JP2006299902A

JP2006299902A - Ｐｔｏ軸回転数制御装置

Info

Publication number: JP2006299902A
Application number: JP2005122258A
Authority: JP
Inventors: Fumio Ishibashi; 文雄石橋; Yukio Kubota; 幸雄久保田; Akishi Kuroda; 晃史黒田
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】ＰＴＯ軸の上限回転数が予め設定しておいた所望の回転数に制限されるように構成し、ＰＴＯ軸の回転数が回転上限値に達したとき、連動駆動しているエンジンの回転数がアクセルペダルをさらに踏み込んでもそのときの回転数以上に上昇しないよう制限するＰＴＯ軸回転数制御装置を提案するものである。
【解決手段】機体にＰＴＯ軸１１を備え、エンジン４からの動力をＰＴＯ軸１１に伝えて作業機を駆動可能に構成し、エンジン４の回転数を設定する手段と、該設定手段で設定した回転数となるように制御するコントローラ２０を備えたＰＴＯ軸回転数制御装置であって、ＰＴＯ軸１１の回転数の上限値を設定するＰＴＯ軸回転数設定手段と、エンジン４の出力軸の回転数を検知する手段とを備え、エンジン４の回転数を設定する手段をＰＴＯ軸１１の回転数の上限値を越える操作をしても、ＰＴＯ軸１１は上限値を越えないようにエンジン４を制御した。
【選択図】図３

Description

本発明は、作業車両、特に、農用作業車や建設作業車等の機体に備えられたＰＴＯ（動力取出）軸の回転数を設定した最高回転数に制限する装置に関するものである。

従来、農業用トラクタや建設機械等の作業車両では、車体の後部または前部に作業機を装着し、該車体に搭載したエンジンの回転をＰＴＯ軸へ伝え、該ＰＴＯ軸を介して前記作業機へ動力伝達可能にしている技術は公知となっている（特許文献１参照）。

例えば、農業用トラクタにて圃場を耕耘する際は、車体の後部にリンク機構にてロータリ耕耘装置を連結し、ユニバーサルジョイントを介してＰＴＯ軸の回転をロータリ耕耘装置へ伝達する構成となっている。
特開２０００−８７７７３号公報

しかし、従来のトラクタでは、ＰＴＯ軸がエンジンの出力軸と直結またはＰＴＯ変速装置を介して連結しているため、ＰＴＯ軸の回転数はエンジンの回転数に比例して増減していた。そのため、それに起因する問題としては、薬剤散布機や播種機や収穫機等の作業機を装着したトラクタではＰＴＯ軸からの動力で該作業機を駆動し薬剤散布や作物の種子を播いたり、収穫等の作業を行うが、作業開始時に誤っていきなりトラクタのアクセルレバーを最高位置まで回動したり、作業時に誤ってアクセルペダルを踏み込んだりすると、エンジンの出力回転も最高回転まで回転してＰＴＯ軸も高速で回転することになり、圃場に過剰の薬剤を散布したり、播種したりし、また、誤ってアクセルレバーやアクセルペダルを操作した場合には、その操作した圃場の部分だけ種子や薬剤等が集中散布してしまい圃場上に散布のムラができたり、収穫物を高速で搬送して傷めたりし、又、エンジンが高速で回転したことにより、同調してＰＴＯ軸が高速で回転して作業機に過剰に負荷がかかり作業機の耐久性が下がる等といった問題があった。

以上の不具合を解決すべく、本発明は、ＰＴＯ軸の上限回転数が予め設定しておいた所望の回転数に制限されるように構成し、ＰＴＯ軸の回転数が回転上限値に達したとき、連動駆動しているエンジンの回転数がアクセルペダルをさらに踏み込んでもそのときの回転数以上に上昇しないよう制限するＰＴＯ軸回転数制御装置を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、機体にＰＴＯ軸を備え、エンジンからの動力をＰＴＯ軸に伝えて作業機を駆動可能に構成し、エンジンの回転数を設定する手段と、該設定手段で設定した回転数となるように制御するコントローラを備えたＰＴＯ軸回転数制御装置であって、ＰＴＯ軸の回転数の上限値を設定するＰＴＯ軸回転数設定手段と、エンジンの出力軸の回転数を検知する手段とを備え、エンジンの回転数を設定する手段をＰＴＯ軸の回転数の上限値を越える操作をしても、ＰＴＯ軸は上限値を越えないようにエンジンを制御したものである。

請求項２においては、前記ＰＴＯ軸の回転数を制限する（制限モード）か制限しないかを切り換える手段を設けたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ＰＴＯ軸の上限回転数が予め設定しておいた所望の回転数（例えば、５４０ｒｐｍ）に制限できるので、作業時に誤って操作手段にふれても、ＰＴＯ軸は設定回転数以上に回転することがなく、正確な作業ができるようになり、また、ＰＴＯ軸の回転数の増加により過負荷が掛かって作業機を傷めることもなくすことができる。

請求項２においては、作業の種類に応じて、ＰＴＯ軸の回転数の上限を設定したり、設定しないように任意に切り換えて選択できる。具体的には、播種作業や散布作業等の一定回転で作業機を駆動してムラなく播種や散布したいときには、ＰＴＯ軸の回転数の上限を設定し、除雪作業等では制限を設けることなくアクセルペダル等の操作に比例した回転数が得られるようにしたい場合には、切換手段を切り換えて制限をＯＦＦとして作業することができ、容易に切り換え選択できる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るトラクタの全体的な構成を示した側面図、図２はＰＴＯ軸回転数制御系のブロック図、図３は本発明に係るＰＴＯ軸回転数制御装置が行う一連の処理の一例を示したフローチャートである。

図１を用いて、本発明の一実施例に係るトラクタ１の全体的な構成について説明する。
トラクタ１の車体の前後には、前輪２・２および後輪３・３をそれぞれ配置し、車体の前部にエンジン４を内蔵するボンネット８が配置され、車体の後部にキャビン５が配置される。
キャビン５内には、ステアリングハンドル６を設けて、該ステアリングハンドル６の後方にはシート７を配設している。
エンジン４の後方にはクラッチハウジング９を配置し、該クラッチハウジング９の後方にトランスミッションケース（以下ミッションケース）１０を連結し、エンジン４からの動力を後輪３に伝達して駆動している。

また、エンジン４の駆動力は、ミッションケース１０後端から突出したＰＴＯ軸（動力取出し軸）１１に伝達されるように構成されており、該ＰＴＯ軸１１の回転により、機体後端にユニバーサルジョイントや伝動軸などを介して接続した作業機（不図示）を駆動するように構成している。但し、ＰＴＯ軸は機体前方に突出したり、前輪と後輪との間に突出したりすることも可能であり、ＰＴＯ軸の配設位置は限定するものではない。

図２はＰＴＯ軸回転数制御装置のブロック図である。
前記キャビン５内の操縦部には、エンジン４の回転数を設定する手段となるアクセルペダル２１とアクセルレバー２２、ＰＴＯ軸回転数設定手段となるＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３、ＰＴＯ軸１１の回転数を制限する（制限モード）か制限しないかを切り換える手段となる制限スイッチ２４、主変速レバー、副変速レバー、ＰＴＯ変速レバー２８等が配設され、該アクセルペダル２１とアクセルレバー２２の回動量はポテンショメータ等の回動量検出手段２９により検出され、該回動量検出手段２９は制御手段であるコントローラ２０と接続されている。また、作業等に合わせてＰＴＯ軸１１の最高（上限）回転数をＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３により設定可能としており、ステアリングハンドル６前部に配置した表示パネル３１で設定回転数を表示できるようにするとともに、ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で設定した値はコントローラ２０に入力される。ＰＴＯ軸回転数制限モードの制限スイッチ２４はＰＴＯ軸１１の最高回転数を制限するかどうかを設定するスイッチであり、コントローラ２０と接続されている。

また、前記ＰＴＯ変速レバー２８の操作による変速位置を検知するために、ＰＴＯ変速レバー２８の回動基部にはＰＴＯ変速位置検知手段２７が設けられ、コントローラ２０と接続されている。そして更に、エンジン４の出力回転をエンジン回転数センサ２６で検知し、該エンジン４の出力回転に比例するＰＴＯ軸１１の回転数を検知できるようにして、コントローラ２０に入力するようにしている。つまり、ＰＴＯ軸１１の回転数はエンジン４の出力回転とＰＴＯ変速装置の変速位置により算出することができる。
そして、コントローラ２０にはエンジンコントローラ３０と接続され、コントローラ２０に入力されたこれらの信号に基づき、エンジン４の回転数を制御してＰＴＯ軸１１の最高回転数を制御できるようにしている。

前記エンジン４とＰＴＯ軸１１との間には歯車等により構成されるＰＴＯ変速装置が配設され、前記ＰＴＯ変速レバー２８の操作により変速可能としている。本発明においては、詳細は後述するが、予めＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で所望の上限回転数を設定しておくことで、そのＰＴＯ軸１１の上限回転数に応じてエンジン４の回転数が制御される。

次に、本発明に係るＰＴＯ軸１１の回転数の上限を制限する制御、即ち、ＰＴＯ軸回転数制御について、ＰＴＯ軸回転数制御装置が行う一連の処理の一例を示した図３のフローチャートに基づいて説明する。

通常トラクタ１では、ＰＴＯ軸１１の回転数はエンジン４の回転数に比例するように構成している。そのため、肥料散布機や播種機等の作業を行う時に、誤ってアクセルペダル２１を踏み込んで最高位置の回転数で作業すると、エンジン４から駆動伝達しているＰＴＯ軸１１も高速で回転し過剰な散布や播種を行ってしまい播種ムラや散布ムラができてしまう。又、エンジン４が高速で回転したことにより、同調してＰＴＯ軸１１も高速で回転し、作業機に過剰に負荷がかかり作業機の耐久性が下がる等といった問題があった。

そこで、本発明は、作業時において、アクセルレバー２２またはアクセルペダル２１を設定回転数からさらに回転数増加側へ回動しても、ＰＴＯ軸１１の上限回転数が予め設定しておいた所望の回転数（例えば、５４０ｒｐｍ）に制限されるように構成し、ＰＴＯ軸１１の回転数が回転上限値に達したとき、連動駆動しているエンジン４の回転数がアクセルペダル２１（またはアクセルレバー２２）をさらに踏み込んでもそのときの回転数以上に上昇しないよう制御するようにしている。

まず、作業を開始する時に、作業の種類によってＰＴＯ軸１１の最高設定回転数（制限モード）が必要かどうかを設定するための制限スイッチ２４のＯＮ／ＯＦＦを判断する（Ｓ１０）。つまり、播種作業や散布作業等を行う時には、制限スイッチ２４をＯＮとして、コントローラ２０は表示パネル３１に制限モードあることを表示し、制限スイッチ２４がＯＦＦの場合は制限モードに入らない。表示パネル３１には制限モードでないことを表示してもかまわない。
ここでいう「制限モード」とは、本発明に係るＰＴＯ軸回転制御装置、即ち、ＰＴＯ軸１１の上限回転数が予め設定しておいた所望の回転数（例えば、５４０ｒｐｍ）に制限されるように構成し、ＰＴＯ軸１１の回転数が回転上限値に達したとき、連動駆動しているエンジン４の回転数がアクセルペダル２１をさらに踏み込んでもそのときの回転数以上に上昇しないように、ＰＴＯ軸１１の回転数を制限するモードのことである。

制限スイッチ２４がＯＮとされ、制限モードにあると判断された（Ｓ１０）場合には、ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で入力された値を読み込みコントローラ２０のメモリに記憶する。そして、ＰＴＯ軸１１の実回転数をエンジン４の回転数とＰＴＯ変速装置の変速段から演算してコントローラ２０のメモリに読み込む。つまり、エンジン回転数はエンジン回転数センサ２６により取得でき、ＰＴＯ変速段は変速位置検知手段２７より取得でき、エンジン回転数と変速比よりＰＴＯ回転数を算出できるのである。（Ｓ２０）。但し、ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で入力された値は表示パネル３１で表示することにより、容易にＰＴＯ軸の上限回転数を設定できる。なお、ＰＴＯ軸回転数設定時において、ＰＴＯ変速装置の変速段を変更することにより設定できる範囲も変更される。

そして、ＰＴＯ軸１１の回転数と回転数の上限設定値とを比較して、ＰＴＯ軸１１の回転数が上限設定値以下であるかどうかを、判断する（Ｓ３０）。
このステップＳ３０の判断において、ＰＴＯ軸１１の回転数が上限設定値以下であると判断された場合には前記システムの処理はステップＳ４０へ移行し、他方、ＰＴＯ軸１１の回転数が上限設定値を越えていると判断された場合はステップＳ５０へ移行する。

ＰＴＯ軸１１の回転数がステップＳ２０で設定した上限設定値以下の場合には、アクセルレバー２２またはアクセルペダル２１により設定した回転数を回動量検知手段２９で検知してコントローラ２０に入力し、該コントローラ２０よりエンジンコントローラ３０に出力してエンジン４をアクセルレバー２２またはアクセルペダル２１により設定した回転数となるように制御する。つまり、ＰＴＯ軸１１の回転数が上限設定値となるまでエンジン４の回転数を上昇させることができる。

他方、ステップＳ３０の判断において、ＰＴＯ軸１１の回転が制限モードにあり（Ｓ１０）、且つ、ＰＴＯ軸１１の回転数が前記ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で設定した上限設定値を越えたと判断された（Ｓ３０）場合には、コントローラ２０は、アクセルレバー２２を更に回動しても、または、アクセルペダル２１をさらに踏み込んでもエンジン４の回転数がそれ以上上昇しないように該エンジン４の回転数の上昇を制限する（Ｓ５０）。

具体的には、アクセルレバー２２の回動量またはアクセルペダル２１の踏み込み量は回動量検出手段２９により検知されており、該回動量検出手段２９の検出値から演算したＰＴＯ回転数がＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で設定した上限設定値を越える値となれば、ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で設定した上限設定値となるエンジン回転数で上昇を停止して、回動量検出手段２９の検出値の如何に関わらずエンジン回転数は一定回転（ＰＴＯ上限設定回転数となるエンジン回転数）となる。つまり、アクセルペダル２１をそれ以上踏み込んでもエンジン４の回転数が増加しないように構成されている。

以上のように、ＰＴＯ軸１１の回転数が回転上限値に達したとき、連動駆動しているエンジン４の回転数がアクセルペダル２１をさらに踏み込んでもそのときの回転数以上に上昇しないよう制限する構成にしたことにより、誤って高速でＰＴＯ軸１１が回転することに起因していた作業機への過剰負荷等の問題を防ぐことができる。

逆に、アクセルレバー２２を最高位置から設定位置まではＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で設定した上限設定値となるまで回転数の変化はなく、ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル２３で設定した上限設定値以下では、アクセルレバー２２で設定した回転数とすることができる。

本発明の一実施例に係るトラクタの全体的な構成を示した側面図。ＰＴＯ軸回転数制御系のブロック図。本発明に係るＰＴＯ軸回転数制御装置が行う一連の処理の一例を示したフローチャート。

符号の説明

４エンジン
１１ＰＴＯ軸
２０コントローラ
２３ＰＴＯ軸回転数設定ダイヤル
２４制限スイッチ
２６エンジン回転数センサ
２７ＰＴＯ軸変速位置検知手段

Claims

機体にＰＴＯ軸を備え、エンジンからの動力をＰＴＯ軸に伝えて作業機を駆動可能に構成し、エンジンの回転数を設定する手段と、該設定手段で設定した回転数となるように制御するコントローラを備えたＰＴＯ軸回転数制御装置であって、ＰＴＯ軸の回転数の上限値を設定するＰＴＯ軸回転数設定手段と、エンジンの出力軸の回転数を検知する手段とを備え、エンジンの回転数を設定する手段をＰＴＯ軸の回転数の上限値を越える操作をしても、ＰＴＯ軸は上限値を越えないようにエンジンを制御したことを特徴とするＰＴＯ軸回転数制御装置。
前記ＰＴＯ軸の回転数を制限する（制限モード）か制限しないかを切り換える手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載のＰＴＯ軸回転数制御装置。