JP2005328753A - コンバインにおける速度連動手段 - Google Patents

Abstract

【課題】 前処理駆動用と走行装置駆動用のトランスミッションを独立して備えたコンバインにおいて、前処理部の作動速度の走行速度に対する追従性が向上する速度連動手段を提供することを課題としている。
【解決手段】 走行装置を駆動する駆動力を変速して出力する走行変速装置１２と、前処理部２を駆動する駆動力を変速して出力する前処理変速装置１４とを設け、前処理変速装置１４の変速操作量を検出する操作量検出手段５３を設け、走行速度に対応させて前処理部２を駆動するように、前処理変速装置１４を変速操作するアクチュエータ３５を制御する速度連動手段７２を、操作量検出手段５３の情報に基づきアクチュエータ３５を作動させた後、前処理変速装置１４の変速後の駆動速度を検出する駆動検出手段６８の情報に基づきアクチュエータ３５を作動させるように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、前処理駆動用と走行装置駆動用のトランスミッションを独立して備えたコンバインにおける速度連動手段に関する。

従来左右のクローラ式の走行装置と前処理部とが備えられたコンバインには、走行装置を駆動する駆動力を変速して出力する走行変速装置と、前処理部を駆動する駆動力を変速して出力する前処理変速装置とを設け、前処理変速装置をアクチュエータによって変速操作される構成とし、速度連動手段によって前処理変速装置の変速後の駆動速度を検出する駆動検出手段の情報に基づいてアクチュエータを制御して走行速度に対応させて前処理部を駆動するように構成したものが公知となっている。
特開２００２−３０５９４２号公報

上記駆動検出手段は、前処理変速装置の変速後の駆動速度を検出し、検出した駆動速度が、走行速度に応じた速度で前処理部が駆動される場合の駆動速度に一致（所定の誤差を含む）するようにフィードバック制御する。上記前処理変速装置の変速後の駆動速度は前処理変速装置に含まれる所定の軸の回転を計測して行なわれる。例えば軸の回転に伴って発生するパルスの所定時間内の数のカウントにより上記駆動速度の計測が行なわれる。

一方走行速度に対する前処理部の駆動速度の追従性を向上させるためには、駆動速度の検出時間はできる限り短いことが望ましい。しかし駆動速度の検出には上記のように比較的長い時間が必要となる。また駆動速度を検出してフィードバック制御を行わない場合は前処理部の駆動速度の精度が低下する。このため前処理部の駆動速度の追従性向上には限界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コンバインにおける速度連動手段は、走行装置を駆動する駆動力を変速して出力する走行変速装置１２と、前処理部２を駆動する駆動力を変速して出力する前処理変速装置１４と、前処理変速装置１４を変速操作するアクチュエータ３５と、前処理変速装置１４の変速後の駆動速度を検出する駆動検出手段６８と、走行速度に対応させて前処理部２を駆動するように、上記駆動検出手段６８の情報に基づいてアクチュエータ３５を制御する速度連動手段７２とを設けたコンバインにおいて、前処理変速装置１４の変速操作量を検出する操作量検出手段５３を設け、速度連動手段７２を、操作量検出手段５３の情報に基づきアクチュエータ３５を作動させた後、駆動検出手段６８の情報に基づきアクチュエータ３５を作動させるように構成したことを特徴とする。

以上のように構成される本発明の構造によると、速度連動手段が、操作量検出手段に基づきアクチュエータを作動させた後、駆動検出手段の情報に基づきアクチュエータの作動を調節するため、アクチュエータはまず目標となる作動位置の近傍に操作量検出手段に基づき調節され、その後駆動検出手段の情報に基づき、微調節の範囲で上記目標となる作動位置に調節設定される。これにより搬送変速装置の変速の応答性が向上し、前処理部の作動速度の走行速度に対する追従性が向上するため、走行速度に対応した円滑な刈り取り作業を行うことができるという効果がある。

図１は本発明のコンバインにおける速度連動手段を採用したコンバインの前方側の平面図である。従来同様左右にクローラ式の走行装置（図示せず）を備えた走行機体１の前方に前処理部２が昇降自在に設けられている。走行機体１上には右側前方に運転席３が設けられている。

該運転席３の後方にグレンタンク４が設けられている。該グレンタンク４の側方に脱穀装置６が設けられている。脱穀装置６は外側方に刈り取り穀稈を脱穀装置に供給するべく搬送するフィードチェーン５が設けられている。

本コンバインは、上記構成により、従来同様、前処理部２により穀稈を刈取り、刈り取った穀稈をフィードチェーン５に受け継がせ、該フィードチェーン５によって穀稈を脱穀装置６に搬送し、脱穀装置６によって脱穀を行い、脱穀後の穀粒をグレンタンク４に収容する。

前処理部２は、運転席３の側方位置で機体フレームに昇降自在に支持された縦フレーム９の先端に取り付けられている。縦フレーム９には前処理部２側に駆動力を伝動する伝動機構が内装されている。縦フレーム９には駆動力入力用の入力プーリ１０が設けられている。

本コンバインには、エンジン１１からの駆動力を変速して前処理部２及びフィードチェーン５に対して出力する作業機トランスミッション１４が設けられている。作業機トランスミッション１４は、脱穀装置６の前方の運転席３側に配置されている。

図２に示されるように、作業機トランスミッション１４にはエンジンからの駆動力を無段階に変速して作業機トランスミッション１４に入力する無段変速装置（作業機ＨＳＴ）１８が、一体的に取り付けられている。図３に示されるように上記作業機ＨＳＴ１８の入力軸１８ａ及び出力軸１８ｂは、ミッションケース１６内に突出している。

ミッションケース１６の側面からは動力入力軸１９が突出している。該動力入力軸１９と作業機ＨＳＴ１８の入力軸１８ａとはミッションケース１６内においてギヤ２１を介して伝動連結されている。上記動力入力軸１９のエンジン側の端部には入力プーリ２４が軸支されている。入力プーリ２４にはエンジン１１の出力軸２６に軸支された出力プーリ２７からベルト２８及び作業機クラッチ２９を介して駆動力が伝動される。

ミッションケース１６には前処理部２側への駆動力出力用の前処理駆動軸３６と、フィードチェーン１９側への駆動力出力用のフィードチェーン駆動軸３７と、中間軸２２とが軸支されている。前処理駆動軸３６とフィードチェーン駆動軸３７はそれぞれミッションケース１６から突出している。

上記作業機ＨＳＴ１８の出力軸１８ｂはギヤ２３を介して中間軸２２に駆動力を伝動している。前処理駆動軸３６には中間軸２２からギヤ３８を介して駆動力が入力されている。前処理駆動軸３６のギヤ３９からは、中間軸２２に遊嵌されたスプロケット一体タイプのギヤ４１に駆動力が伝動されている。

フィードチェーン駆動軸３７にはスプロケット４０が軸支されている。上記ギヤ４１に一体のスプロケット４２とチェーン４３とスプロケット４０とを介してフィードチェーン駆動軸３７に駆動力が伝動されている。以上のようにエンジンから動力入力軸１９に入力される駆動力は、作業機ＨＳＴ１８によって無段階に変速されて、作業機トランスミッション１４に入力され、作業機トランスミッション１４の前処理駆動軸３６とフィードチェーン駆動軸３７から出力される。

前処理駆動軸３６の端部には前処理出力プーリ４４が設けられている。該前処理出力プーリ４４から前述の前処理部２側の入力プーリ１０にベルト４６と前処理クラッチ４７を介して駆動力が伝動され、前処理部２が駆動される。フィードチェーン駆動軸３７には、カップリング３２を介してフィードチェーン軸３３が連結されている。フィードチェーン軸３３の端部にフィードチェーン５の駆動スプロケット４８が設けられ、フィードチェーン５が駆動される。

なお上記動力入力軸１９には脱穀出力プーリ３１も軸支されている。脱穀出力プーリ３１からの駆動力によって、脱穀装置６の駆動が行なわれる。以上により作業機クラッチ２９を入り作動させると、動力入力軸１９にエンジン１１から直接駆動力が入力され、脱穀装置６が駆動されるとともに、前処理部２及びフィードチェーン５が無段階に変速駆動される。

上記前処理駆動軸３６には、前処理駆動軸３６の出力回転を検出する作業機回転センサ６８が取り付けられている。検出作業機ＨＳＴ１８により、作業機トランスミッション１４の変速後の駆動速度が検出される。

作業機ＨＳＴ１８は、トラニオン軸１８ａの回転角度に応じて変速される。本作業機トランスミッション１４は、作業機ＨＳＴ１８の変速を電気的に行なうために、トラニオン軸１８ａに、斜板角を操作して当該作業機ＨＳＴ１８の変速操作を行うアクチュエータとして変速モータ３５が設けられている。

図２に示されるように、上記変速モータ３５はモータベース５１を介してミッションケース１６に一体的に取り付けられている。変速モータ３５とトラニオン軸１８ａとの間には、ギヤ５２が介設されている。該ギヤ５２を介してトラニオン軸１８ａが回動させられる。

上記モータベース５１には、トラニオン軸１８ｃの回転角度を検出するトラニオンポテンショメータ５３が取り付けられている。該トラニオンポテンショメータ５３はアーム５４を介して上記ギヤ５２に連結されている。トラニオンポテンショメータ５３はギヤ５２を介してトラニオン軸１８ｃの回転角度（位置）を検出する。

トラニオンポテンショメータ５３は、トラニオン軸１８ａを増速方向に回動させると値が大きくなるように設定されている。このため変速モータ３５をトラニオンポテンショメータ５３の値が大きくなるように駆動すると作業機ＨＳＴ１８が増速し、トラニオンポテンショメータ５３の値が小さくなるように駆動すると作業機ＨＳＴ１８が減速する。トラニオンポテンショメータ５３の値は、トラニオン軸１８ａの回転角度に対して理論的には１対１に対応する。

一方図３の伝動線図に示されるように、エンジン１１からの駆動力を変速して走行装置に対して出力する走行トランスミッション１２が設けられている。走行トランスミッション１２はエンジン１１の前方下方に設けられている。走行トランスミッション１２にはエンジン１１からの駆動力を無段階に変速して走行トランスミッション１２に入力する無段変速装置（走行ＨＳＴ１３）が、一体的に取り付けられている。

走行ＨＳＴ１３の入力軸５６には、入力プーリ５７が取り付けられている。エンジン１１の走行出力プーリ５８とベルト５９と走行クラッチ６１と入力プーリ５７を介してエンジン１１からの駆動力が走行ＨＳＴ１３に入り切り自在に伝動されている。走行トランスミッション１２は、ミッションケース６２内において走行ＨＳＴ１３の出力を副変速機構６３を介して副変速してクローラ走行装置の駆動軸６４に出力する。

走行ＨＳＴ１３は運転席３側に設けられる主変速レバー６６の前後及び左右揺動切換操作によって操作される。副変速機構６３は主変速レバー６６の側方に設けられる副変速レバー６７の前後揺動切換操作によって操作される。主変速レバー６６と副変速レバー６７の組み合わせ操作によって走行機体１の走行速度が決定される。

走行トランスミッション１２には、副変速後の出力回転を副変速出力軸６９から検出する走行回転センサ７１が設けられている。主変速レバー６６の基端部には、該主変速レバー６６の操作位置を検出する主変速ポテンショメータが設けられている。

一方図４に示されるように、前述の変速モータ３５は、マイコン７２の出力側に接続されている。前述のトラニオンポテンショメータ５３と走行回転センサ７１と作業機回転センサ６８と、主変速ポテンショメータ７３とがマイコン７２の入力側に接続されている。そして変速モータ３５の作動、つまり前処理部２及びフィードチェーン５の駆動速度は、マイコン７２が後述するように速度連動手段として機能し、マイコン７２によって走行速度に応じて制御される。

走行機体１の走行速度は走行回転センサ７１によって検出される。ただし走行回転センサ７１が故障等により作動しなくなった場合には、主変速ポテンショメータ７３が走行回転センサ７１の代わりに走行速度の検出に使用される。

次にマイコン７２による作業機ＨＳＴ１８の自動変速制御について説明する。マイコン７２側には、速度連動プログラムが記憶されている。マイコン７２は、該速度連動プログラムに基づく作動により、以下に示される自動変速制御を実行する速度連動手段として機能し、前処理部２及びフィードチェーン５の駆動速度を最終的に作業機回転センサ６８からの情報に基づき制御する。

図５のフローチャートに示されるように、自動変速制御は、まずステップＳ１において走行回転センサ７１又は主変速ポテンショメータ７３からのデータ読み込みを行ない、走行速度を検出する。次にステップＳ２に進み、検出された走行速度に対応するトラニオン軸１８ａの回動角度を算出し、該回動角度に対応するトラニオンポテンショメータ５３の値を目標ポテンショメータ値として演算する。次にステップＳ３に進み、上記のように検出された走行速度に対応する前処理駆動軸３６の回転数を目標回転数として演算する。

その後ステップＳ４に進み、トラニオンポテンショメータ５３の値を読み込み、目標ポテンショメータ値と比較する。そして読み込んだポテンショメータ値が、目標ポテンショメータ値を基準とした所定の範囲内にあれば、ステップＳ５に進み、フラグをセットし、ステップＳ６に進み変速モータ３５の駆動を停止する。

一方ステップＳ４において、読み込んだポテンショメータ値が、目標ポテンショメータ値を基準とした所定の範囲外にある場合は、ステップＳ７に進み、フラグをリセットし、ステップＳ８に進む。

そしてステップＳ８においては、読み込んだポテンショメータの値と目標ポテンショメータ値とを比較し、読み込んだポテンショメータの値が目標ポテンショメータ値を越える場合はステップＳ９に進み、変速モータ３５を減速方向に駆動し、読み込んだポテンショメータ値が目標ポテンショメータ値以下の場合はステップＳ１０に進み、変速モータ３５を増速方向に駆動する。

そしてステップＳ６又はステップＳ１０の後は、ステップＳ１１に進み、上記フラグのチェックを行い、フラグがセットされている場合、つまり読み込んだポテンショメータ値が、目標ポテンショメータ値を基準とした所定の範囲内にある場合は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２においては、作業機回転センサ６８の値を読み込み、前処理駆動軸３６の回転数を演算し、演算された回転数と目標回転数とを比較し、演算された回転数が、目標回転数を基準とした所定の範囲内にあれば、ステップＳ１３に進み、変速モータの駆動を停止し、リターンする。

一方ステップＳ１２において、演算された回転数が、目標回転数を基準とした所定の範囲外の場合は、ステップＳ１４に進み、演算された回転数と目標回転数とを比較し、演算された回転数が目標回転数を越える場合はステップＳ１５に進み、変速モータ３５を減速方向に駆動してリターンし、演算された回転数が目標回転数以下の場合はステップＳ１６に進み、変速モータ３５を増速方向に駆動し、リターンする。

なおステップＳ１１において、上記フラグがリセットされている場合は、ステップＳ１１からリターンする。以上により走行速度の増減に伴い、前処理部２及びフィードチェーン５の駆動速度が増減し、所定の誤差範囲内において走行速度に比例するように連動する。

このときマイコン７２は、トラニオンポテンショメータ５３の値に基づき変速モータ３５を作動させた後、作業機回転センサ６８の値に基づき変速モータ３５の作動を調節制御する。このためトラニオン軸１８ａは、変速モータ３５によって、まずトラニオンポテンショメータ５３の値に基づき、トラニオン軸１８ａの最終的な回動角度位置の近傍に調節され、その後作業機回転センサ６８の情報に基づき、概ね微調節の範囲で走行速度に対応する最終的な（目標となる）回動角度に所定の誤差範囲内で調節設定される。

前処理部２及びフィードチェーン５の駆動速度は上記トラニオン軸１８ａの動きに追従して変化し、走行速度に追従する。図６に前処理部２の自動変速制御による速度変化の状態を示す。トラニオンポテンショメータ５３の値の読み込みは、トラニオンポテンショメータ５３から出力される値の読み込みで済むため、高速で行うことができる。このため図６に示されるように、トラニオンポテンショメータ５３の値に基づく前処理部２及びフィードチェーン５の速度制御は高速で行われ、制御開始から概ねＴ０後に完了する。

一方作業機回転センサ６８の値から前処理駆動軸３６の回転数を演算するためには、所定時間作業機回転センサ６８からデータを読み込む必要がある。例えば作業機回転センサ６８としてロータリエンコーダが使用されている場合は、所定時間の間に発生して出力されるパルス数を読み込む必要がある。これは前処理部２及びフィードチェーン５の駆動速度は前処理駆動軸３６の回転数に依存し、速度及び回転数の定義の定義が所定の時間当たりの変化量であることから避けられない。

このため作業機回転センサ６８の情報に基づく回転数の演算は、比較的長い時間が必要となり、高速で処理することは困難であり、作業機回転センサ６８の情報に基づく前処理部２及びフィードチェーン５の速度制御は低速となる。ただし上記のように作業機回転センサ６８の情報に基づく前処理部２及びフィードチェーン５の速度制御は、予めトラニオンポテンショメータ５３の値に基づく前処理部２及びフィードチェーン５の速度制御が行なわれた後に行なわれる。

これにより作業機回転センサ６８の情報に基づく前処理部２及びフィードチェーン５の速度制御は、比較的小さな誤差を合わせることになり、図６に示されるように、走行速度に対する前処理部２及びフィードチェーン５の速度は、制御開始から概ねＴ１後に設定が完了する。

制御開始から作業機回転センサ６８の情報に基づく前処理部２及びフィードチェーン５の速度制御のみを行なう場合は、図６の想像線（２点鎖線）に示されるように、制御開始からＴ１より大きいＴ２後に概ね設定が完了する。つまり前処理部２及びフィードチェーン５の走行速度に対する変速の応答性が向上し、前処理部２の作動速度の走行速度に対する追従性が向上し、走行速度に対応した円滑な刈り取り作業を行うことができる。

コンバインの前方部分の平面図 作業機トランスミッションの平面図 エンジンからの駆動力の伝動線図 変速モータの駆動系のブロック図である 自動変速制御のフローチャート図である。 自動変速制御による前処理部の速度変化を示すグラフ図である。

符号の説明

２ 前処理部
１２ 走行トランスミッション（走行変速装置）
１４ 作業機トランスミッション（前処理変速装置）
３５ 変速モータ（アクチュエータ）
５３ ポテンショメータ（操作量検出手段）
７２ マイコン（速度連動手段）

Claims (1)

1. 走行装置を駆動する駆動力を変速して出力する走行変速装置（１２）と、前処理部（２）を駆動する駆動力を変速して出力する前処理変速装置（１４）と、前処理変速装置（１４）を変速操作するアクチュエータ（３５）と、前処理変速装置（１４）の変速後の駆動速度を検出する駆動検出手段（６８）と、走行速度に対応させて前処理部（２）を駆動するように、上記駆動検出手段（６８）の情報に基づいてアクチュエータ（３５）を制御する速度連動手段（７２）とを設けたコンバインにおいて、前処理変速装置（１４）の変速操作量を検出する操作量検出手段（５３）を設け、速度連動手段（７２）を、操作量検出手段（５３）の情報に基づきアクチュエータ（３５）を作動させた後、駆動検出手段（６８）の情報に基づきアクチュエータ（３５）を作動させるように構成したコンバインにおける速度連動手段。

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