JP2007230387A - 作業車の姿勢検出装置及び作業車の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車体が前後方向に移動するときの加速度が発生しても、車体の水平基準面に対する傾斜角を適正に検出することが可能となる作業車の姿勢検出装置を提供する。
【解決手段】 車体の前後方向の傾斜角を検出する重力式の傾斜角センサ２４が備えられた作業車の姿勢検出装置であって、車体が前後方向に移動するときの加速度を検出する加速度検出手段２００と、その加速度検出手段２００にて検出される前記加速度に基づいて求めた傾斜角補正情報、及び、前記傾斜角センサ２４の検出値に基づいて、車体の水平基準面に対する傾斜角を求める傾斜角算出手段３００とを備える。
【選択図】 図９

Description

本発明は、車体の前後方向の傾斜角を検出する重力式の傾斜角センサが備えられた作業車の姿勢検出装置及びそれを備えた作業車の姿勢制御装置に関する。

上記作業車の姿勢検出装置は、重力式の傾斜角センサによって車体の前後方向の傾斜角を検出するものであるが、このような姿勢検出装置の従来例としては、次のように構成されたものがあった。すなわち、作業車の一例であるコンバインにおいて、車体の前後傾斜姿勢を重力式の傾斜センサにて検出するように構成され、この重力式の傾斜センサの検出値が、車体の水平基準面からの前後方向の傾斜角に対応する情報としてそのまま出力される構成となっていた（例えば、特許文献１参照。）。

そして、前記重力式の傾斜センサは、車体に備えられた容器に所定粘度の液体を収納し、且つ、その液体に浸漬する一対の電極を備えており、車体が水平基準面から傾斜するに伴って容器に対して液面が傾斜して、一対の電極の浸漬量が変化して一対の電極間の静電容量が変化することになるから、その一対の電極間の静電容量の変化を車体の左右傾斜角の情報として電気的に検出する構成となっている。

又、従来の作業車の姿勢制御装置としては、次のように構成されたものがあった。
すなわち、走行装置の接地部に対する車体の前後傾斜角を変更操作自在な姿勢変更操作手段と、その姿勢変更操作手段を制御する姿勢制御手段とが備えられ、この姿勢制御手段が、前記作業車の姿勢検出装置にて検出される車体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定傾斜角に維持されるように姿勢変更操作手段を制御する姿勢制御処理を実行する構成であり、車体が前進及び後進するときの加速度を検出する加速度検出手段が備えられて、前記姿勢制御手段が、加速度検出手段にて検出される加速度が設定許容値よりも小さいときは前記姿勢制御処理を実行するが、加速度が設定許容値を越えると、設定時間が経過する間は前記姿勢制御処理を実行しないように構成されたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−２０４６１３号公報

従来の作業車の姿勢検出装置においては、重力式の傾斜センサの検出値が車体の水平基準面からの前後方向の傾斜角に対応する情報としてそのまま出力される構成となっていることから、次のような不利な面があった。

すなわち、上記したような重力式の傾斜センサは、重力だけが加わっているときは、車体の前後方向の傾斜角を適正に検出することが可能であるが、この姿勢検出装置が備えられる作業車は、車体が前進方向及び後進方向に移動走行するので、例えば車体が停止している状態から前進方向あるいは後進方向に発進する場合、あるいは、走行の途中で速度を増速させたり減速させる場合等においては、移動方向での加速度が発生することになる。

このように車体が前進及び後進するときに加速度が発生すると、加速度に起因して、重力式の傾斜センサにおける容器内の液体の液面は、例えば増速時には車体の移動方向側の液面が低く且つ移動方向とは反対側の液面が高くなる状態で斜め姿勢になる。又、減速時には、逆に、車体の移動方向側の液面が高く且つ移動方向とは反対側の液面が低くなる状態で斜め姿勢になる。

その結果、従来の作業車の姿勢検出装置においては、傾斜角センサの検出値は、車体が前進及び後進するときに発生する加速度に起因した誤差を含む状態で出力されるという不利な面があった。

そこで、従来の作業車の姿勢制御装置では、車体が前進方向及び後進方向に移動するときの加速度を検出する加速度検出手段を備えて、加速度が設定許容値を越えると、加速度に起因して誤った検出結果が出力される姿勢検出装置の検出値を姿勢制御処理に用いないようにしているのであるが、このように車体が前進及び後進するときの加速度が設定許容値を越えると前記姿勢制御処理を実行しない構成であれば、次のような不利な面がある。

すなわち、車体が前進及び後進するときに加速度が発生しているときに、車体の実際の水平基準面からの前後傾斜角が設定傾斜角に維持されている状態であれば問題はないが、コンバイン等の作業車が走行する圃場は凹凸が多く存在するものであるから、車体が前進及び後進するときに加速度が発生している場合であっても、車体の水平基準面からの前後傾斜角が設定傾斜角から外れた状態になる場合もあるが、上記従来構成では、車体が前進及び後進するときの加速度が設定許容値を越えると前記姿勢制御処理を実行しない構成であるから、車体の実際の水平基準面からの前後傾斜角が設定傾斜角から外れた状態のまま走行を継続してしまうという不利がある。

本発明の目的は、車体が前後方向に移動するときに加速度が発生する場合であっても、車体の水平基準面に対する傾斜角を適正に検出することが可能となる作業車の姿勢検出装置を提供する点にある。

又、本発明の他の目的は、車体が前後方向に移動するときに加速度が発生する場合であっても、適正に検出される車体の水平基準面に対する傾斜角に基づいて、車体の水平基準面に対する前後傾斜角を設定傾斜角に維持することが可能となる作業車の姿勢制御装置を提供する点にある。

本発明に係る作業車の姿勢検出装置は、車体の前後方向の傾斜角を検出する重力式の傾斜角センサが備えられたものであって、その第１特徴構成は、車体が前後方向に移動するときの加速度を検出する加速度検出手段と、その加速度検出手段にて検出される前記加速度に基づいて求めた傾斜角補正情報、及び、前記傾斜角センサの検出値に基づいて、車体の水平基準面に対する傾斜角を求める傾斜角算出手段とを備えて構成されている点にある。

第１特徴構成によれば、加速度検出手段によって車体が前後方向に移動するときの加速度が検出され、傾斜角算出手段は、加速度検出手段にて検出される加速度に基づいて重力式の傾斜角センサの検出値に対する傾斜角補正情報を求めて、その傾斜角補正情報及び重力式の傾斜角センサの検出値に基づいて、車体の水平基準面に対する傾斜角を求めることになる。

つまり、車体が前後方向に移動するときに加速度が生じると、重力式の傾斜角センサは、その加速度に起因して車体の実際の傾斜角に対応する検出値とは異なった検出値、すなわち、加速度に起因して発生する誤差分を含む検出値を出力することになり、その誤差の大きさは加速度が大きいほど大きいものとなる。そこで、傾斜角算出手段は、加速度検出手段によって検出される加速度に基づいて、その加速度に起因して発生する重力式の傾斜角センサの誤差分に相当する傾斜角補正情報を求めて、その傾斜角補正情報と傾斜角センサの検出値とから車体の水平基準面に対する傾斜角を求めるのである。その結果、加速度が発生している場合であっても適正に車体の水平基準面に対する傾斜角を求めることが可能となるのである。

従って、車体が前後方向に移動するときに加速度が発生する場合であっても、車体の水平基準面に対する傾斜角を適正に検出することが可能となる作業車の姿勢検出装置を提供できるに至った。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、車体が前進及び後進するときの走行装置の走行速度を変速する走行変速装置を操作する変速レバーが備えられ、前記加速度検出手段が、前記変速レバーの操作位置に基づいて前記加速度を求めるように構成されている点にある。

第２特徴構成によれば、変速レバーが操作されると、走行変速装置が操作されて車体が前進及び後進するときの走行装置の走行速度が変速する。つまり、変速レバーの操作位置が変化すると、走行装置の走行速度が変化するので、そのとき前進方向あるいは後進方向に加速度が発生することになる。そこで、変速レバーの操作位置に対応する走行装置の走行速度は定まるので、変速レバーの操作位置の変化の仕方から加速度を求めることができるのである。

そして、変速レバーの操作位置を検出するための構成としては、例えば、ポテンショメータ等の簡単な構成のセンサを用いて検出することが可能であり、加速度を検出するための構成を簡素なもので済ませることが可能となる。

本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成に加えて、車体が前進及び後進するときの走行装置の駆動速度を検出する走行速度検出手段が備えられ、前記加速度検出手段が、前記走行速度検出手段の検出情報に基づいて前記加速度を求めるように構成されている点にある。

第３特徴構成によれば、前記加速度検出手段は、車体が前進及び後進するときの走行装置の駆動速度を検出する走行速度検出手段の検出情報に基づいて加速度を求めることになるが、走行速度検出手段は、走行装置の駆動速度を検出するものであるから、車速の情報を最も的確に検出することができる。

説明を加えると、駆動源としてのエンジンの動力が走行変速装置にて変速されたのちに走行装置に与えられて走行装置が駆動されることになるが、走行路面の走行抵抗等の走行負荷が変化すると、走行変速装置の変速状態が同じであってもエンジンの出力が変動することがある。言い換えると、走行変速装置を操作する変速レバーの操作位置が同じであっても走行装置の駆動速度が変動することがあるから、変速レバーの操作位置からでは、適正に加速度を求めることができないおそれがある。これに対して、走行装置の駆動速度を検出する構成とすることにより、走行負荷の変動にかかわらず、実際の加速度を精度よく検出することが可能となるのである。

本発明の第４特徴構成は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業車の姿勢検出装置を備えた作業車の姿勢制御装置であって、走行装置の接地部に対する車体の前後傾斜角を変更操作自在な姿勢変更操作手段と、前記姿勢検出装置にて検出される車体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定傾斜角に維持されるように前記姿勢変更操作手段を制御する姿勢制御手段とが備えられている点にある。

第４特徴構成によれば、前記姿勢制御手段は、前記姿勢検出装置にて検出される車体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定傾斜角に維持されるように前記姿勢変更操作手段を制御することになる。前記姿勢検出装置は、車体が前後方向に移動するときの加速度が発生しても、車体の水平基準面に対する前後傾斜角を適正に検出することが可能であるから、姿勢制御手段は、適正に検出される車体の水平基準面に対する前後傾斜角に基づいて姿勢変更操作手段を制御することができる。

このように、車体が前後方向に移動するときに加速度が発生する場合であっても、適正に検出される車体の水平基準面に対する前後傾斜角に基づいて、姿勢変更操作手段を制御する制御動作を継続して実行することが可能となる。

従って、車体が前後方向に移動するときに加速度が発生する場合であっても、車体の水平基準面に対する前後傾斜角を設定傾斜角に維持させることが可能となる作業車の姿勢制御装置を提供できるに至った。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を作業車の一例としてのコンバインに適用した場合について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、コンバインは、左右一対のクローラ式の走行装置１Ｌ，１Ｒ、刈取穀稈を脱穀処理する脱穀装置３、脱穀された穀粒を貯留する穀粒タンク４、搭乗運転部２等を備えた車体Ｖに対して、稲や麦等の植立穀稈を刈り取って脱穀装置３に供給する刈取部１０を昇降自在に備えて構成されている。

刈取部１０は、先端部に設けた分草具６、分草具６にて分草された植立穀稈を引き起こす引起し装置５、引き起こされた穀稈の株元側を切断するバリカン型の刈刃７、刈取穀稈を徐々に横倒れ姿勢に変更しながら後方側に搬送する縦搬送装置８等にて構成され、車体Ｖの前部に横軸芯Ｐ１周りに油圧式の刈取シリンダＣ１によって揺動昇降自在に設けられている。

縦搬送装置８の始端部には、刈取穀稈に接当したときにオン状態となり、刈取穀稈に接当していないときにオフ状態となる株元センサ５３が設けられている。又、上記分草具６の後方側箇所に、刈取部１０の地面に対する高さを検出する超音波式の刈高さセンサ９が設けられている。詳述はしないが、この刈高さセンサ９は、下方側に向けて超音波を発信してから受信するまでの時間を計測することで、刈取部１０の地面に対する高さを検出するように非接触式に構成されている。

そして、このコンバインでは、左右の走行装置１Ｌ，１Ｒの接地部に対する車体Ｖの前後傾斜角及び左右傾斜角を変更操作自在な姿勢変更操作手段１００が設けられている。以下、その構成について説明する。
先ず、左右の走行装置１Ｌ，１Ｒの車体Ｖへの取付構造を説明する。尚、左右の走行装置１Ｌ，１Ｒは夫々同一構成であるから、そのうち左側の走行装置１Ｌについて以下に説明し、右側の走行装置１Ｒについてはその説明を省略する。

図２に示すように、車体Ｖを構成する前後向き姿勢の主フレーム１１に対して固定される支持フレーム１２の前端側には駆動スプロケット１３が回転自在に支持されるとともに、複数個の遊転輪体１４を前後方向に並べた状態で枢支し、且つ、後端部にテンション輪体１５を支持したトラックフレーム１６が前記支持フレーム１２に対して上下動可能に装着されている。そして、前記駆動スプロケット１３とテンション輪体１５及び各遊転輪体１４にわたり無端回動体であるクローラベルトＢが巻回されている。

前記支持フレーム１２の前部側には水平軸芯Ｐ２周りで回動可能に側面視で略Ｌ字形に構成される前ベルクランク１７ａが枢支され、支持フレーム１２の後部側には水平軸芯Ｐ３周りで回動可能に側面視で略Ｌ字形に構成される後ベルクランク１７ｂが枢支されている。そして、前ベルクランク１７ａの下方側端部がトラックフレーム１６の前部側個所に枢支連結され、後ベルクランク１７ｂの下方側端部は、ストローク吸収用の補助リンク１７ｂ１を介して、トラックフレーム１６の後部側個所に枢支連結されている。
一方、前後ベルクランク１７ａ，１７ｂの夫々の上方側端部には、夫々、油圧シリンダＣ２，Ｃ３のシリンダロッドが連動連結されている。前記各油圧シリンダＣ２，Ｃ３のシリンダ本体側は主フレーム１１における横フレーム部分に枢支連結されており、前記各油圧シリンダＣ２，Ｃ３は夫々複動型の油圧シリンダにて構成されている。

そして、前ベルクランク１７ａに対応する油圧シリンダＣ２（以下、左前シリンダという）を最も伸張させるとともに、後ベルクランク１７ｂに対応する油圧シリンダＣ３（以下、左後シリンダという）を最も短縮させると、図２に示すように、トラックフレーム１６が支持フレーム１２に受け止め支持され、トラックフレーム１６が主フレーム１１に最も近づいてほぼ平行状態となる。この状態を下限基準姿勢という。

そして、前記下限基準姿勢にある状態から、左後シリンダＣ３をそのままの状態に維持しながら左前シリンダＣ２を短縮作動させると、図３に示すように、車体Ｖの前部側を接地部に対して離間する方向に姿勢変更（即ち、前上昇操作）することになる。
また、前記下限基準姿勢にある状態から、左前シリンダＣ２をそのままの状態に維持しながら左後シリンダＣ３を伸長作動させると、図４に示すように、車体Ｖの後部側を接地部に対して離間する方向に姿勢変更（後上昇操作）することになる。
又、前記下限基準姿勢にある状態から、左前シリンダＣ２を短縮作動させ、且つ、左後シリンダＣ３を伸長作動させると、図５に示すように、車体Ｖが接地部に対して平行姿勢のまま離間する方向に姿勢変更（上昇操作）することになる。

尚、右側の走行装置１Ｒにおいても同様に、機体前部側に位置する右前シリンダＣ４と、機体後部側に位置する右後シリンダＣ５とが夫々備えられ、左側の走行装置１Ｌと同様な動作を行う。

従って、前記姿勢変更操作手段１００が、車体Ｖにおける左側前部、左側後部、右側前部、及び、右側後部の夫々において前記左右走行装置１Ｌ，１Ｒの接地部に対する高さを各別に変更調節自在な４個の駆動手段としての前記４個の機体姿勢変更用の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５を備えて構成されている。

前記４個の油圧シリンダＣ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の夫々に対応させて、左右走行装置１Ｌ，１Ｒにおける前記各ベルクランク１７ａ，１７ｂの回動支点部に対応する箇所に、その回動量に基づいて前記各油圧シリンダＣ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５の操作量（即ち、伸縮作動したストローク量）を検出するポテンショメータ形のストロ−クセンサ１８，１９，２０，２１が設けられている（図９参照）。

次に、動力伝達系を図６に示す。車体Ｖに搭載されたエンジンＥから出力された動力は、脱穀クラッチ４５を介して脱穀装置３に伝達されるとともに、走行クラッチ４６及び走行変速装置としての無段変速装置４７を介して左右の走行装置１Ｌ，１Ｒのミッション部４８に伝達され、ミッション部４８に伝達された動力は、走行装置１Ｌ，１Ｒに伝達されるとともに、刈取クラッチ４９を介して刈取部１０に伝達される。図中、５０は、ミッション部４８への入力回転数に基づいて車速を検出する車速センサである。

前記無段変速装置４７は、前記搭乗運転部２に設けた変速レバー５１によって変速操作されるように構成され、この変速レバー５１の操作位置を検出するポテンショメータ型の変速レバーセンサ５２が設けられている。つまり、無段変速装置４における図示しない変速操作用のトラニオン軸と変速レバー５１とがリンクを介して機械的に連係されており、変速レバー５１を手動することで無段変速装置４を前進方向並びに後進方向の夫々に無段階に変速操作することが可能な構成となっている。

そして、このコンバインには、車体Ｖの前後方向の傾斜角を検出する重力式の傾斜角センサ２４と、車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を検出する加速度検出手段２００と、その加速度検出手段２００にて検出される前記加速度に基づいて求めた傾斜角補正情報、及び、前記傾斜角センサ２４の検出値に基づいて、車体Ｖの水平基準面に対する傾斜角を求める傾斜角算出手段３００とを備えて構成される姿勢検出装置が設けられている。

説明を加えると、重力の作用によって、車体Ｖの水平基準面に対する前後傾斜角を検出する重力式の前後傾斜角センサ２４が車体Ｖに設けられており、この前後傾斜角センサ２４は次のように構成されている。
すなわち、図７に示すように、車体Ｖに固定された角型の容器４１の内部に、シリコンオイル等からなる所定粘度の液体４２が入れられるとともに、同一形状の金属板を同一間隔で平行に立設した一対の検出電極４３が傾斜角検出方向（図７において左右方向）に間隔をあけて容器４１に固定される状態で２組配置されている。そして、液体４２が重力により初期姿勢（液面水平状態）に復帰しているときに、車体Ｖが傾斜していない状態では、２組の検出電極４３が同一漬浸状態（図７の状態）になり、車体Ｖが傾斜している状態では、２組の検出電極４３の漬浸状態が異なり（図８（イ）の状態）、その各検出電極４３の静電容量を計測してその計測値の差（車体Ｖが傾斜していない状態ではゼロである）を傾斜角情報に対応する検出値に変換する変換回路部４４が備えられている。

又、重力の作用によって、車体Ｖの水平基準面に対する左右傾斜角を検出する重力式の左右傾斜角センサ２３も備えられており、この左右傾斜角センサ２３は、検出方向が異なるが上述したような前後傾斜角センサ２４と同一の構成である。

図９に示すように、マイクロコンピュータ利用の制御装置２２が設けられ、この制御装置２２に、前記各ストロークセンサ１８〜２１、刈高さセンサ９、左右傾斜角センサ２３、前後傾斜角センサ２４、車速センサ５０、変速レバーセンサ５２、及び株元センサ５３の各検出情報が入力されている。又、搭乗運転部２の操作パネルには、後述する自動の姿勢制御の入切を指令する自動入切スイッチ２７、前上げスイッチ４０ａ、後上げスイッチ４０ｂが設けられ、それらの各操作情報も制御装置２２に入力されている。さらに、搭乗運転部２の操作パネルには、車体Ｖに対する刈取部１０の地面に対する高さ即ち刈取高さを設定するボリューム式の刈高さ設定器３９、刈取部１０の上昇指令及び下降指令を指令する刈取昇降レバー２８の操作に基づいて、刈取部上昇を指令する上昇スイッチＳＷ１、刈取部下降を指令する下降スイッチＳＷ２等が備えられ、これらの情報も制御装置２２に入力されている。

一方、制御装置２２からは、刈取シリンダＣ１及び４個の機体姿勢変更用の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５を油圧制御するための油圧制御用の電磁弁２９〜３３に対する駆動信号が夫々出力されている。尚、前記制御装置２２は、刈取作業中において、刈高さセンサ９の検出値が刈高さ設定器３９にて設定された設定刈高さに維持されるように刈取シリンダＣ１を作動させる刈高さ制御を実行する。

そして、図９に示すように、制御装置２２及び変速レバーセンサ５２を利用して、車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を検出する加速度検出手段２００が構成されている。具体的には、制御装置２２が変速レバーセンサ５２の検出値の時間的な変化率から車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を演算にて求める構成となっている。

説明を加えると、無段変速装置４７やミッション部４８におけるギア駆動系等の車体伝動系の各要素から変速レバーセンサ５２の検出値の時間的な変化率に対する車体Ｖの前後方向での加速度との関係を表すモデルに対応する演算式を求めておく。又、前後傾斜角センサ２４において、実際に加速度が加えられたときに液体４２がどのように傾斜するかについての挙動を表すモデルに対応する演算式を求めておく。さらに、前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度と前後傾斜角センサ２４から出力される検出値に対応する値との関係、つまり、液体４２の水平状態からの傾斜角度と、その傾斜角度に対する実際に出力される検出値との関係を表すモデルに基づいて、それらの関係を表す演算式を求めておく。

そして、制御装置２２は、上述したような各種の演算式をメモリに記憶しておき、これらの各種の演算式を用いて、変速レバーセンサ５２の検出値の時間的な変化率から車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を演算にて求め、さらに、その加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差分に相当する傾斜角補正情報を求めて、その傾斜角補正情報と前後傾斜角センサ２４の検出値とから車体Ｖの水平基準面に対する傾斜角を求めるように構成されている。

車体Ｖが前進方向及び後進方向に移動するときの加速度が発生すると、重力式の前後傾斜角センサ２４は、車体が水平基準面から前後方向に傾斜していなくても、加速度に起因して容器４１内の液体４２における液面が、車体Ｖの移動方向側が低い位置になり、且つ、移動方向とは反対側が高くなる状態で斜め姿勢になる。例えば、図８（ロ）は、図の左方向（例えば機体前方）に加速度が生じたときに、上記液体４２の後部側液面が前部側よりも高くなる状態を示している。この場合、車体Ｖが実際には水平基準面から傾斜していないにも拘らず、前後傾斜角センサ２４からは車体Ｖが水平基準面から設定角度だけ後傾側に傾斜しているという誤った検出結果が出力されることになる。このような状態は車体Ｖが後進する場合にも生じるものである。

そこで、制御装置２２が、前記加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差に対応する傾斜角補正情報を求めて、正確な車体Ｖの水平基準面に対する傾斜角を求めるようにしているのである。従って、制御装置２２を利用して、傾斜角算出手段３００が構成されている。

又、前記制御装置２２を利用して、前後傾斜角センサ２４の検出情報に基づいて、車体Ｖの水平基準面に対する前後傾斜角が設定傾斜角に維持されるように、姿勢変更操作手段１００の作動を制御する前後姿勢制御（以下、ピッチング制御という）、及び、左右傾斜角センサ２３の検出情報に基づいて、車体Ｖの水平基準面に対する左右傾斜角が設定傾斜角に維持されるように、姿勢変更操作手段１００の作動を制御する左右姿勢制御（以下、ローリング制御という）を実行する姿勢制御手段４００が構成されている。

前記姿勢制御手段４００は、ピッチング制御において、４個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５のうち、左側前部及び右側前部に位置する２個の油圧シリンダ（左前シリンダＣ２と右前シリンダＣ４）と、左側後部及び右側後部に位置する２個の油圧シリンダ（左後シリンダＣ３と右後シリンダＣ５）のいずれか一方の２個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５を駆動停止させた状態で、他方の２個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５を駆動操作するように構成され、且つ、ローリング制御において、前記４個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５のうち、左側前部及び左側後部に位置する２個の油圧シリンダ（左前シリンダＣ２と左後シリンダＣ３）と、右側前部及び右側後部に位置する２個の油圧シリンダ（右前シリンダＣ４と右後シリンダＣ５）のいずれか一方の２個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５を駆動停止させた状態で、他方の２個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５を駆動操作するように構成されている。

次に、制御装置２２によるピッチング制御の具体的な制御動作について、図１０、図１１のフローチャートに基づいて説明する。尚、このピッチング制御は、脱穀クラッチ４５が入り操作されている状態において実行される構成となっている。つまり、脱穀クラッチ４５の入り切りを検出する脱穀クラッチスイッチ（図示せず）がオンになっているときに実行することになる。

このピッチング制御においては、先ず、変速レバー５１にて指令される目標車速に対応する変速レバーセンサ５２の検出値を設定時間間隔で読み込み、その検出値の時間的な変化率を求める。そして、上述したように予め記憶されている、変速レバーセンサ５２の検出値の時間的な変化率に対する車体Ｖの前後方向での加速度との関係についての演算式から、車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を演算にて求める。

次に、上記したようにして求めた加速度、並びに、上述したように予め記憶されている加速度と前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度との関係についての演算式から、加速度に起因して前後傾斜角センサ２４における液体４２が傾斜する傾斜角度に変換する。さらに、その傾斜角度、並びに、上述したように予め記憶されている前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度と前後傾斜角センサ２４から出力される検出値に対応する値との関係についての演算式から前記傾斜角補正情報を求める。その傾斜角補正情報は、加速度に起因して前後傾斜角センサ２４にて発生する誤差分に相当する値である。そして、その傾斜角補正情報と前後傾斜角センサ２４の実際の検出値とから車体Ｖの水平基準面に対する正確な前後傾斜角を求めるのである。

次に、このようにして求めた車体Ｖの水平基準面に対する正確な傾斜角に基いて姿勢変更操作処理を実行する。
すなわち、図１１に示すように、上述したようにして求めた前後傾斜角センサ２４の検出値と設定前後傾斜角との偏差がピッチングの不感帯を車体Ｖの前傾斜側に外れていれば、機体後部に位置する左右のストロークセンサ１９、２１の検出情報に基づいて、左後シリンダＣ３及び右後シリンダＣ５のいずれかが下限位置に操作されているか否かを判断し、両シリンダＣ３，Ｃ５がいずれも下限位置に操作されていなければ、その両シリンダＣ３，Ｃ５のいずれかが下限位置に達するまで、左後シリンダＣ３及び右後シリンダＣ５を短縮作動させる。左後シリンダＣ３及び右後シリンダＣ５のいずれかが下限位置に操作されれば、左前シリンダＣ２及び右前シリンダＣ４のいずれかが上限位置に達するまで、左前シリンダＣ２及び右前シリンダＣ４を短縮作動させる。

前記前後傾斜角センサ２４の検出値と設定前後傾斜角との偏差がピッチングの不感帯を車体Ｖの後傾斜側に外れていれば、機体前部に位置する左右のストロークセンサ１８、２０の検出情報に基づいて、左前シリンダＣ２及び右前シリンダＣ４のいずれかが下限位置に操作されているか否かを判断し、両シリンダＣ２，Ｃ４がいずれも下限位置に操作されていなければ、その両シリンダＣ２，Ｃ４のいずれかが下限位置に達するまで、左前シリンダＣ２及び右前シリンダＣ４を伸長作動させる。左前シリンダＣ２及び右前シリンダＣ４のいずれかが下限位置に操作されれば、左後シリンダＣ３及び右後シリンダＣ５のいずれかが上限位置に達するまで、左後シリンダＣ３及び右後シリンダＣ５を伸長作動させる。尚、前記設定前後傾斜角としては、走行装置１Ｌ，１Ｒの接地部が水平姿勢にあるときに車体Ｖが水平姿勢となるような値が設定されている。

このようにして、車体Ｖの高さを極力低くするようにしながら、車体Ｖの前後傾斜角と水平状態に対応する前後傾斜角との角度ずれが不感帯内に収まるように姿勢変更操作処理を実行するのである。尚、上記したように２個の油圧シリンダを駆動操作するときには、駆動操作する２個の油圧シリンダによる操作量（シリンダ伸縮量）の変化速度に差がある場合には、例えば、速度が遅い方の油圧シリンダを連続的に駆動させながら、速度が速い方の油圧シリンダの駆動を間欠駆動する等、２個の油圧シリンダの操作状態を調整することにより、駆動操作する２個の油圧シリンダ間の操作量の差を設定値内に収めるように作動を制御する構成となっている。

従って、上記構成によれば、車体Ｖが前後方向に移動するときに加速度が発生した場合であっても、その加速度に起因した前後傾斜角センサ２４における誤差を少ない状態で車体Ｖの水平基準面に対する正確な前後傾斜角を求めることができ、車体の水平基準面に対する前後傾斜角を設定傾斜角に維持させることが可能となる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態を説明する。この実施形態では、前記加速度検出手段２００による加速度を検出する構成が異なるが、それ以外の構成は第１実施形態と同じであるから、異なる構成についてのみ説明し、同じ構成については説明は省略する。

すなわち、この実施形態では、前記制御装置２２を利用して構成されている前記加速度検出手段２００が、車速センサ５０の検出情報に基づいて前記加速度を求めるように構成されている。すなわち、車速センサ５０は、図６に示すように、無段変速装置４７を介してミッション部４８に伝達される動力の回転速度に基づいて車速を検出するものであって、車体が前進及び後進するときの走行装置１Ｌ，１Ｒの駆動速度を検出する走行速度検出手段として機能するものである。

この実施形態では、車速センサ５０の検出値の時間的な変化率から車体Ｖの前後方向での加速度を演算にて求めるようになっており、第１実施形態と同様にして、前後傾斜角センサ２４において、実際に加速度が加えられたときに液体４２がどのように傾斜するかについての挙動を表すモデルに対応する演算式を求めておき、さらに、前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度と前後傾斜角センサ２４から出力される検出値に対応する値との関係、つまり、液体４２が水平になっている状態からの傾斜角度が変化したときの、実際に出力される検出値との関係を表すモデルに基づいてそれらの関係を表す演算式を求めておく。

そして、制御装置２２は、上述したような各種の演算式をメモリに記憶しておき、これらの各種の演算式を用いて、車速センサ５０の検出値の時間的な変化率から車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を演算にて求めたのち、その加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差分に相当する傾斜角補正情報を求めて、その傾斜角補正情報と前後傾斜角センサ２４の検出値とから車体Ｖの水平基準面に対する傾斜角を求めるように構成されている。

以下、前記制御装置２２のピッチング制御における具体的な制御動作について説明する。
図１２に示すように、前記制御装置２２が前記車速センサ５０の検出値を設定時間間隔で読み込み、この車速センサ５０の検出値の差分値に基づいて車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を演算にて求める。次に、その求めた加速度、並びに、上述したように予め記憶されている加速度と前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度との関係についての演算式から、加速度に起因して前後傾斜角センサ２４における液体４２が傾斜する傾斜角度を求める。さらに、その傾斜角度、並びに、上述したように予め記憶されている前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度と前後傾斜角センサ２４から出力される検出値に対応する値との関係についての演算式から前記傾斜角補正情報を求める。この傾斜角補正情報は、加速度に起因して前後傾斜角センサ２４にて発生する誤差分に相当する値である。そして、その傾斜角補正情報と前後傾斜角センサ２４の実際の検出値とから車体Ｖの水平基準面に対する正確な傾斜角を求める。そして、第１実施形態と同様にして、このようにして求めた正確な車体の水平基準面に対する前後傾斜角に基いて姿勢変更操作処理を実行する。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を列記する。

上記第１実施形態では、変速レバーセンサの検出値の時間的な変化率と加速度との関係、加速度と前後傾斜角センサの傾斜角度との関係、前後傾斜角センサの傾斜角度と前後傾斜角センサの検出値に対応する値との関係の夫々について、挙動を表すモデルに対応する演算式を記憶しておき、夫々の演算処理を各別に行う構成としたが、このような構成に代えて次のように構成してもよい。

すなわち、無段変速装置４７やミッション部４８におけるギア駆動系等の車体伝動系の各要素から変速レバーセンサ５２の検出値の時間的な変化率に対する車体Ｖの前後方向での加速度との関係を表すモデル、前後傾斜角センサ２４について実際に加速度が加えられたときに液体４２がどのように傾斜するかについての挙動を表すモデル、前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度と前後傾斜角センサ２４から出力される検出値との関係を表すモデル等を用いて、ソフト処理によるシミュレーションによって、変速レバーセンサの検出値の時間的な変化率と、加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差分に相当する傾斜角補正情報との関係を関連つけてマップデータとして求めるようにして、そのマップデータを記憶させておき、変速レバーセンサの検出値の時間的な変化率から一挙に、加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差分に相当する傾斜角補正情報を求めて、その傾斜角補正情報と前後傾斜角センサ２４の検出値とから車体Ｖの水平基準面に対する傾斜角を求めるように構成としてもよい。

第２実施形態では、車速センサの検出値の時間的な変化率と加速度との関係、加速度と前後傾斜角センサの傾斜角度との関係、前後傾斜角センサの傾斜角度と前後傾斜角センサの検出値に対応する値との関係の夫々について、挙動を表すモデルに対応する演算式を記憶しておき、夫々の演算処理を各別に行う構成としたが、このような構成に代えて次のように構成してもよい。

すなわち、前後傾斜角センサ２４について実際に加速度が加えられたときに液体４２がどのように傾斜するかについての挙動を表すモデル、前後傾斜角センサ２４における液体４２の傾斜角度と前後傾斜角センサ２４から出力される検出値との関係を表すモデル等を用いて、ソフト処理によるシミュレーションによって、加速度と、その加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差分に相当する傾斜角補正情報との関係を関連つけてマップデータとして求めるようにして、そのマップデータを記憶させておき、車速センサの検出値から加速度を求めたのち、その加速度から一挙に、加速度に起因して発生する前後傾斜角センサ２４の誤差分に相当する傾斜角補正情報を求めて、その傾斜角補正情報と前後傾斜角センサ２４の検出値とから車体Ｖの水平基準面に対する傾斜角を求めるように構成としてもよい。

上記実施形態では、加速度検出手段として、変速レバーセンサや車速センサを用いて加速度を検出するようにしたが、このような構成に代えて、車体Ｖが前後方向に移動するときの加速度を直接検出する加速度センサを用いる構成としてもよい。

上記実施形態では、走行変速装置としての無段変速装置の変速操作用のトラニオン軸と変速レバーとが機械的に連係される構成としたが、このような構成に代えて、無段変速装置をアクチュエータにより変速する構成とし、変速レバーの操作位置を検出する変速レバーセンサにて検出して、その変速レバーセンサの検出結果に基づいて、変速位置に対応する変速状態となるようにアクチュエータを制御する構成としてもよい。

上記実施形態では、前記傾斜角補正情報及び前記傾斜角センサの検出値に基づいて求められた車体の水平基準面に対する正確な傾斜角の情報に基づいて、車体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定傾斜角に維持されるように姿勢変更操作手段を制御する姿勢制御手段が備えられる構成としたが、このような構成に限らず、例えば、車体の水平基準面に対する正確な傾斜角の情報を、表示装置にて表示させるようにしたり、音声情報によって報知させるようにする等、出力手段にて作業者が識別可能なように出力させる形態としてもよい。

上記実施形態では、走行装置を、左右一対のクローラ式の走行装置で構成したが、これに限るものではなく、例えば、単一の走行装置でもよく、又、クローラ式ではなく車輪式の走行装置でもよい。

上記実施形態では、姿勢変更操作手段１００を、機体本体Ｖの前後左右の４箇所に位置した４個の油圧シリンダＣ２〜Ｃ５にて構成したが、油圧シリンダ以外に、電動モータとネジ送り機構等からなる他の駆動手段にて構成してもよい。又、走行装置を接地部に対する車体の前後傾斜角を１個の駆動手段によって変更操作する構成としてもよい。

上記実施形態では、作業車としてコンバインを例示したが、例えば農用トラクタ、田植え機等、コンバイン以外の作業車であってもよい。

コンバインの前部を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 走行装置の昇降操作構成を示す側面図 コンバインの動力伝達図 傾斜角検出手段の構成を示す斜視図 傾斜角検出手段の検出動作を示す側面図 制御構成を示すブロック図 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート 制御作動を示すフローチャート

符号の説明

１Ｌ，１Ｒ 走行装置
２４ 前後傾斜角検出手段
５０ 走行速度検出手段
５１ 目標車速指令手段
１００ 姿勢変更操作手段
２００ 加速度検出手段
３００ 傾斜角算出手段
４００ 姿勢制御手段
Ｖ 車体

Claims (4)

1. 車体の前後方向の傾斜角を検出する重力式の傾斜角センサが備えられた作業車の姿勢検出装置であって、
   車体が前後方向に移動するときの加速度を検出する加速度検出手段と、
   その加速度検出手段にて検出される前記加速度に基づいて求めた傾斜角補正情報、及び、前記傾斜角センサの検出値に基づいて、車体の水平基準面に対する傾斜角を求める傾斜角算出手段とを備えて構成されている作業車の姿勢検出装置。
2. 車体が前進及び後進するときの走行装置の走行速度を変速する走行変速装置を操作する変速レバーが備えられ、
   前記加速度検出手段が、前記変速レバーの操作位置の情報に基づいて前記加速度を求めるように構成されている請求項１記載の作業車の姿勢検出装置。
3. 車体が前進及び後進するときの走行装置の駆動速度を検出する走行速度検出手段が備えられ、
   前記加速度検出手段が、前記走行速度検出手段の検出情報に基づいて前記加速度を求めるように構成されている請求項１記載の作業車の姿勢検出装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業車の姿勢検出装置を備えた作業車の姿勢制御装置であって、
   走行装置の接地部に対する車体の前後傾斜角を変更操作自在な姿勢変更操作手段と、前記姿勢検出装置にて検出される車体の水平基準面に対する前後傾斜角が設定傾斜角に維持されるように前記姿勢変更操作手段を制御する姿勢制御手段とが備えられている作業車の姿勢制御装置。
   
   

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