JP2005119328A - 作業車両におけるコントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】 操作機構側の故障によって、故障した操作機構に対する制御を停止させることができる作業車両におけるコントローラを提供することを課題としている。
【解決手段】 左右の走行装置に駆動力を与えるトランスミッション１内の複数のクラッチの作動を電気的に切り換える複数の操作機構を制御するコントローラ３６に、所定の操作機構側の故障を判断する故障判断手段４４と、故障判断手段４４によって故障と判断された操作機構に対する制御を停止させる制御停止手段とを設けた。また各クラッチの所定の入り切り状態の組み合わせが、予め定められた禁止組み合わせとなるような各操作機構への出力を検出する禁止動作検出手段５１と、禁止動作検出手段５１の検出に基づき作動して予め定められた所定の操作機構に対する制御を停止させる緊急停止手段とを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンバイン等の作業車両におけるコントローラに関する。

従来作業車両であるコンバインのトランスミッションとして、トランスミッション内に、走行用の複数のクラッチと、各クラッチの作動を電気的に切り換える複数の操作機構、例えば電磁弁や電磁比例弁等を備え、トランスミッションを電気的に切替操作するものが公知となっている（例えば特許文献１参照）。
特開平０７−２８５４５８号公報

しかし上記トランスミッションは、電磁弁や電磁比例弁の故障の際には、各クラッチが作動不能となるため、走行機体が運転者の予期しない作動を行う場合があるという欠点があった。

上記課題を解決するための本発明の作業車両におけるコントローラは、左右の走行装置と、該走行装置に駆動力を与えるトランスミッション１とを備え、該トランスミッション１内に、走行用の複数のクラッチと、各クラッチの作動を電気的に切り換える複数の操作機構を設け、各操作機構を制御するコントローラ３６を設けた作業車両において、該コントローラ３６に、所定の操作機構側の故障を判断する故障判断手段４４と、故障判断手段４４によって故障と判断された操作機構に対する制御を停止させる制御停止手段とを設けたことを第１の特徴とする。

またコントローラ３６に、各クラッチの所定の入り切り状態の組み合わせが、予め定められた禁止組み合わせとなるような各操作機構への出力を検出する禁止動作検出手段５１と、予め定められた所定の操作機構に対する制御を停止させる緊急停止手段とを設け、緊急停止手段を禁止動作検出手段５１の検出に基づき作動させるように構成したことを第２の特徴としている。

以上のように構成される本発明の構造によると、故障判断手段と制御停止手段とによって、コントローラにより電気的に制御されるトランスミッションの場合、ソレノイドや電磁比例弁等からなる操作機構の故障時に、故障した操作機構に対する制御が停止されることにより、走行機体が運転者の予期しない作動を行うこと等を防止することができるという効果がある。

またコントローラに禁止動作検出手段と緊急停止手段とを設け、緊急停止手段を禁止動作検出手段の検出に基づき作動させるように構成することによって、操作機構の単独の故障等の他、操作機構側のトラブル等によって、各クラッチの入り切り状態の組み合わせが、禁止組み合わせとなるような各操作機構への出力が行われる場合も、予め定められた所定の操作機構に対する制御が停止されるため、走行機体が運転者の予期しない作動を行うことや、トランスミッションの破壊等を防止することができる。

図１は本発明のコントローラを採用した作業車両であるコンバインのトランスミッション１の伝動線図である。このトランスミッション１を搭載したコンバインは左右にクローラ式の走行装置を備え、直進（直線上に前進及び後進）する場合は、左右の走行装置を等速（同回転数）で駆動し、旋回時には旋回の内側となる走行装置の駆動速度（回転数）を外側となる走行装置の駆動速度（回転数）に比較して低下（逆回転を含む低回転）させる構造となっている。

そして上記コンバインの運転席には、従来同様前処理部の昇降操作及び走行機体の操向を操作する１本のマルチレバーが設けられており、運転者は、マルチレバーの左右への揺動操作によってコントローラを制御してトランスミッションを操作し、左右の走行装置の駆動を上記のように調節して走行機体の左右への旋回（走行方向の変更と回転を含む）を行うことができる。

またマルチレバーの上面に設けられている左右の操向スイッチによってもコントローラを制御してトランスミッションを操作し、左右の走行装置の駆動を上記同様に調節し、走行機体の走行方向を左右に変更することができる。ただし操向スイッチによる走行方向の変更は、従来同様旋回の内側となる走行装置をフリーにして行う。

次に上記トランスミッション１の伝動構造について図１に従って詳細に説明する。ミッションケース２にはＨＳＴ３が取り付けられており、ＨＳＴ３の入力軸３ａにエンジン側から駆動力が入力され、ＨＳＴ３の出力が出力軸３ｂから副変速ギヤ機構７を介して中継軸８に出力されるように構成されている。

そして中継軸８に伝動された駆動力が、中継軸８側から中継ギヤ９を介して駆動伝動ギヤ１１に伝動され、この駆動伝動ギヤ１１に伝動された駆動力が、駆動伝動ギヤ１１から左右のサイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒを介して両走行装置の駆動ギヤ１４Ｌ，１４Ｒに伝動され、左右の駆動軸１６Ｌ，１６Ｒが駆動される。これにより駆動軸１６Ｌ，１６Ｒに設けられる駆動輪１７Ｌ，１７Ｒが等速で駆動され、左右の走行装置が等速で回転駆動されるため、走行機体が直線上に前後進（直進）させられる。

一方中継軸８に伝動された駆動力は、中継軸８側から旋回中継ギヤ２２と旋回駆動ギヤ２３を介して旋回駆動クラッチ２６に伝動されてる。なお該旋回駆動クラッチ２６は、旋回中継軸２４に緩旋回駆動力の出力と、旋回中継軸２４へのブレーキとを切り換えて出力する構成となっており、旋回中継軸２４は、旋回駆動クラッチ２６によって、緩旋回駆動力が出力された状態、又はブレーキがかかった状態となる。

そして旋回中継軸２４に設けられたギヤ２７と、旋回駆動軸２９に設けられた旋回切換クラッチ３１の緩旋回駆動ギヤ２８とが噛合しているとともに、中継軸８に設けられて急旋回駆動力を出力する急旋回駆動ギヤ３０と、旋回切換クラッチ３１の急旋回駆動ギヤ３２とが噛合しており、旋回駆動軸２９は、旋回切換クラッチ３１によって、緩旋回駆動力が入力された状態、又はブレーキがかかった状態、又は急旋回駆動力が入力された状態となる。

そして旋回駆動軸２９の左右両側には、旋回駆動軸２９に与えられる旋回駆動力（緩旋回駆動力，急旋回駆動力）又はブレーキ力を、左右のサイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒ側に伝動する旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒが設けられており、旋回クラッチ３３Ｌ又は３３Ｒを入り状態とすることによって、該旋回クラッチ３３Ｌ又は３３Ｒからサイドクラッチ機構１３Ｌ又は１３Ｒの旋回ギヤ３４Ｌ又は３４Ｒに、上記旋回駆動力又はブレーキ力が伝動される。

このため左右いずれかのサイドクラッチ機構１３Ｌ又は１３Ｒを、駆動伝動ギヤ１１からの駆動力の入力を断ち、旋回ギヤ３４Ｌ又は３４Ｒからの駆動力が入力されるように切り換えて切り状態とし、切り状態となったサイドクラッチ機構側の旋回クラッチ３３Ｌ又は３３Ｒを入り作動させると、切り作動させられたサイドクラッチ機構側の駆動軸１６Ｌ又は１６Ｒに、前記旋回駆動力又はブレーキ力が伝動され、走行機体が旋回駆動力又はブレーキ力に応じた旋回半径で旋回せしめられる。

すなわち緩旋回駆動力→ブレーキ力→急旋回駆動力の順に、旋回の外側の走行装置の駆動力に対して旋回内側の走行装置の駆動力が小さくなるため、上記順に旋回半径を小さくして走行機体の旋回（走行方向の変更）が行われる。なお旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒには、上記入り状態のほか、旋回ギヤ３４Ｌ，３４Ｒと旋回駆動軸２９との伝動を断ち、旋回ギヤ３４Ｌ，３４Ｒを自由回転自在とする切り状態が有る。

このため旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒは、各旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒ用の旋回電磁比例弁によって上記２つの状態に比例制御で切り換え操作されるように構成されている。また上記サイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒはサイドクラッチ電磁弁により、左右いずれか一方を択一的に切り状態とすることができるように入り切りが操作される。さらに旋回駆動クラッチ２６は、旋回駆動電磁比例弁によって旋回中継軸２４にブレーキ力又は緩旋回駆動力のいずれかを与えるように切り換えが操作されるように構成されている。

そして上記各電磁弁及び電磁比例弁は走行機体側に設けられたコントローラによって、マルチレバーの傾斜角度や、操向スイッチの操作等に応じて作動が制御され、これにより上記各クラッチの入り切りが操作されるため、運転者はマルチレバーや操向スイッチによって走行機体の操向を行うことができる。

なお旋回切換クラッチ３１は、副変速ギヤ機構７を操作して副変速する副変速レバーのポジション等に応じて、コントローラとは関係なく入り切りが操作され、旋回駆動軸２９に旋回中継軸２４側の力（緩旋回駆動力又はブレーキ力）又は急旋回駆動ギヤ３０からの力（急旋回駆動力）のいずれかを与えるように切り換えが操作される。そして旋回駆動軸２９に旋回中継軸２４側の力が与えられている場合に、旋回駆動電磁比例弁により操作される旋回駆動クラッチ２６によって、旋回中継軸２４に与えられる力が、ブレーキ力又は緩旋回駆動力のいずれかに切り換えられ、走行機体が旋回中継軸２４に与えられる力に応じて旋回する。

図２に示されるように、上記コントローラ３６は、マイコンユニット３７とドライバユニット３８とからなり、ドライバユニット３８の出力側に左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒとサイドクラッチ用のアンロードバルブ（電磁弁）４１と旋回駆動電磁比例弁４２，左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒが接続されている。

なおドライバユニット３８にはＰＷＭデータ又はデジタルデータの入力により左又は右の旋回電磁比例弁４３Ｌ又は４３Ｒと旋回駆動電磁比例弁４２とを駆動する比例弁ドライバ部４４が、各比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒに対応して設けられており、左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒ及び旋回駆動電磁比例弁４２は、比例弁ドライバ部４４からの出力によって駆動される。

そして上記各比例弁ドライバ部４４には、各ドライバ部４４に対応する電磁比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒの断線又は短絡をチェックし、断線又は短絡が発生している場合は、断線検知データ又は短絡検知データを出力する断線・短絡検知手段が備えられており、各比例弁ドライバ部４４から出力される断線検知データ及び短絡検知データがマイコンユニット３７に入力されるように構成されている。

つまり比例弁ドライバ部４４が、電磁比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒの断線又は短絡をチェックする故障判断手段を構成しており、各電磁比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒの断線又は短絡を故障として判断し、マイコンユニット３７に通知する。ただし旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒの断線又は短絡検知データは、いずれか一方の旋回電磁比例弁４３Ｌ又は４３Ｒに断線又は短絡が発生すると、マイコンユニット３７に通知される。なお断線及び短絡の検出は電磁比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒへの通電状態のチェック等によってハードウェア的に行われる。

またドライバユニット３８には、非常時電源切替ユニット４６と、左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒ及び旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒ用の左右の非常時バルブドライバ部４７Ｌ，４７Ｒが設けられている。そして左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒとアンロードバルブ４１に、非常時電源切替ユニット４６からの電源が供給可能となっており、左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒと、左右の非常時バルブドライバ部４７Ｌ，４７Ｒからの電源供給が可能な旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒと、アンロードバルブ４１とを左右の非常時バルブドライバ部４７Ｌ，４７Ｒによって駆動することも可能となっている。

一方上記マイコンユニット３７の入力側には、マルチレバーの揺動角度を検出するレバーポテンショメータ４８と左右の操向スイッチ４９Ｌ，４９Ｒが接続されている。そしてマイコンユニット３７は、レバーポテンショメータ４８や操向スイッチ４９Ｌ，４９Ｒのデータに基づきドライバユニット３８に左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒとアンロードバルブ４１と旋回駆動電磁比例弁４２と左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒ用のデータを送るように構成されている。

そして通常はドライバユニット３８が、マイコンユニット３７から入力されるデータに基づいて、左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒや旋回駆動電磁比例弁４２，左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒを駆動してトランスミッション１の状態を切り替え、上記のようにマルチレバーの揺動状態や操向スイッチ４９Ｌ，４９ＲのＯＮ，ＯＦＦ状態に応じて走行機体の旋回等を行わせる。

上記ドライバユニット３８内には、左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒと左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒへの出力データが入力される禁止動作検出手段５１が設けられており、禁止動作検出手段５１の出力がマイコンユニット３７の入力側に接続されている。該禁止動作検出手段５１は、上記各電磁弁３９Ｌ，３９Ｒ，４３Ｌ，４３Ｒの入り切りをチェックし、左右のサイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒと左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒの入り切りの組み合わせのうち禁止される所定の組み合わせ（禁止組合せ）を検出するように構成されている。

これは例えば左右のサイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒがいずれも入り状態である場合に、左右の少なくとも一方の旋回クラッチ３３Ｌ又は３３Ｒが入り状態となると、トランスミッション１にダメージを与える可能性があったり、通常サイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒは左右択一的にしか切り状態とすることができないにもかかわらず、両方を切り状態とするような指示が出た場合、サイドクラッチ機構が作動できない等の不都合があるためである。

このため禁止動作検出手段５１は、ハードウェア的に構成され、表１に示される左右のサイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒと左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒの入り切りの組み合わせを禁止組合せとし、左右のサイドクラッチ機構１３Ｌ，１３Ｒと左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒの入り切り状態の組み合わせが、上記禁止組合せに該当する組み合わせとなるような出力がドライバーユニット３８から各電磁弁３９Ｌ，３９Ｒ，４３Ｌ，４３Ｒに出されると、マイコンユニット３７にデータを送り、禁止組合せが指示されたことをマイコンユニット３７に通知する。

なおマイコンユニット３７からドライバーユニット３８には、通常ドライバユニット３８から禁止組合せに該当する組み合わせとなるような出力が出るような指示は出力されないため、禁止組合せに該当する組み合わせとなるような出力がドライバーユニット３８から出される場合、ドライバユニット３８側の断線や短絡等のトラブルと考えられる。ただしマイコンユニット３７（ＣＰＵ）の暴走等のマイコンユニット３７側のトラブルによって、禁止組合せに該当する組み合わせとなるような出力がドライバーユニット３８から出される場合もあり、結局ドライバユニット３８からの出力をチェックすることによって、マイコンユニット３７及びドライバーユニット３８の両方にトラブルに対応することができる。

そしてマイコンユニット３７には、ドライバユニット３８への上記データの出力を全てカットする緊急停止手段が設けられており、該緊急停止手段は、マイコンユニット３７に、禁止動作検出手段５１から禁止組合せが指示されたことを通知するデータが入力されると作動する。

このため左右のサイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒと左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒの入り切りの組み合わせが、上記禁止組合せの状態になるようなデータがドライバユニット３８から出力されると、マイコンユニット３７からドライバユニット３８への上記データの出力が全てカットされ、左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒや旋回駆動電磁比例弁４２，左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒの制御が停止され、左右のサイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒと左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒの入り切りの組み合わせが、上記禁止組合せの状態になることが規制される。

またマイコンユニット３７には、上記各比例弁ドライバ部４４（故障判断手段）から断線検知データ及び短絡検知データが入力された場合、左右いずれかの旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒに断線又は短絡が発生した場合には、両旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒへの制御信号をカットして制御を停止させ、旋回駆動電磁比例弁４２に断線又は短絡が発生した場合には、旋回駆動電磁比例弁４２への制御信号をカットして制御を停止させる制御停止手段も設けられている。

そしてマイコンユニット３７は、走行機体を旋回させることができない状態となると、エンジンを停止させるように構成されており、左右のサイドクラッチと左右の旋回クラッチの入り切りの組み合わせが禁止組合せとなるようなデータ出力がなされると、左右のサイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒと左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒと旋回駆動クラッチ４２とアンロードバルブ４１の制御が停止され、走行機体１が運転者の予期しない作動を行うことや、トランスミッションの破壊等が防止される。

また各電磁比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒ側の故障（断線又は短絡）が発生した場合は、故障が発生した電磁比例弁４２又は４３Ｌ，４３Ｒの制御が停止され、走行機体１が運転者の予期しない作動を行うこと等が防止される。なお走行機体を旋回させることができない状態となると走行機体が停止するが、走行機体の旋回が可能な状態であれば、走行の継続は可能である。ただし緊急停止手段及び制御停止手段のいずれかが作動すると警報が発生し、作業者に報知される。

さらにいずれかの電磁比例弁４２，４３Ｌ，４３Ｒの断線又は短絡によって、禁止組合せとなるようなデータが出力されることもあり、この場合は緊急停止手段が作動し、走行機体１が運転者の予期しない作動を行うことや、トランスミッションの破壊等が防止される。

一方前述の操向スイッチ４９Ｌ，４９Ｒは、コネクタ５２にも接続されており、該コネクタ５２が接続されるソケット５３には、左右の非常時バルブドライバ部４７Ｌ，４７Ｒの入力と、非常時電源切替ユニット４６の電源切替入力４６ａとが接続されている。そしてコネクタ５２をソケット５３に接続すると、左側の操向スイッチ４９Ｌが左側の非常時バルブドライバ部４７Ｌの入力と、右側の操向スイッチ４９Ｒが右側の非常時バルブドライバ部４７Ｒの入力とそれぞれ接続され、非常時電源切替ユニット４６の電源切替入力がアースに落ちる。

そして非常時電源切替ユニット４６の電源切替入力がアースに落ちることによって、非常時切断部５４を介してマイコンユニット３７からの左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒへのデータがキャンセルされて、サイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒは左右共に入り状態に復帰し、さらに比例弁ドライバ部４４からの左右の旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒへのデータも非常時切断部５４を介してキャンセルされ、比例弁ドライバ部４４からのデータに関係なく左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒが共に切り状態に復帰する。

また電源切替入力４６ａがアースに落ちることによって、非常時電源切替ユニット４６は、左右のサイドクラッチ電磁弁３９Ｌ，３９Ｒに非常時電源切替ユニット４６から電源を供給するように切り換えられる。なお左右の非常時バルブドライバ部４７Ｌ，４７Ｒは、コネクタ５２とソケット５３とが接続されると、電源が供給され、旋回電磁比例弁４３Ｌ，４３Ｒに電源の供給を行う。これによりコネクタ５２をソケット５３に接続すると、左右の旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒと、左右のサイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒの入り切りを操向スイッチ４９Ｌ，４９Ｒのみで行うことが可能となる。

このため前述のようにトラブルによってマイコンユニット３７からドライバユニット３８へのデータの出力が全てカットされた場合に、コネクタ５２をソケット５３に接続することによって、左右の操向スイッチ４９Ｌ，４９Ｒが手動操作手段となり、左右のサイドクラッチ１３Ｌ，１３Ｒ及び旋回クラッチ３３Ｌ，３３Ｒを直接操作して走行機体を直進又は旋回させることができ、故障等の発生時であっても最低限の移動手段を確保することができ、走行機体を圃場から脱出させること等が可能となる。

ただし本実施形態においては、上記のようにコネクタ５２をソケット５３に接続して操向スイッチ４９Ｌ，４９Ｒによって行われる走行機体の旋回は、旋回駆動電磁比例弁４２へのデータが断たれると、旋回駆動クラッチ２６が旋回中継軸２４にブレーキ力を与える状態に復帰するため、ブレーキ力を使用したものとなる。なお旋回駆動電磁比例弁４２へのデータが断たれると、旋回駆動クラッチ２６が緩旋回駆動力を与える状態に復帰するように構成し、緩旋回駆動力を使用した旋回を行わせるようにしてもよい。

トランスミッションの伝動線図である。 コントローラのブロック図である。

符号の説明

１ トランスミッション
３６ コントローラ
４４ 比例弁ドライバ部（故障判断手段）
５１ 禁止動作検出手段

Claims (2)

1. 左右の走行装置と、該走行装置に駆動力を与えるトランスミッション（１）とを備え、該トランスミッション（１）内に、走行用の複数のクラッチと、各クラッチの作動を電気的に切り換える複数の操作機構を設け、各操作機構を制御するコントローラ（３６）を設けた作業車両において、該コントローラ（３６）に、所定の操作機構側の故障を判断する故障判断手段（４４）と、故障判断手段（４４）によって故障と判断された操作機構に対する制御を停止させる制御停止手段とを設けた作業車両におけるコントローラ。
2. コントローラ（３６）に、各クラッチの所定の入り切り状態の組み合わせが、予め定められた禁止組み合わせとなるような各操作機構への出力を検出する禁止動作検出手段（５１）と、予め定められた所定の操作機構に対する制御を停止させる緊急停止手段とを設け、緊急停止手段を禁止動作検出手段（５１）の検出に基づき作動させるように構成した請求項１の作業車両におけるコントローラ。
   

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