JPH0662091B2 - 作業車のパワ−ステアリング装置 - Google Patents

作業車のパワ−ステアリング装置

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JPH0662091B2
JPH0662091B2 JP60095192A JP9519285A JPH0662091B2 JP H0662091 B2 JPH0662091 B2 JP H0662091B2 JP 60095192 A JP60095192 A JP 60095192A JP 9519285 A JP9519285 A JP 9519285A JP H0662091 B2 JPH0662091 B2 JP H0662091B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、向き変更自在な操向車輪の実際のステアリン
グ角度を検出する手段、及び、目標ステアリング角度を
指示する手段を夫々設け、実際のステアリング角度を目
標ステアリング角度に近付けるように、前記操向車輪を
向き変更操作する操向用アクチュエータを前記両手段の
情報に基づいて自動的に作動させる操向制御手段を設け
た作業車のパワーステアリング装置に関する。
〔従来の技術〕
かかる作業車においては、目標ステアリング角度が指示
されると、車体側に設けてあるセンサにより検出された
実際のステアリング角度が、前記目標ステアリング角度
に対応する角度になるように操向用アクチュエータを作
動させるのである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
かかる作業車を傾斜地で使用するに際して、急傾斜地で
あるにも拘らず急旋回を行うと、車体に大なる遠心力が
作用する等により、車体が転倒する危険を招く虞があ
る。そして、その危険は、傾斜地を下り走行させる時に
急旋回を行う際に顕著となるものである。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、そ
の目的は、傾斜地で車体を旋回させる際に生じる転倒の
危険を回避する点にある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の特徴構成は、車体の傾きを検出する車体傾き検
出手段を設けると共に、操作可能な最大ステアリング角
度を車体傾きが大なる時の方が車体傾きが小なる時より
も小にするように、操作可能な最大ステアリング角度を
前記車体傾き検出手段の情報に基づいて自動的に変更す
る最大ステアリング角度変更手段を設けた点にあり、そ
の作用及び効果は次の通りである。
〔作用〕
すなわち、車体傾き検出手段による車体傾き検出情報に
基づいて、車体傾きが大なる時には車体傾きが小なる時
よりも小にするように、操作可能な最大ステアリング角
度を自動的に変更するのである。(第1図参照) また、ステアリング操作力がステアリング角度が大にな
るほど大になるように構成したものと比較すると、この
構成のものでは、例えステアリング操作力が大となって
もさらにステアリングを切れ角大がわに操作することが
可能であるので、傾斜地での操向で車体が転倒する可能
性はなくなるわけでなく、転倒の虞れは解消されない
が、本発明では、最大ステアリング角度そのものが車体
の転倒を回避するよう規制されるものであるから、走行
地が急傾斜地である場合は、車体が転倒する急旋回は全
く不能になる。
〔発明の効果〕
したがって、車体の傾きに伴って、操作可能な最大ステ
アリング角度を変更することができるので、傾斜地で車
体を旋回させる際に、そして、特に傾斜地を下り走行さ
せるとき旋回させる際に、車体が転倒することを回避で
きるのであり、もって、傾斜地での走行で車体が転倒す
るような不具合を解消できるに至った。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第4図及び第5図に示すように、車体(V)下部の機体
フレーム(1)後方側にシート(2)、ハンドル
(H)、および伝動部(M)を、且つ、前方側にはエン
ジン(E)を、夫々設け、前記機体フレーム(1)下部
に前後の操向車輪(3F),(3R)を設け、前記前後
輪(3F),(3R)の中間部にディスク型刈刃を内装
した芝刈装置(4)を上下動自在に懸架し、もって、四
輪駆動式の芝刈作業車を構成してある。
前記芝刈装置(4)に固定されたフレーム(6)の先端
部に、未処理作業地(B)と既処理作業地(C)との境
界(L)を検出するための倣いセンサ(5)を設けてあ
り、前記作業車を後述の如く自動制御する場合に、前記
倣いセンサ(5)の検出情報に基づいて、前記芝刈装置
(4)を未処理作業地(B)と既処理作業地(C)との
境界(L)に沿って移動させるように、ステアリング制
御を行うようにしている。尚、前記倣いセンサ(5)は
車体の両横側部並びに前後両側部に夫々に設けられてお
り、それらセンサ(5)を、車体の進行方向や境界
(L)に対する車体(V)の位置によって選択使用でき
るように構成してある。
前記車体(V)の後部に、車体(V)の走行に伴い回転
する従動輪(7A)を設けると共に、従動輪(7A)が
所定角度回転する毎にパルス信号を発生する距離センサ
(7)を設けて、前記パルス信号に基づいて走行距離を
検出できるように構成してある。又、車体上部に、地磁
気の強度変化を感知することによって車体(V)の走行
方向(方位)を検出する地磁気感知型の方位センサ
(8)を設けてある。
第3図に示すように、前記エンジン(E)の出力は、前
記伝動部(M)に設けた走行変速用の油圧式無段変速装
置(9)に伝達されている。その変速装置(9)は、手
動時には変速用ペダル(図示せず)によって、そして、
遠隔操作時や自動制御時には走行変速用アクチュエータ
としての減速機付モータ(10)によって変速操作され
るものである。前記変速装置(9)の出力は、前記前後
輪(3F),(3R)の各差動装置(3a),(3b)
に伝達されるとともに、芝刈装置(4)にも伝達され、
もって、前記前後輪(3F),(3R)および芝刈装置
(4)を同時に駆動自在に構成してある。
前記モータ(10)による変速操作位置を、前記変速装
置(9)の変速操作軸(11)の回動に連動するポテン
ショメータ(R)によって検出し、その検出情報を制
御装置(12)にフィードバックするようにしてある。
前記前輪(3F)及び後輪(3R)は、そのいずれをも
ステアリング操作可能に構成してあり、そして、前後輪
(3F),(3R)を同一方向にステアリング操作する
ことによって車体(V)の向きを変えることなく平行移
動させる平行ステアリング形式、前後輪(3F),(3
R)を相対的に逆方向にステアリング操作することによ
って小さい旋回半径で旋回可能な旋回ステアリング形
式、および、自動車同様に前輪(3F)のみをステアリ
ング操作する通常の二輪ステアリング形式のいずれか
を、後述の如く選択できるように構成してある。
前記前後輪(3F),(3R)のステアリング操作は、
いわゆるパワーステアリング操作によって行うようにし
てある。
つまり、第3図に示すように、前後一対の複動型の油圧
シリンダ(13F),(13R)を、車体(V)左右方
向に駆動移動自在に設けるとともに、それらシリンダ
(13F),(13R)夫々を、ステアリング用タイロ
ッド(14)…を介して前記前後輪(3F),(3R)
に各別に連結してある。そして、前記油圧シリンダ(1
3F),(13R)の作動を各別に制御する一対の電磁
バルブ(15F),(15R)を設けるとともに、前記
ハンドル(H)によって指示される目標ステアリング角
度あるいは自動制御時にマイクロコンピュータ(17)
にて指示される目標ステアリング角度あるいは後述の遠
隔操縦に指示される目標ステアリング角度と、前記前後
輪(3F),(3R)のそれぞれに設けてある実際のス
テアリング角度角度検出手段としてのポテンショメータ
(R),(R)による検出値とが一致するように、
前記電磁バルブ(15F),(15R)を制御装置(1
2)の指令により駆動するように構成してある。
前記倣いセンサ(5)を構成するに、発光素子と受光素
子とが対抗する状態で配置した、いわゆるフォトインタ
ラプタ式の二つの光センサ(S),(S)を、車体
(V)に対して左右方向に並ぶように、前記芝刈装置
(4)にその基端部を固定したフレーム(6)先端部に
固定してある。そして、発光素子と受光素子との間を通
過する芝の有無を感知することによって、未処理作業地
(B)と既処理作業地(C)の何れの上に位置するかを
検出することになり、車体(V)外方側の光センサ
(S)が既処理作業地(C)を検出し、車体(V)内方
側の光センサ(S)が未処理作業地(B)を検出してい
る状態を、境界(L)に沿っている状態として、境界
(L)と車体(V)との左右方向の位置関係を判別する
のである。尚、倣いセンサ(5)の検出情報は、走行方
向前方側の左右両倣いセンサ(5),(5)が既処理作
業地(C)を検出し、前記距離センサ(7)による検出
走行距離が予め設定した一行程の基準距離に達すると、
一行程の走行を終了したものとして次行程に移動するた
めの方向転換制御を起動する制御パラメータとしても用
いるようにしてある。
又、前記構成になる光センサ(S)から得られる作業地
状況検出信号は、芝が断続的に通過することにより、非
連続なパルス状の信号となるため、第2図に示すよう
に、波形処理回路(16)によって積分処理を行った後
に、制御装置(12)に入力すべく構成してある。そし
て、前記波形処理回路(16)の積分時定数は、走行速
度に対応して自動的に最適値となるように、前記距離セ
ンサ(7)からの出力パルス信号によって設定されるよ
うにしてあり、その処理を全てデジタル的に行うことに
よって、デジタルフィルタとして機能するように構成し
てある。
以下、制御装置(12)の構成を、第2図に示す回路図
に基づいて説明する。
前記距離センサ(7)からの出力パルス信号はCTCを
介してマイクロコンピュータ(17)(以下、CPU
(17)と略す)に入力され、単位走行距離毎に割り込
み信号を発生することによって、前記波形処理回路(1
6)を介して出力される光センサ(S)…からの作業地
状況判別信号をI/Oポート(18)(以下、入力用P
IO(18)と略す)から取り込んで演算処理し、境界
(L)に対する車体(V)のいずれを判別して、前記前
後輪(3F),(3R)をステアリング操作する制御信
号を出力側のPIO(24)より出力するようにしてあ
る。
手動操作によって操縦する手動モード、自動走行制御を
行う前に予め手動操縦により作業予定範囲の外周を走行
することによって、周囲を処理済作業地(C)とすると
ともに、その間の走行距離および前記方位センサ(8)
による検出方位をサンプリングすることによって作業範
囲をティーチングするティーチングモード、および、前
記ティーチングモードによって設定された所定範囲の作
業地を自動走行する再生モード、のいずれのモードで制
御装置(12)を動作させるかを選択する動作モード選
択スイッチ(SW)からの信号、および再生モードの
動作開始を指示するスタートスイッチ(SW)からの
信号夫々も、前記入力側PIO(18)を介してCPU
(17)に入力するようにしてある。
前記方位センサ(8)の出力信号は帯域フィルタ(1
9)およびバッファ(Aを介して、前記各ポテンショ
メータ(R)〜(R)からの信号とともにマルチプ
レクサ(20)に入力され、A/D変換器(21)によ
ってデジタル化されて、前記CPU(17)に入力され
る。
操縦者が車体に搭乗して操作する手動操作モードと操縦
者が機外より遠隔操作する遠隔操縦(ラジコン)モード
とを選択する操縦形式選択スイッチ(SW)を設け、
そして、手動操作モード時に、前記平行ステアリング、
旋回ステアリング、および二輪ステアリング、のいずれ
のステアリング形式でステアリング操作するかを選択す
るステアリング形式選択スイッチ(SW)を設けると
ともに、遠隔操縦用の送信器(22a)及び受信器(2
2b)の夫々を設けてある。
前記受信器(22b)は、ステアリング形式選択用第1
チャネル(CH)、ステアリング操作用第2チャネル
(CH)、変速操作用チャネル(CH)夫々を備
え、それらチャネル(CH乃至CH)からの各信号
は、F/Vコンバータ(23)によって、夫々電圧信号
に変換され、そして、その変換された信号夫々は、前記
遠隔操縦スイッチ(SW)がONされた場合にのみア
ナログスイッチ(G)を介して入力されるようになっ
ている。又、前記CPU(17)からの信号は、I/O
ポート(以下、出力用PIOと略す)を介して3ステイ
トバッファ(G)に出力される。
尚、前記3ステイトバッファ(G)は、前後輪用電磁
バルブ駆動回路(26F),(26R)や変速用モータ
(10)の駆動回路(27)に対して、手動モードや遠
隔操縦モード時における制御信号を出力する状態と自動
制御を行う際の再生モード時において制御信号を出力す
る状態とに切換えるためのものである。又、第2図中
(25)は、後輪用差動装置(36)の作動を阻止させ
たデフロック状態へ切換えるためのアクチュエータ(図
示せず)に対する制御用電磁弁である。
第5図に示すように、車体(V)の傾斜を検出する車体
傾き検出手段としての傾き検出センサ(D)を設けてあ
る。つまり、おもり(28)を車体前後方向軸芯周りで
揺動自在に吊下げ支持すると共に、おもり(28)の揺
動位置を検出するポテンショメータ(R)を設けて、
車体の左右方向での傾きを検出させるように構成してあ
る。
そして、前記傾き検出センサ(D)の検出情報に基づい
て、操作可能な最大ステアリング角度を次の如く、自動
的に変更するようにしてある。
以下、前記最大ステアリング角度変更手段を第2図に基
づいて説明する。尚、以下において、目標ステアリング
角度(θ)の右最大値が+40゜で、且つ、左最大値が
−40゜であり、そして、F/Vコンバータ(23)か
らの出力電圧(E)が、目標ステアリング角度(θ)に
応じて0〜12Vに変化する場合を例に挙げて説明する
(第6図参照)。
前記傾き検出センサ(D)におけるポテンショメータ
(R)による車体(V)の左右方向での傾き検出値が
設定値よりも大か小かを判別する一対の第1コンパレー
タ(29a),(29b)を設け、送信器(11a)よ
り指示された目標ステアリング角度(θ)、すなわちF
/Vコンバータ(23)より出力されるステアリング角
度指示電圧(E)が設定電圧(例えば9Vあるいは3
V)よりも大か小かを判別する一対の第2コンパレータ
(31a),(31b)を設け、前記指示電圧(E)と
前記設定電圧(例えば9Vあるいは3V)との差を演算
して出力する一対の第1演算増幅器(30a),(30
b)を設け、前記第2コンパレータ(31a),(31
b)からの出力信号と前記第1コンパレータ(29
a),(29b)に接続されるOR回路(35)から出
力される信号とを、2個のAND回路(34a),(3
4b)に入力してある。そして、常時アース側に復帰さ
れているアナログスイッチ(33a),(33b)を、
前記両AND回路(34a),(34b)の出力によ
り、前記両第1演算増幅器(30a),(30b)夫々
からの出力信号を第2演算増幅器(32)の反転入力端
子あるいは非反転入力端子に入力する状態に切換わるよ
うに設け、もって、車体(V)の左右いずれかの方向で
車体傾きが設定値以上で、且つ、目標ステアリング角度
(θ)が設定角度(20゜)以上である場合に、第1演
算増幅器(30a),(30b)からの出力電圧を第2
演算増幅器(32)に出力して、目標ステアリング角度
(θ)に対応する電圧(E)に、前記出力電圧を加算あ
るいは減算することにより、最大ステアリング角度を変
更するように構成してある。
つまり、第6図に示すように、送信器(22a)により
指示された目標ステアリング角度(θ)が所定角度範囲
(例えば−20゜<θ<20゜)を超える範囲で、且
つ、傾斜センサ(D)におけるポテンショメータ
(R)による検出角度が設定角度を超える角度である
場合にのみ、目標ステアリング角度(θ)、に対応する
電圧(E)を、2点鎖線で示す如く漸次増減させるよう
にして、操作可能な最大ステアリング角度を制限するよ
うにしている。尚、図中(N)は直進に対応するニュー
トラル角度である。
尚、第2図中、(A)は、差動増幅器であり、
(A)は、前記差動増幅器(A)からの出力電圧を
基準電圧と比較するためのコンパレータである。又、図
中(F)は、ステアリング形式が平行ステアリング形式
である場合、あるいは、旋回ステアリング形式及び2輪
ステアリング形式時に前輪(3F)がニュートラル位置
(N)付近である場合においてデフロック制御用電磁弁
(25)をON状態にするように作動させるための回路
である。
〔別実施例〕
前記実施例では、最大ステアリング角度を変更するに、
送信器(11a)の操作による目標ステアリング角度
(θ)を変更するようにしたが、ポテンショメータ(R
),(R)による検出ステアリング角度を変更する
ようにしてもよい。
又、前記実施例では、遠隔操縦モード時にのみ目標ステ
アリング角度(θ)を変更するようにしたが、手動操作
モード時あるいは自動制御時においても同様に行っても
よい。
さらに、前記実施例では、最大ステアリング角度を変更
するに、設定値以上になると、目標ステアリング角度
(θ)を漸次増減させるようにしたが、第7図に示すよ
うに設定値以上になるとその設定値での目標ステアリン
グ角度(θ)に対する電圧(E)を一定に保つようにし
て、目標ステアリング角度(θ)の変更を停止するよう
にしてもよい。尚、図中においては、設定角度を−30
゜及び30゜に設定してある。
前記実施例の車体傾き検出手段(D)としては、車体
(V)の左右方向の傾きを検出する他、車体(V)の前
後と左右方向のいずれをも検出させて、どちらか大きい
方の傾きを車体(V)の傾きとしてもよい。そのために
一例について説明すると、第8図に示すように、おもり
(41)を車体前後及び左右に揺動自在に吊下げ支持
し、そのおもり(41)を支持する支持棒(42)に挿
通する長孔を備えたU字状板体(43a),(43b)
夫々を、直行する軸芯周りで揺動する状態で設け、その
板体(43a),(43b)の回動角を検出するための
ポテンショメータ(40a),(40b)を設け、もっ
て、おもりの揺動に伴って板体(43a),(43b)
が回動し、その回動角を夫々のポテンショメータ(40
a),(40b)により検出して、その検出値のうちの
大きい方の検出値を車体(V)の傾きとするのである。
本発明のパワーステアリング装置は、芝刈作業車の他、
運搬車等の各種作業車に適用できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明に係る作業車のパワーステアリング装置の
実施例を示し、第1図は本発明の構成を示すブロック
図、第2図は制御装置の構成を示す回路図、第3図は制
御システムの全体構成を示すブロック図、第4図は芝刈
作業車の平面図、第5図はその側面図、第6図は目標ス
テアリング角度と電圧との関係を示すグラフである。第
7図は目標ステアリング角度と電圧との関係の別実施例
を示すグラフ、第8図は車体傾き検出センサの別実施例
を示す斜視図である。 (3F),(3R)……操向車輪、(13F),(13
R)……操向用アクチュエータ、(D)……車体傾き検
出手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−67275(JP,A) 特開 昭49−118126(JP,A) 特開 昭56−95768(JP,A) 特開 昭46−5263(JP,A) 特開 昭52−77329(JP,A) 特開 昭59−227567(JP,A) 特開 昭59−146311(JP,A) 特開 昭61−108064(JP,A) 実開 昭61−127079(JP,U)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】向き変更自在な操向車輪(3F),(3
    R)の実際のステアリング角度を検出する手段、及び、
    目標ステアリング角度を指示する手段を夫々設け、実際
    のステアリング角度を目標ステアリング角度に近付ける
    ように、前記操向車輪(3F),(3R)を向き変更操
    作する操向用アクチュエータ(13F),(13R)を
    前記両手段の情報に基づいて自動的に作動させる操向制
    御手段を設けた作業車のパワーステアリング装置であっ
    て、車体の傾きを検出する車体傾き検出手段(D)を設
    けると共に、操作可能な最大ステアリング角度を車体傾
    きが大なる時の方が車体傾きが小なる時よりも小にする
    ように、操作可能な最大ステアリング角度を前記車体傾
    き検出手段(D)の情報に基づいて自動的に変更する最
    大ステアリング角度変更手段を設けてある作業車のパワ
    ーステアリング装置。
  2. 【請求項2】最大ステアリング角度変更手段が、目標ス
    テアリング角度を車体傾き検出情報に基づいて変更する
    手段である特許請求の範囲第項に記載の作業車のパワ
    ーステアリング装置。
  3. 【請求項3】車体傾き検出手段(D)を、車体の前後方
    向での傾きを検出する手段である特許請求の範囲第項
    又は第項に記載の作業車のパワーステアリング装置。
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