JP3641546B2

JP3641546B2 - 作業車

Info

Publication number: JP3641546B2
Application number: JP05651798A
Authority: JP
Inventors: 猛裏
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2018-03-09
Also published as: JPH11254984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操向操作自在に構成された駆動型の左右の前車輪と、駆動型の左右の後車輪と、この左右の後車輪を独立して制動する制動装置とを備え、前車輪の操向操作と連動して前車輪の周速度を後車輪の周速度より増速させ、かつ、旋回内側の制動装置を制動操作する制御手段を備えた作業車に関し、詳しくは、高速走行時に小半径での旋回を阻止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のように構成された作業車として特開平７‐１２５５５３号公報に示されるものが存在し、この従来例では、走行速度を検出するドップラー式の車速センサを車体下腹部に備え、この車速センサで計測される走行速度が低速である状態で操向操作を行った場合にのみ、前車輪の増速と旋回内側の後車輪の制動とを行うコントローラを備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前述した従来例について考えるに、この従来例では高速走行時に前車輪の増速と、旋回内側の後車輪の制動とを阻止することで安定的な走行を可能にするものとなっている。しかし、ドップラー式の車速センサを用いているので、地表の凹凸や、車体の振動が検出精度に影響を与えることもあり、改善の余地がある。そこで、ミッションケース内や車軸ケース内の伝動軸の回転速度をピックアップ型等のセンサで計測することで車体の走行速度を判別することも考えられるが、ミッションケースや、車軸ケースはオイルが満たされ、伝動軸はミッションケースや車軸ケースの壁面より更に内方に位置することから、センサの配置構造が複雑化しやすくセンサの保守も困難なものとなり改善の余地がある。
【０００４】
本発明の目的は、車体の走行速度を簡便な構造で精度高く計測して高速走行時に前車輪の増速と、旋回内側の後車輪の制動とを阻止し得る作業車を合理的に構成する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴（請求項１）は冒頭に記した通り、操向操作自在に構成された駆動型の左右の前車輪と、駆動型の左右の後車輪と、この左右の後車輪を独立して制動する制動装置とを備え、車体後部にロータリ耕耘装置を連結してあり、
前車輪の操向操作と連動して前車輪の周速度を後車輪の周速度より増速させ、かつ、旋回内側の制動装置を制動操作するとともに、前記ロータリ耕耘装置を上昇作動させるように構成した制御手段を備えた作業車において、
エンジンの回転速度を計測する回転速度センサを備えると共に、車体に備えた変速装置の変速位置と前記回転速度センサで計測されたエンジンの実回転速度とから車体の走行速度を判別する速度判別手段を備え、
この速度判別手段で判別される走行速度が設定値以上である場合には前記前車輪の増速状態の現出と、制動装置の制動状態の現出と、ロータリ耕耘装置の上昇とを牽制阻止する阻止手段を備え、
前記回転速度センサで判別されるエンジンの実回転速度が設定値未満である場合には前記前車輪の増速状態の現出と、制動装置の制動状態の現出と、ロータリ耕耘装置の上昇とを牽制阻止する副阻止手段を備えている点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【０００６】
本発明の第２の特徴（請求項２）は請求項１において、走行速度が設定値以上である場合や、エンジン回転速度が設定値未満である場合の検出にともなって、前車輪の増速状態の現出と、制動装置の制動状態の現出と、ロータリ耕耘装置の上昇とを牽制阻止するモードと、
走行速度が設定値以上である場合や、エンジン回転速度が設定値未満である場合の検出に拘わらず、前記牽制阻止を行わないモードとに、切換操作可能なモードスイッチを設けてある点にあり、その作用、及び、効果は次の通りである。
【０００７】
〔作用〕
上記第１の特徴によると、速度判別手段が変速装置の変速位置とエンジン回転速度とに基づいて車体の走行速度を判別するので、従来例のように地面の凹凸や、車体の振動の影響を受けずに精度の高い計測が可能になると共に、この速度判別手段での判別された値が設定値以上である場合には阻止手段が前車輪の増速と旋回内側の後車輪の制動とを阻止するものとなり、しかもこの速度判別手段が変速装置の変速レバーの操作位置を計測するポテンショメータやリミットスイッチのように配設が容易で点検保守も楽に行えるセンサ類と、エンジンのクランク軸と連動して回転する系や冷却ファン等、露出する回転系の回転速度を近接センサのように配設が容易で点検保守も楽に行えるセンサ類とを用いて構成できるものとなる。
【０００８】
また、エンジンの回転速度が設定値未満である場合には、副阻止手段が前車輪の増速も旋回内側の後車輪の制動も牽制阻止するので、前車輪の増速と旋回内側の後車輪の制動とが行われる際には過大な負荷が作用するものであるに拘わらず、エンジンに対する過負荷を回避できるものとなる。特に、路上走行時にはエンジン回転速度を比較的低い値に設定して走行するものであるが、本発明によるとエンジン回転速度から非作業状態であることを判別して路上での無用な急旋回も阻止できるものとなる。
【０００９】
〔発明の効果〕
従って、車体の走行速度を簡便な構造で精度高く計測して高速走行時には前車輪の増速と、旋回内側の後車輪の制動とを確実に阻止し得る作業車が合理的に構成されたのである。又、急旋回に伴う過負荷によるエンジン停止を回避するばかりで無く、路上を走行した場合にも急旋回を回避して車体バランスを崩さず円滑な走行を可能にするものとなった。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、前車輪１及び後車輪２を備えた車体の前部にエンジン３を配置すると共に、このエンジン３からの動力が主クラッチハウジング４に内装された主クラッチを介して伝えられるミッションケース５を車体の後部に配置し、このミッションケース５の後端上部位置にリフトシリンダ６で駆動昇降される左右一対のリフトアーム７を備え、又、車体の中央部にメータパネル８とステアリングハンドル９と、運転座席１０とを配置し、更に、この運転座席１０の右側部にリフトアーム７を制御するポジションレバー１１を配置し、この運転座席１０の左側部にミッションケース内の変速装置を変速操作する主変速レバー１２Ａと副変速レバー１２Ｂとを配置して作業車の一例としての農用トラクタを構成する。
【００１１】
車体の後端位置に対して２点リンク機構１３を介して対地作業装置としてのロータリ耕耘装置１４を分離自在に連結してあり、この２点リンク機構１３と前記左右のリフトアーム７との間に左右一対のリフトロッド１５を介装することで、リフトシリンダ６の駆動力でロータリ耕耘装置１４の昇降を行えるよう構成してある。又、このロータリ耕耘装置１４の後端位置に横向き姿勢の軸芯Ｐ周りで揺動自在に接地型の後カバー１４Ａを備え、この後カバー１４Ａの揺動姿勢から該ロータリ耕耘装置１４の対地高さを計測するポテンショメータ型のカバーセンサ１６を備えている。
【００１２】
図２に示すように、ステップ１７の左側には踏み操作で前記主クラッチを切り操作する主クラッチペダル１８を備えており、ステップ１７の右側には左右の後車輪２，２に対して独立して制動力を作用させる左右一対のサイドブレーキペダル１９，１９を備えている。又、ステアリングハンドル９の操作力をパワーステアリング機構（図示せず）を介して左右の前車輪１，１に伝える操向操作系が形成されている。
【００１３】
図１，図３，図４に示すように、前記ミッションケース５の下部位置には前輪変速装置Ａを備え、この前輪変速装置Ａは前車輪１の周速度と後車輪２の周速度とを等しくする等速駆動状態と、車体を小半径で旋回させるために前車輪１の周速度を後車輪２の周速度より増速させる増速駆動状態と、前車輪１に動力を伝えない二輪駆動状態とを現出し得るよう構成されている。つまり、この前輪変速装置Ａは後車輪２の差動装置２Ａに対してミッションケース５の変速装置５Ａからの動力を入力する入力軸２１からの動力がギヤ連動機構２２を介して伝えられる中間軸２３と、この中間軸２２と平行姿勢で支承された前輪駆動軸２４と、中間軸２３からの動力を標準ギヤ機構２５を介して前輪駆動軸２４に伝える摩擦多板式の標準クラッチ２６と、中間軸２３からの動力を増速ギヤ機構２７を介して前輪駆動軸２４に伝える摩擦多板式の増速クラッチ２８とを備えて成り、標準クラッチ２６、増速クラッチ２８夫々は圧油の供給によって入り状態に達して動力を伝えるよう構成されている。又、この前輪駆動軸２４の前端からの動力を中間伝動軸２９を介して前記前車輪１の差動装置１Ａに伝える伝動系が形成されている。
【００１４】
又、左右の後車輪２，２に対する車軸２Ｂ，２Ｂに制動力を作用させる制動装置としての摩擦式のサイドブレーキ３１，３１を備えており、このサイドブレーキ３１は圧油の供給により内部のピストンが作動して摩擦板同士を圧接し、後車輪２に対して圧油の圧力に比例した制動力を作用させ得るよう構成されている。
そして、前記標準クラッチ２６、増速クラッチ２７夫々に対する圧油を制御する電磁操作型の切換弁３２、左右のサイドブレーキ３１，３１に対する左右の電磁比例型のブレーキ弁３３，３３、前記リフトシリンダ６に対する圧油を制御する電磁操作型の昇降弁３４夫々を備えると共に、これらの弁３２，３３，３３，３４に対して圧油を供給するようエンジン３で駆動される油圧ポンプ３５が備えられている。尚、前記ブレーキ弁３３，３３は夫々ともソレノイドに供給される電流値に比例した開度を得る電磁比例型のものが用いられている。
【００１５】
図３に示すように、この操向操作系の操向操作量を計測するポテンショメータ型のステアリングセンサ３６を備え、前記左右のサイドブレーキペダル１９，１９の近傍位置にこれらの踏み込み操作を検出するブレーキセンサ３７，３７を備え、エンジン３の出力軸３Ａに備えたギヤに近接する位置にエンジン３の回転速度を計測するピックアップ型のエンジン回転速度センサ３８を備え、主変速レバー１２Ａの操作位置を判別するよう基端部にポテンショメータ型の主レバーセンサ３９Ａを備え、副変速レバー１２Ｂの操作位置を判別するよう基端部にリミットスイッチ型の副レバーセンサ３９Ｂを備えている。
【００１６】
前記メータパネル８に対して図５に示すように前車輪１の駆動モードを設定するダイヤル４１を備えており、このダイヤル４１は後車輪２のみを駆動する状態を維持する「２ＷＤ」位置と、前記等速駆動状態を現出する「４ＷＤ」位置と、前車輪１が設定角度以上操向操作された際に前記前輪変速装置Ａからの増速動力を前車輪１に伝えて前記増速駆動状態を現出する「倍速」位置と、前車輪１が設定角度以上操向操作された際に前記前輪変速装置Ａからの増速動力を前車輪１に伝えると同時に旋回内側の後車輪２のサイドブレーキ３１を制動操作する「倍速／ＡＤ」位置とに設定自在に構成されている。
【００１７】
このトラクタでは図５に示すように、マイクロプロセッサを備えた制御手段としての制御装置４０を備えており、この制御装置４０に対して、前記ダイヤル４１の設定位置を判別するモードスイッチ４２と、前記ステアリングセンサ３６と、前記左右のブレーキセンサ３７，３７と、前記回転速度センサ３８と、前記主レバーセンサ３９Ａと、前記副レバーセンサ３９Ｂと、前記ポジションレバー１１の操作位置を計測するポテンショメータ型のレバーセンサ４３と、前記リフトアームの揺動量を計測するポテンショメータ型のリフトアームセンサ４４と、前記ロータリ耕耘装置１４の目標耕深を設定するポテンショメータ型の耕深設定器４５と、前記カバーセンサ１６とからの信号が入力する系が形成されると共に、切換弁３２の標準クラッチ２６入り操作側の標準ソレノイド３２Ｌと、切換弁３２の増速クラッチ２８入り操作側の増速ソレノイド３２Ｈと、前記ブレーキ弁３３，３３夫々のブレーキソレノイド３３Ｓ，３３Ｓと、前記昇降弁３４を上昇側に操作する上昇ソレノイド３４Ｕと、昇降弁３４を下降側に操作する下降ソレノイド３４Ｄ夫々に信号を出力する系が形成されている。
【００１８】
又、前記カバーセンサ１６から制御装置４０に対する入力信号系に対して分離自在なカプラー４６を介装してロータリ耕耘装置１４の車体からの分離時には信号系を分離可能に構成すると共に、このカプラー４６より制御装置４０の側の信号線にプルアップ抵抗４７を備えることでカプラー４６を分離した場合には信号線の電圧を電源電圧まで上昇させてカプラー４６が分離状態にあることを電圧の状態から判別できるよう構成されている。
【００１９】
尚、ポジションレバー１１を操作した場合には、レバーセンサ４３で計測されるポジションレバー１１の設定位置が対車体目標高さに設定され、この目標高さを基準に形成される不感帯の領域内にリフトアームセンサ４４で計測される信号値が達するまでロータリ耕耘装置１４の昇降を行うようポジション制御の形態が設定され、又、ポジションレバー１１を最下降位置に設定した場合には自動耕深制御が開始されると共に、この自動耕深制御では、耕深設定器４５で地面を基準にした目標耕深が設定されると共に、この目標耕深を基準に形成される不感帯の領域内にカバーセンサ１６で計測される信号値が達するまでロータリ耕耘装置１４の昇降が行われるよう制御の形態が設定されている。
【００２０】
前記制御装置４０は、前述したロータリ耕耘装置１４の昇降制御の他に前輪変速装置Ａの制御とサイドブレーキ３１の制御とを行うプログラムがセットされている。つまり、図６のフローチャートに示すようにモードスイッチ４２からの信号を入力して前車輪１の駆動モードを判別して「２ＷＤ」位置に操作されている場合には切換弁３２を中立位置に操作して前車輪１に対する伝動を遮断した状態を維持し（＃１０１〜＃１０３ステップ）、次にモードスイッチ４２が「４ＷＤ」の位置に操作されている場合には切換弁３２の標準ソレノイド３２Ｌを駆動して４輪駆動状態を維持し（＃１０４、＃１０５ステップ）、これ以外の場合には、切換弁３２の標準ソレノイド３２Ｌを駆動して４輪駆動状態に設定した状態で、リフトアームセンサ４４からの信号に基づいてリフトアーム７が上限にないことが判明した場合、カバーセンサ１６からの信号が所定の電圧域内に存在し、ロータリ耕耘装置１４が車体に連結されていることが判明した場合には（＃１０６〜＃１１０ステップ）、旋回制御ルーチンの処理を行い（＃２００ステップ）、これらの条件が成立しない場合には、切換弁３２の標準ソレノイド３２Ｌの駆動状態を維持して４輪駆動状態を維持し、この制御をリセットされるまで継続するものとなっている（＃１１１ステップ）。
【００２１】
尚、リフトアーム７が上限にある際に旋回制御ルーチンの制御を阻止する理由は、ロータリ耕耘装置等の対地作業装置を上限に上昇させた状態での走行は非作業状態にあるので小半径での旋回が不要だからであり、又、カバーセンサ１６から入力される信号が所定の電圧域に存在しない際に旋回制御ルーチンの制御を阻止する理由は、制御装置４０に入力される信号電圧が略電源電圧まで上昇していると、ロータリ耕耘装置１４が車体から分離され非作業状態にあり、このような非作業時には小半径での旋回が不要であるからである。
【００２２】
図７のフローチャートに示すように旋回制御ルーチン（＃２００ステップ）では、エンジン回転速度センサ３８からの信号を入力してエンジン３の回転速度が設定値未満であることを判別した場合には、切換弁３２の標準ソレノイド３２Ｌの駆動状態を保持して４輪駆動状態を維持し、ブレーキ弁３３を中立位置に保持してサイドブレーキ３１を非制動状態に維持し（ブレーキセンサ３７でサイドブレーキペダル１９が操作されたことを検出した場合にのみ対応するサイドブレーキ３１を制動操作する）（＃２０１〜＃２０４ステップ）、又、エンジン３の回転速度が設定値以上であることを判別した場合でも、主レバーセンサ３９Ａと、副レバーセンサ３９Ｂとからの信号に基づいて変速装置５Ａの変速段から車体の走行速度を判別し、この走行速度が設定値以上である場合にも前述と同様に切換弁３２の標準ソレノイド３２Ｌの駆動状態を保持して４輪駆動状態を維持し（＃２０５〜＃２０７ステップ）、更に、車体の走行速度が設定値未満でも、ステアリングセンサ３６からの信号に基づいて判別される操向操作角度が設定角度θ未満であることを判別した場合にも、切換弁３２の標準ソレノイド３２Ｌの駆動状態を保持して４輪駆動状態を維持し、ブレーキ弁３３を中立位置に保持してサイドブレーキ３１を非制動状態に維持するものとなっている（＃２０８、＃２０９ステップ）。尚、変速装置５Ａの変速段とエンジン３の回転速度とから車体の走行速度を判別するプログラムで速度判別手段が構成されている。
【００２３】
次に、ステアリングセンサ３６からの信号に基づいて判別される操向操作角度が設定角度θ以上であることが判別された場合には、モードスイッチ４２の操作位置を判別して「倍速／ＡＤ」位置にある場合にのみ旋回内側のサイドブレーキ３１に対するブレーキ弁３３のソレノイド３３Ｓを駆動して旋回内側のサイドブレーキ３１を制動操作すると共に、ロータリ耕耘装置１４を上限まで上昇させ、切換弁３２の増速ソレノイド３２Ｈを駆動して前輪変速装置Ａの増速クラッチ２８を入り操作して前車輪１の増速を行う制御を前車輪１が設定角度θより小さい値に復元操作されるまで継続するものとなっている（＃２１０〜＃２１４ステップ）。尚、エンジン３の回転が設定値未満である場合に前車輪１の増速とサイドブレーキ３１の制動とを阻止するプログラムで副阻止手段が構成され、変速装置５Ａの変速段とエンジン３の回転速度とから判別される走行速度に基づいて前車輪１の増速とサイドブレーキ３１の制動とを牽制阻止するプログラムによって阻止手段が構成されている。
【００２４】
又、前記ブレーキ弁３３はソレノイド３３Ｓに供給される制御電流の値に正比例した開度を得る電磁比例型のものが用いられ、このソレノイド３３Ｓに供給される電流によって制動力を調節できるものとなっている。そして、フローチャートには記載していないが、走行速度が高速であるほどソレノイド３３Ｓに対して供給される電流値を増大させることで、ブレーキ３１のピストンを迅速に作動させて制動を開始するまでの時間を短縮して所望の位置での旋回を行うようにも制御装置４０の制御動作が設定されている。尚、制御装置４０はソレノイド３３Ｓに対して間歇信号の送るよう構成されるとともに、この間歇信号のデューティ比の設定でＰＷＭ式にソレノイド３３Ｓに供給する電流値を調節し得るものとなっており、この電流値を精度良く制御するために、エンジン回転速度センサ３８で計測されるエンジン３の回転速度に基づいて油圧ポンプ３５から供給される作動油の圧力を求めてブレーキ弁３３のソレノイド３３ｓに供給される電流値の補正を行うように制御装置４０の制御動作が設定されている。
【００２５】
このように本トラクタではモードスイッチ４２を「倍速」位置、「倍速／ＡＤ倍速」位置の何れかに設定した状態で作業を行った場合には、操向操作と連動して前車輪１の増速、あるいは、前車輪１の増速と旋回内側の後車輪２の制動とを自動的に行って小半径での旋回を可能にすると共に、例えば、モードスイッチ４２を「倍速」位置、あるいは、「倍速／ＡＤ倍速」位置に設定した状態でロータリ耕耘装置１４を上限まで上昇させない状態で路上走行を行った場合でも、走行速度に基づいて小半径での旋回の必要性を判断して前車輪１の増速、旋回内側の後車輪２の制動操作を牽制阻止するので、高速走行時に小半径での旋回を行って車体のバランスを崩したり、不必要な小半径での旋回を回避して操作感覚に違和感のない良好な操作感覚で操向操作を行えるものとなっている。
【００２６】
又、車体に対してロータリ耕耘装置１４が連結されていない場合、車体にロータリ耕耘装置１４が連結されていても上限位置まで上昇された状態にある場合にも設定角度θを越えるステアリング操作が行われても前車輪１の増速を行わないものとなって、作業者のステアリングハンドルの操作感覚を狂わせず、車体の姿勢を安定させた走行を可能にするものとなっている。特に、作業時にはロータリ耕耘装置１４が接地状態にあって耕起作業を行っている際にはロータリ耕耘装置１４を上昇させる操作を特別に行わずとも操向操作と連動してロータリ耕耘装置１４を上限まで上昇させる制御が行われるので作業者の操作の手間を省いて楽な作業を可能にするものとなっている。
【００２７】
特に、エンジン３の回転速度が低い場合には前車輪１の増速、サイドブレーキ３１の制動を行わないので過負荷によるエンジン３の停止が回避されるものとなっており、又、変速装置５の変速段とエンジン３の回転速度とに基づいて車体の走行速度を判別し、この走行速度が高速度である場合には前車輪１の増速、サイドブレーキ３１の制動を行わないので、高速走行状態での旋回に伴う車体バランスの悪化を回避して安定的な走行を可能にするものとなっており、この走行速度を判別するにも変速装置５の変速段とエンジン３の回転速度とに基づくので簡単な構造でありながら、精度高く走行速度を判別して確実な牽制阻止を行い得るものとなっている。
【００２８】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、例えば、エンジンの回転速度を判別するに冷却ファンを駆動する系やエンジンのカム軸を駆動する系の速度を計測するようセンサを配置することが可能であり、オルタネータからの信号の電圧や、出力される信号の周期に基づいてエンジンの回転速度を計測するようオルタネータをセンサに兼用することも可能である。又、変速段を判別するに変速操作具と変速装置との間に形成される操作系の操作量を計測するポテンショメータ等を備えて構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】トラクタの全体側面図
【図２】トラクタ前部の平面図
【図３】車体の伝動系の平面図
【図４】車体の油圧回路図
【図５】制御系のブロック回路図
【図６】メインの制御動作のフローチャート
【図７】旋回制御ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１前車輪
２後車輪
５Ａ変速装置
３１制動装置
３８回転速度センサ
４０制御手段

Claims

操向操作自在に構成された駆動型の左右の前車輪と、駆動型の左右の後車輪と、この左右の後車輪を独立して制動する制動装置とを備え、車体後部にロータリ耕耘装置を連結してあり、
前車輪の操向操作と連動して前車輪の周速度を後車輪の周速度より増速させ、かつ、旋回内側の制動装置を制動操作するとともに、前記ロータリ耕耘装置を上昇作動させるように構成した制御手段を備えた作業車であって、
エンジンの回転速度を計測する回転速度センサを備えると共に、車体に備えた変速装置の変速位置と前記回転速度センサで計測されたエンジンの実回転速度とから車体の走行速度を判別する速度判別手段を備え、
この速度判別手段で判別される走行速度が設定値以上である場合には前記前車輪の増速状態の現出と、制動装置の制動状態の現出と、ロータリ耕耘装置の上昇とを牽制阻止する阻止手段を備え、
前記回転速度センサで判別されるエンジンの実回転速度が設定値未満である場合には前記前車輪の増速状態の現出と、制動装置の制動状態の現出と、ロータリ耕耘装置の上昇とを牽制阻止する副阻止手段を備えている作業車。
走行速度が設定値以上である場合や、エンジン回転速度が設定値未満である場合の検出にともなって、前車輪の増速状態の現出と、制動装置の制動状態の現出と、ロータリ耕耘装置の上昇とを牽制阻止するモードと、
走行速度が設定値以上である場合や、エンジン回転速度が設定値未満である場合の検出に拘わらず、前記牽制阻止を行わないモードとに、切換操作可能なモードスイッチを設けてある請求項１記載の作業車。