深くする。ただし、この下降駆動は対地高さ設定器２１により設定された対地高さを下限とする。
【００３５】
次に、図６、図７を用いてロータリ耕耘装置１４の昇降制御について詳細説明を行う。
図６に示す如く、まず下降ＳＷ７２が操作されたか否かを判定し（ステップＳ−Ａ１０）、操作されたなら無条件に下降モードであるとしてステップＳ−Ａ１５、Ｓ−Ａ１６からステップＳ−Ａ７０に処理を移行する。ここで、下降モードである場合は、旋回上昇のための前輪増速規制は必要ないため規制を解除する。つまり、後述する前輪増速の規制をリセットし（ステップＳ−Ａ１５）、旋回上昇のためのカウントをリセットする（Ｓ−Ａ１６）。なお、カウントは制御装置６０が有するクロックで行うことも別に設けたタイマーにより行うことも可能である。
次に作業機が上昇制御モード（上昇中）であるか否かを判定し（ステップＳ−Ａ２０）、上昇制御モードであるならば上昇制御モードに昇降偏差をセットする処理（ステップＳ−Ａ１３０）に移行する。該ステップＳ−Ａ１３０では設定高さ（目標高さ）から現在の高さを減じて偏差を求め昇降偏差としてセットする。
次に旋回上昇入／切ＳＷ７０の状態を判定する（ステップＳ−Ａ３０）。該旋回上昇入／切ＳＷ７０がＯＮであった場合、切れ角ＳＷ５８がＯＦＦからＯＮに変化したか否かを判定する（ステップＳ−Ａ３５）。つまり、ステアリングハンドル５７を設定角度以上回転操作したかを判断する。ここでステップＳ−Ａ３０、Ｓ−Ａ３５の双方の条件が有効である場合に「下降モード」→「上昇モード」の条件が旋回上昇機能によって成立したことになる。よって、前輪増速の規制する処理をセットし（ステップＳ−Ａ３６）、その規制時間のカウント（ｔ）を開始した（ステップＳ−Ａ３７）後、「上昇モード」をセットし（ステップＳ−Ａ６５）、上昇制御モードに昇降偏差をセットする処理（ステップＳ−Ａ１３０）に移行する。前輪増速規制については後述する。
ステップＳ−Ａ１０〜Ｓ−Ａ３０までの処理において、すべての条件に当てはまらない場合、つまり、作業機を上昇させたまま、または、下降させたまま直進走行する場合では旋回上昇が行われていないと判断されるため、ステップＳ−Ａ４０において前輪増速規制を解除し規制時間の起算をリセットする。これはステップＳ−Ａ１５、Ｓ−Ａ１６と同じ処理である。その後、上昇ＳＷ７１が操作されたか否かを判定し（ステップＳ−Ａ６０）、操作されているならば「上昇モード」をセットし（ステップＳ−Ａ６５）、操作されていないならば下降モードとして処理を移行する。
ここまでの流れで、旋回上昇が行われた場合には前輪増速に対する規制を行い、もし上昇ＳＷ７１または下降ＳＷ７２の操作によって「上昇モード」、「下降モード」の変更が行われた場合は前輪増速の規制が解除される。また下降モードが決定された場合も前輪増速の規制は解除される。これにより人為的な対地高さの変更によって前輪の増速駆動に関する規制を解除することができる。
また、ステップＳ−Ａ３０で旋回上昇入／切ＳＷ７０がＯＦＦである場合に前輪増速に関する規制を解除することで旋回上昇機能の有効/無効の切り換え手段の状態によって旋回上昇と前輪増速との時間差を無くし速やかに前輪増速を行うことができる。この働きが無く、例えばステップＣにおける処理の中で旋回上昇入／切ＳＷ７０の状態に関わり無く、切れ角ＳＷ５８がＯＮになってから一定のディレイを設けて前輪増速出力がなされたならば、速やかに前輪増速を開始することができず速やかに出力された場合に比べて作業車の旋回半径は大きなものになってしまう。
ステップＳ−Ａ７０からステップＳ−Ａ１１０、Ｓ−Ａ１２０までの流れは下降モードで対地高さを基準に昇降偏差を設定するか耕深を基準に昇降偏差を決定するかの判定である。対地高さ設定機２１で決定された位置を下限として耕深制御を行うため、昇降偏差の下降方向には対地高さ偏差と耕深偏差の低い方の偏差をとり、上昇方向には高い方の偏差をとる。
ステップＳ−Ａ１４０以下は、決定された昇降偏差にしたがって出力を行う。つまり、設定高さ、設定耕深となるように、上昇用比例制御弁４２または下降用比例制御弁４５を駆動する。
【００３６】
＜ステップＣ前輪増速制御＞
図８を用いて、ステップＣにおいて前輪増速出力を規制するか否かの判定の流れを説明する。
まず、４ＷＤ−ＳＷ７６がＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ−Ｃ５）。ＯＦＦであるならば４輪駆動出力も前輪駆動出力も行わない２輪駆動モードであるとして、双方に出力を行わないことを決定する（ステップＳ−Ｃ６）。次に、ステップＳ−Ａにおける一連の判定で前輪増速の規制がセットされているか否かを判定する（ステップＳ−Ｃ１０）。前輪増速の規制がセットされているならばステップＳ−Ｃ１１から規制を行う処理に移行し、前輪増速の規制がセットされていないならばステップＳ−Ｃ２０に処理を移行する。
ステップＳ−Ｃ２０において前輪増速ＳＷ７５がＯＮであるかを判定し、ＯＦＦであるならば前輪増速を行わず４輪駆動出力を行う（ステップＳ−Ｃ３０）。ステップＳ−Ｃ２０において前輪増速ＳＷ７５がＯＮであるならば切れ角ＳＷ５８がＯＮであるか否かを判定し（ステップＳ−Ｃ２５）、ＯＮであるならば、つまり、ステアリングハンドル５７または前輪２が直進位置から設定角度以上回転したならば、前輪増速クラッチに出力してＯＮとして前輪増速を行う。ＯＦＦであるならば４輪駆動出力を行う。
ステップＳ−Ｃ１０の判定で、前輪増速の規制がセットされている場合は、その規制時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ−Ｃ１１）。時間が経過しているならばステップＳ−Ｃ１５にて前輪増速の規制を解除し、ステップＳ−Ｃ１６にて規制時間のカウントをリセットし、前述のステップＳ−Ｃ２０以下の処理を行い前輪増速を行うか否かを判定する。規制時間が経過していないならば、作業機は地表より離れていないので、作業機の下端が地表より出るまでの上昇時間が経過するまで待ってから前輪増速を行うようにしている。このように、ステップＳ−Ａの判定から、この処理までの間で、旋回上昇と前輪増速の動作出力の開始に時間差を設けている。
【００３７】
次に、旋回上昇カウントｔ（規制時間）が経過していなければ、対地高さが一定値（作業機が地表より高くなる設定高さ）以上であるか否かを判定し（ステップＳ−Ｃ１２）、一定値以上であれば、つまり、作業機が地表よりも高くなる高さ以上となっていれば、同じくステップＳ−Ｃ１５、Ｓ−Ｃ１６にて前輪増速の規制を解除し、規制時間のカウントをリセットし、前述のステップＳ−Ｃ２０以下の処理を行い前輪増速を行うか否かを判定する。この処理により、作業機の対地高さの検出による、前輪増速の規制解除を行っている。
次に、耕深の検出値が一定値以下であるか否かを判定し（ステップＳ−Ｃ１３）一定値以下であれば、つまり、耕深が設定深さよりも浅くなっていれば、同じくステップＳ−Ｃ１５、Ｓ−Ｃ１６にて前輪増速の規制を解除し、規制時間のカウントをリセットする。この処理により、作業機の耕深の検出による、前輪増速の規制解除を行い、前述のステップＳ−Ｃ２０以下の処理を行い前輪増速を行うか否かを判定する。即ち、作業機が地面よりも浮き上がる設定高さよりも低い状態であっても、本機が畝上に乗り上げたり、作業機が溝内に位置したりしている場合などでは、旋回時にロータリにより土を後方へ跳ね上げることはなく、抵抗にもならないことから、前輪増速させて圃場を傷めず速やかに急旋回して、作業性を向上できるようにしている。
これらのステップＳ−Ｃ１１〜Ｓ−Ｃ１３の判定にて前輪増速の規制を解除する条件にいずれも当てはまらない場合は、耕耘作業時であるため、ステップＳ−Ｃ３０の処理に移行し４輪駆動出力を行う。
以上が、本実施例のトラクタ１が行う一連の処理についての説明である。
【００３８】
本実施例のように作業機の上昇動作と前輪増速駆動の動作との間に所定の時間差を設けたことで耕耘の終点が斜めにならずに枕地を荒らすことなくきれいに処理できると共に、作業機が土壌面から離脱したことを速やかに検知し、前輪増速が開始されるまでの時間差を最小にして作業車の旋回半径を最小のものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係るトラクタ１の概略構成外観図。
【図２】トラクタ１の制御系に関するブロック図。
【図３】トラクタ１における油圧回路図。
【図４】同じく油圧回路図。
【図５】制御系が行う一連の処理の一例を示したフローチャート。
【図６】図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。
【図７】図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。
【図８】図５に示したフローチャートにおける処理の詳細フローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１ トラクタ
１４ ロータリ耕耘装置
２１ 対地高さ設定器
２３ 対地高さセンサ
２９ 電磁方向切換弁
３７ 耕深センサ
５１ 耕深設定器
５７ ステアリングハンドル
６０ 制御装置
７０ 旋回上昇入／切スイッチ
７５ 前輪増速スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングハンドルの回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、前記作業機の上昇動作と前輪を増速駆動する動作との間に所定の時間差を設けたことを特徴とする作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項２】
前記作業車が、作業機の対地高さを検出する手段を具備し、前記作業機の対地高さが一定値以上になると、前記時間差を解除することを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項３】
前記作業車が、作業機の耕深を検出する手段を具備し、上昇動作時に、前記作業機の耕深が一定値以下になると、前記時間差を解除することを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項４】
前記作業車が、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させる制御を、有効または無効に切り換える手段を具備し、ステアリングハンドル操作に対して前記作業機を上昇させる機能が無効に設定されている場合には、前記時間差を設けずに前輪を増速駆動することを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項５】
前記作業車が、作業機の対地高さを変更する手段を具備し、ステアリングハンドル操作以外の操作で対地高さが上昇側に操作された場合は、前記時間差を解除して、作業機の上昇動作に関わり無く、前輪増速駆動を行うことを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項１】
ステアリングハンドルの回動角を検知する手段と、作業機昇降制御手段と、前輪増速切換手段と、これらの制御手段を備え、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させ、前輪を増速駆動するようにした作業車において、前記作業機の上昇動作と前輪を増速駆動する動作との間に所定の時間差を設けたことを特徴とする作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項２】
前記作業車が、作業機の対地高さを検出する手段を具備し、前記作業機の対地高さが一定値以上になると、前記時間差を解除することを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項３】
前記作業車が、作業機の耕深を検出する手段を具備し、上昇動作時に、前記作業機の耕深が一定値以下になると、前記時間差を解除することを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項４】
前記作業車が、ステアリングハンドルを直進位置から設定角度以上切ると、作業機を上昇させる制御を、有効または無効に切り換える手段を具備し、ステアリングハンドル操作に対して前記作業機を上昇させる機能が無効に設定されている場合には、前記時間差を設けずに前輪を増速駆動することを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【請求項５】
前記作業車が、作業機の対地高さを変更する手段を具備し、ステアリングハンドル操作以外の操作で対地高さが上昇側に操作された場合は、前記時間差を解除して、作業機の上昇動作に関わり無く、前輪増速駆動を行うことを特徴とする請求項１に記載の作業車の前輪増速駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−１３１２１９（Ｐ２００７−１３１２１９Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３２７３８１（Ｐ２００５−３２７３８１）
【出願日】平成１７年１１月１１日（２００５．１１．１１）
【出願人】（０００１９８３３０）石川島芝浦機械株式会社 (74)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月１１日（２００５．１１．１１）
【出願人】（０００１９８３３０）石川島芝浦機械株式会社 (74)
【Ｆターム（参考）】
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